Lebenszykluskosten von Klimasystemen

Die aktuelle Diskussion über Lebenszykluskosten bezieht in ihre Betrachtung verstärkt einzelne technische Lösungskomponenten wie Klimasysteme ein und lenkt den Fokus auf die ökologische und ökonomische Effizienz. Im Rahmen einer wissenschaftlichen und produktneutralen Studie hat das Unternehmen MWH Barcol-Air die vier typischen Systeme Klimakonvektoren, Wasserkühldecken, Betonkernaktivierung und Hybridkühldecken unter Nachhaltigkeitsaspekten untersuchen lassen. Das Ergebnis zeigt, dass sich die thermische Nutzung der Gebäudemassen über den Lebenszyklus auszahlt und in Kombination mit einer Regelbarkeit wie bei Hybridkühlsystemen zu den besten Einsparergebnissen führt.

Aspekte der Studie

In der Studie wurden die Aspekte Behaglichkeit, Ökonomie und Ökologie durch ein Expertengremium der Hochschule Luzern sowie der Büros Reuss Engineering AG aus Winterthur und Ebert-Ingenieure in München bewertet. Um praxisrelevante Aussagen zu erhalten wurden nachvollziehbare Rahmenbedingungen in ein Modellgebäude projiziert und die vier genannten Klimasysteme in einer Vergleichsstudie gegenübergestellt. Als Vergleichsobjekt wurde ein 40-geschossiges Gebäude mit typischem Grundriss eines Verwaltungsgebäudes am Standort Frankfurt mit repräsentativen Wetterdaten und Nutzerverhalten definiert.

„Uns war es wichtig endlich in einer direkten Gegenüberstellung wissenschaftlich fundierte Referenzwerte zu erhalten“, sagt Marco Billeter, CEO der MWH Barcol-Air AG. „Gerade in der Diskussion mit Bauherren und Planungspartnern können wir die detaillierte Datenbasis für eine neue Argumentationskette nutzen.“ Auf Grund unterschiedlicher Interessenslagen von Beteiligten an der Erstellung, dem Betrieb und Nutzen von Gebäuden kommen bisher meist Systeme zur Anwendung, die je nach Präferenz nur Einzelkriterien entsprechen.

„Wir haben zur Bewertung der Nachhaltigkeit die Einhaltung der Behaglichkeitsanforderungen, den Energiebedarf und die Lebenszykluskosten als Bewertungskriterien herangezogen“, erklärt Dr. Uwe W. Schulz von der Hochschule Luzern die wissenschaftliche Vorgehensweise. „Dabei basieren unsere Wirtschaftlichkeitsberechnungen auf der VDI 2067, Teil 1. Deshalb erfolgt eine Annuitätsrechnung sowohl für die Investitionen als auch für die Instandhaltung und die Stromkosten, die zu einer neuen Bewertung der Systeme führt.“

„Dass wir mit unserem komplexen Simulationsmodell sehr realitätsnah sind, zeigt die große Übereinstimmung des dynamischen Temperaturverhaltens zwischen Labormessungen und Simulationsdaten der Hybridkühldecke“, erklärt Andreas Pfeiffer von der Reuss Engineering AG.

Ergebnisse der Studie

Um den Strombedarf durch die Kältebereitstellung und Kälteverteilung zu bestimmen, wurden zusätzlich in einem thermisch-hydraulischen Simulationsmodell alle relevanten Pumpen, Rückkühlwerke und Kältemaschinen in den Betrachtungen berücksichtigt. „Als Ergebnis in der Dimension Ökologie erhalten wir eine Reduzierung des Energiebedarfes und der CO₂-Emissionen durch die Raumklimasysteme Betonkernaktivierung und Hybrid-Kühldecke in der Größenordnung von 30 bis 40 % gegenüber Ventilatorkonvektoren und 15 bis 25 % gegenüber Wasser-Kühldecken“, erklärt Matthias Domke von Ebert-Ingenieure eine der signifikanten Ergebnisse der Studie. Diese große Reduktion ergibt sich primär aus der Nutzung der Speichereigenschaft von Beton und zeigt sehr deutlich, welche ungenutzten Potentiale sich heute in den Gebäuden befinden und welche wesentliche Rolle der Wahl des Klimasystems alleine unter diesem Aspekt zukommt.

Bei Betrachtung der Lebenszykluskosten kommt nicht mehr alleine der Anschaffungspreis zu tragen, sondern es werden die Faktoren Nutzungsdauer, Instandhaltung und Energiekosten berücksichtigt. Die Systeme Betonkernaktivierung und Hybrid-Kühldecke schneiden hier deutlich besser ab als die Klimakonvektoren, welche durch niedrigere Anschaffungskosten punkten. Berücksichtigt man in einer Gesamtbetrachtung zusätzlich das Kriterium Behaglichkeit, belegt das System der Hybridkühldecke schließlich Platz 1.