Mit chaotischer Luftverteilung

Auf einer Fläche von 117 ha ist die „City Nord“, eine Bürostadt, die den Norden der Stadt Hamburg prägt. Sie wurde in den 1960er Jahren als autofreundliche Bürostadt geplant, um großen Unternehmen, die in der eigentlichen City nicht genug Platz fanden, ausreichend Flächen für ihre Firmenzentralen zur Verfügung stellen zu können. Mit einer Entfernung von 3 km bis zum Flughafen und 6 km bis zur Innenstadt liegt die „City Nord“, die in diesem Jahr ihr 50-jähriges Bestehen feiert, sehr verkehrsgünstig. Die rund 300 in der „City Nord“ ansässigen Unternehmen zählen heute rund 28 000 Beschäftigte. Eines der Unternehmen ist die Hamburg-Mannheimer Versicherungs AG, ein deutsches Versicherungsunternehmen, das zur ERGO Versicherungsgruppe gehört und hier ihre Hauptverwaltung unterhält. Diese ist in zwei Gebäuden am Überseering, dem zentralen Straßenzug der „City Nord“, untergebracht. Die beiden Gebäude werden Hauptverwaltung 1 und Hauptverwaltung 2 genannt. Die Gebäudeleittechnik der Hauptverwaltung 2 – das Gebäude stammt aus den Jahren 1988/89 – wurde unlängst saniert, da diese trotz ständiger Wartung und Modernisierung in die Jahre gekommen war.

Entscheidungsfindung für ein neues RLT-Konzept

Bodo Praefke vom Gebäudemanagement der Hamburg-Mannheimer Versicherungs AG schaut auf die Aufgabenstellung für die Hauptverwaltung zurück und berichtet: „Die Gebäudeleittechnik in dem Gebäude mit seinen fünf Büroetagen sollte erneuert werden. Zudem sollte eine Verbesserung der Raumluftsituation in den Großraumbüros ermöglicht werden. Keine leichte Aufgabe, denn es handelt sich um recht großflächige Großraumbüros. Zudem sollten die raumlufttechnischen Anlagen zukünftig weniger Energie verbrauchen.“

Der Eingriff in die Gebäudestruktur sollte zudem möglichst gering ausfallen und bei laufendem Betrieb durchgeführt werden. Alles in allem stellte sich dies als keine leichte Aufgabe für die zuständigen Planer der Pinck Ingenieure Consulting GmbH dar und erforderte ein hohes Maß an Erfahrung und Fachwissen. Eine realisierbare Lösung ohne große Eingriffe in das Objekt wurde schließlich mit dem Lüftungskonzept „BauerOptimierungsTechnik“ gefunden. Die Plüth Regelsysteme GmbH aus Rheine kannte sich damit bereits aus und konnte ein Lüftungskonzept nach „BaOpt“ auch mit seinem Gebäudeautomationssystem realisieren.

Herr Praefke erläutert das weitere Vorgehen bei der Entscheidungsfindung zur Erneuerung der Gebäudeautomation: „Vorab wurde das in Frage kommende System auf einer Testfläche von 900 m² realisiert, wo es sich beweisen musste. Die Resultate waren überzeugend. Schließlich wurde das gesamte Gebäude mit einer Nutzfläche von rund 10 500 m² auf den neuen technischen Stand gebracht.“

Ganz so einfach, wie sich dies im Nachhinein erzählen lässt, war die Umsetzung in manchen Einzelfällen jedoch nicht. So steckt eine Menge Know-how hinter der letztendlich durchgeführten Lösung.

Die Lösung lag in der Luftmengenreduzierung

Als die Planer das Gebäude näher in Augenschein nahmen, zeigte es sich, dass mehrere RLT-Anlagen mit zum Teil unterschiedlichen Funktionen vorhanden waren. So wurden die Außenzonen des Gebäudes mit Zwei-Kanal-Anlagen betrieben, während die Bereiche des Kerns mit Ein-Kanal-Anlagen lufttechnisch versorgt wurden. Insgesamt wurden die Büroräume mit rund 300 000 m³/h bei 9fachem Luftwechsel versorgt.

Mit einer Reduzierung auf einen 4fachen Luftwechsel und dem Wegfall einer Vormischung der Zulufttemperatur in den Zwei-Kanal-Anlagen zeigte sich ein Potential der Luftmengeneinsparung, ohne dass Komforteinbußen zu erwarten waren. Geringere Luftmengen bedeuten zugleich eine Energieeinsparung, da die Ventilatoren in den RLT-Anlagen mit geringerer Drehzahl laufen können.

Dazu musste die Lösung intelligent geplant und clever ausgeführt werden. Die vorhandenen Mischboxen waren durch neue, stetige Regelklappen zu ersetzen. Dazu wurde, abends nach Büroschluss, oberhalb der abgehängten Deckenkonstruktion jeweils die Decke eines Raumes geöffnet, die Mischbox(en) ausgebaut und durch zwei Klappen ersetzt und die Decke anschließend wieder geschlossen.

Hinter diesem einfachen Satz steckt jede Menge Arbeit, die sorgfältig ausgeführt werden musste und zudem so schnell, dass am nächsten Morgen die Angestellten an sauberen Büroschreibtischen ihre Arbeit wieder aufnehmen konnten.

Die Klappensysteme bewähren sich: Bei den Zwei-Kanal-Anlagen wird seit dem Umbau entweder Warmluft mit bis zu 45 °C eingeblasen oder Kaltluft mit bis zu 12 °C. Durch die optimale Luftvermischung und die dadurch reduzierten Luftmengen werden nun auch Zugerscheinungen vermieden. Dies ergab für die fünf bestehenden RLT-Anlagen konkret folgende Luftmengeneinsparungen:

Anlage 1: Innenzone, statt 55 000 m³/h nur noch rund 33 000 m³/h,

Anlage 2: Innenzone, statt 55 000 m³/h kein Betrieb mehr erforderlich,

Anlage 3: Außenzone, statt 70 000 m³/h nur noch rund 28 000 m³/h Warmluft, statt 70 000 m³/h nur noch rund 49 000 m³/h Kaltluft,

Anlage 4: Außenzone, statt 35 000 m³/h Warm-/Kaltluft kein Betrieb mehr erforderlich,

Anlage 5: Fensterschleieranlage, statt 33 000 m³/h kein Betrieb mehr erforderlich.

Die Steuerung als „Herz“ des Systems

Für die Regelung der Lüftungsanlagen sind die Automationsstationen vom Typ „Cosmos 4000 open“ zuständig. Die Automationsstationen stammen von der Firma Plüth Regelsysteme GmbH, die seit dem 1. Juli 2009 unter dem neuen Namen Deos control systems GmbH (www.deos-ag.com) firmiert. Für die Umsetzung der komplexen Regelungsaufgaben wurden BACnet-Automationsstationen in die bestehenden Schaltschränke der Lüftungsanlagen eingebaut. Der Umbau dieser DDC-Komponenten erfolgte außerhalb der Betriebszeit, so dass ein reibungsloser Bürobetrieb gewährleistet wurde. Für die Regelung der neuen „BaOpT“-Zonen wurde ein neuer Informationsschwerpunkt in der Technikzentrale des Gebäudes erstellt. Mit diesen Controllern werden weit über 50 000 „BaOpt“-Parameter verwaltet und verarbeitet. Die notwendige Verdrahtung wurde mittels mehradrigen Stammleitungen über einen Schacht in Rangierverteiler der jeweiligen Etagen durchgeführt. Von dort wurden einzelne Leitungen zu den Aktoren und Sensoren gezogen. Neben der Bauer Optimierungstechnik war die Verwendung eines ASI-Brandschutzklappenbussystems auf die GLT zu berücksichtigen, da die Klappen im Brandfall entsprechend geöffnet bzw. geschlossen werden müssen. Die Aufschaltung erfolgte über Modbus. Die Visualisierung Gebäudeleittechnik wurde auf Betreiberwunsch in der Optik der bisherigen GLT umgesetzt, damit sich das Bedienpersonal schnell mit den neuen Anlagen zurecht fand.

Das Regelungskonzept

Die Regelung der RLT-Anlagen erfolgt nach dem System „Bauer“. Hierfür wurden im Gebäude 135 Zonen definiert, von denen jede über ein oder zwei Zuluftklappen verfügt. Die Abluft wird über Abluftklappen, die einzelne Druckzonen bestimmen, abgeführt. Jede Zone umfasst 400 Parameter. Damit das ganze System funktioniert, kommunizieren die Bausteine miteinander und werden über die Regelalgorithmen nach Bauer gelenkt.

Die Vorteile des Systems bestehen im Fall eines Sanierungsobjektes wie der Hauptverwaltung 2 der Hamburg-Mannheimer darin, dass die alten Luftauslässe weitergenutzt werden können, und es u.a. durch die reduzierten Luftmengen zu einer deutlichen Energieersparnis kommt.

Behaglichkeitskriterien berücksichtigt

Das Behaglichkeitsempfinden in den Räumen hat sich deutlich verbessert. Dies rührt auch daher, dass 45 Luftqualitätsfühler (Kombifühler für CO₂ und Mischgas) eingesetzt wurden. Jede Etage wurde mit einem Luftfeuchtefühler ausgerüstet. Darüber hinaus wurde jede Zone mit einem Temperaturfühler ausgestattet. Dadurch, dass z. B. im Sommer kühle, trockene Luft in die Räume eingeblasen wird, gibt es zudem keinerlei Probleme mit einer zu hohen Luftfeuchtigkeit.

Ergebnis, Auswertung und Ausblick

Inzwischen liegen Erfahrungswerte für die Hauptverwaltung 2 über fast ein ganzes Jahr vor. Diese stimmen sehr zuversichtlich. So ergaben Befragungen unter den Nutzern, dass die Zufriedenheit der Angestellten mit den Luftverhältnissen in den Büros deutlich gestiegen ist. Zudem konnten von September 2008 bis zum Juni 2009 Energieeinsparungen von 30 % und, damit verbunden auch, entsprechende Kostenreduzierungen festgestellt werden.

Den Löwenanteil nahm dabei die Stromeinsparung für die Antriebe der RLT-Anlagen ein. Der Stromverbrauch sank um 70 %. Das liegt u.a. daran, dass die Luftschleieranlagen im Bereich der Fassaden abgeschaltet werden konnten. Aber noch sind weitere Einsparpotentiale vorhanden, die in Kürze ebenfalls in Angriff genommen werden.

Nächstes Ziel für die Gebäudemanagementabteilung der Hamburg-Mannheimer Versicherungs AG wird die Umstellung des mit 50 000 m² Nutzfläche fünfmal so großen und nunmehr fast 40 Jahre alten Haupthauses HV 1 auf das System „Bauer“ sein “. Damit soll auch dort die Zufriedenheit der Angestellten mit ihren Arbeitsplatzbedingungen weiter gesteigert werden.