Grafit erhöht Effizienz bei Deckenstrahlern

Neben der möglichst effizienten Heizung kommt in der modernen Gebäudetechnik auch der aktiven Kühlung der Innenräume eine immer zentralere Bedeutung zu. Die Gründe hierfür sind vielfältig: Neben höheren Anforderungen an den Raumklimakomfort sorgen auch eine veränderte Bauweise und Dämmung, das Einhalten der Vorgaben der Arbeitsstättenverordnung und die Ausstattung heutiger Gewerbebauten für bedeutend höhere Kühllasten als früher. Da Verschattungen gegenüber diesen Ursachen nur bedingt Abhilfe schaffen, wird es künftig unumgänglich sein, sich neben einer ökonomischen Wärmeverteilung auch mit einem System zur Kühlung der Räumlichkeiten zu beschäftigen – vor allem da bei den heutigen Energiestandards bereits jetzt das Zeitfenster, in welchem gekühlt werden muss, oft länger ausfällt als die Heizperiode.

Studie zu Behaglichkeit und Leistungsfähigkeit

Wie wichtig das Einhalten eines bestimmten Temperaturniveaus am Arbeitsplatz ist, zeigt eine schwedische Studie von D. Wyon: Der Zusammenhang von Zufriedenheit, Konzentrationsfähigkeit und Arbeitstakt ist nicht nur äußerst stark an die Raumtemperatur gekoppelt, sondern fällt auch nur in einem engen Intervall zufriedenstellend aus.

So fühlten sich die Probanden in ihren Büros lediglich in einem Bereich von drei Kelvin zwischen 23 und 26°C behaglich, jenseits dieses Fensters fielen die Zufriedenheitswerte drastisch ab. Innerhalb dieses Temperaturspektrums zeigte sich auch die mit 100 % höchste Produktivität, bereits bei etwa 27 °C lag diese nur noch bei 50 %.

Die Konzentrationsfähigkeit für geistige Arbeiten beginnt ab ungefähr 24 °C ebenfalls drastisch zu sinken, bei etwa 28 °C sind nur noch 75 %, bei 35 °C nur mehr 50 % der mentalen Kapazitäten der Beschäftigten verfügbar. Aus diesem Zusammenhang heraus fordert auch die Arbeitsstättenverordnung, dass die Innenraumtemperatur am Arbeitsplatz 26 °C bei einer Außentemperatur von 32 °C nicht überschreiten darf. Ist dies nicht gegeben, so ist der Eigentümer laut Urteil des Landgerichts Bielefeld vom 16. April 2003 in der Pflicht, Maßnahmen zur Kühlung der Räumlichkeiten zu ergreifen.

Ist die Notwendigkeit einer aktiven Kühlung gegeben, steht zunächst eine Reihe an Systemvarianten zur Auswahl. Dabei ist es wichtig sich bewusst zu machen, wie der Mensch Temperatur empfindet. Die gefühlte Temperatur ist stets ein Mittelwert zwischen der umgebenden Lufttemperatur und der Temperatur der umliegenden Oberflächen.

Methodenvergleich bei der Raumtemperierung

Durch den Einbau einer klassischen Klimaanlage kann zwar die notwendige Kühllast erfüllt werden, jedoch erfolgt die Kühlung auf der Basis von Konvektion und dadurch vergleichsweise ineffizient, denn die kalte Luft wird mittels Ventilatoren unter hohem Energieaufwand in den Raum eingebracht. Zusätzlich empfinden viele Menschen die Zugentwicklung, die mit der Kühlung auf Basis von Konvektion einhergehen kann, als unangenehm. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass dieses System meistens monovalent betrieben wird. Zur Beheizung muss dann ein anderes Wärmeübergabesystem konzipiert werden.

Eine zweite Möglichkeit, die Innenräume effizient zu kühlen und bei Bedarf auch zu beheizen, ist die thermische Bauteilaktivierung. Allerdings sind diese Systeme träge. Des Weiteren ist die spezifische Leistung dieses Systems gering und manchmal nicht ausreichend. Somit muss oft ein Zweitsystem eingesetzt werden, um die Spitzenlast abzudecken.

Eine dritte Möglichkeit der Innenraumtemperierung besteht sowohl im Heizbetrieb wie auch im eben immer wichtiger werdenden Kühlbetrieb in der Heiz- und Kühldecke. Diese Art von Decke verfügt aufgrund ihrer geringen Masse über eine kurze Reaktionszeit und kann mit großer Leistung und hoher Regelungspräzision behagliche Raumtemperaturen realisieren. Die einzelnen Elemente lassen sich modellabhängig in eine Raster- oder Bandraster­decke einbringen oder freihängend unter der Decke anbringen. Wasser, das die Platten durchströmt, bringt diese in kürzester Zeit auf die gewünschte Temperatur. Eine genaue Temperierung des Innenraumklimas ist im Heiz- wie im Kühlfall möglich.

Im Heizbetrieb geben die Strahlplatten ihre Energie größtenteils in Form von Infrarotstrahlung an den Raum ab. Sie führt erst beim direkten Auftreffen auf den menschlichen Körper oder auf Gegenstände zu Temperaturerhöhungen. Im Gegensatz zur Heizung über Konvektion, bei der die gesamte Luft innerhalb des Raumvolumens erwärmt werden muss, reichen bei Strahlplatten niedrigere Raumlufttemperaturen aus. Energieeinsparungen von über 40 % gegenüber konven­tionellen Heizsystemen sind im Hallenbereich möglich. Zudem wird die gleichmäßig verteilte, direkte Strahlungswärme vom Menschen als besonders angenehm empfunden – vergleichbar mit dem Prinzip des Kachelofens

Im Kühlbetrieb verhält es sich ähnlich: Personen und Gegenstände im Raum geben ihre Wärme mittels Strahlung an die Kühldecke ab. Eine sofortige Kühlwirkung tritt ein. Zudem steigt die warme Luft des Innenraums an die Decke, kühlt sich dort ab und strömt dann in den Raum zurück. Für den hocheffizienten Kühlbetrieb mit Kühldecken ist es oftmals sogar möglich, ohne den Energieaufwand für eine Kältemaschine auszukommen. Denn bei manchen Projekten reicht Grundwasser, das eine Temperatur von 12 °C nicht überschreitet, als Kühlmedium aus.

Schnelle Reaktionszeiten durch Grafitplatten

Eine Innovation, welche die Effizienz von Heiz- und Kühldeckensystemen zur Temperierung von gewerblichen Objekten nochmals steigert, bietet Zehnder nun mit seiner Produktlinie Carboline: Einsatzmöglichkeiten reichen vom kleinen Büro bis hin zum Großprojekt. Die Elemente bestehen aus Naturgrafit, in welchen Kupferrohre formschlüssig verpresst werden. Die herausragende Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs Naturgrafit ermöglicht kürzere Ansprechzeiten des Systems und damit eine höhere Regelgenauigkeit.

Carboline ist zum Einbau in Raster- oder Bandrasterdecken als auch als frei abhängbare Deckensegel lieferbar. Durch die hohe und homogene Oberflächentemperatur dieser Heiz- und Kühldecken fällt der Strahlungsanteil deutlich höher aus als bei vergleichbaren Deckenstrahlsystemen. Darüber hinaus sind die Heiz- und Kühldecken an praktisch jeden Baubestand anzupassen. Bei Bedarf sind auch auf das konkrete Bauvorhaben abgestimmte Sonderabmessungen ebenso wie eine individuelle Farbgestaltung möglich. Zehnder liefert damit für praktisch jedes gewerbliche Bauprojekt – vom Büro bis zum Flugzeughangar – eine komfortable und Betriebskosten senkende Lösung zur Temperierung.

Dipl.- Ing. (FH) ­Michael Himmelsbach ist Leiter von Zehnder Heiz- und KühldeckenSysteme, 77933 Lahr, Telefon (0 78 21) 5 86-4 16, michael.­himmelsbach@zehndergroup.com , http://www.zehnderonline.de