In modernen Büro- und Geschäftsgebäuden treten häufig in Abhängigkeit von Frequentierung, Witterung und Ausrichtung zeitgleich Kühl- und Heizbedarf auf. Statt für beide Lastfälle zweimal Energie einzusetzen, kann mit Betsy ein Wärmeüberschuss in eine Zone mit Heizlast transferiert werden. Dies geschieht, indem das Temperaturgefälle zwischen Vor- und Rücklauf des Heiz-/Kühlwassers gezielt eingesetzt wird, um unterschiedliche Raumlasten auszugleichen. Betsy setzt dafür ein 3-Leiter-System und eine spezielle Systemregelung ein. Best verspricht so die Investitionskosten zu senken und gleichzeitig – je nach Energietransfer – auch die Betriebskosten erheblich zu reduzieren. Mit dem System können maximale Temperaturen von 26 °C entsprechend der Arbeitstättenrichtlinie eingehalten werden.
Prädestinierte Anwendungsgebiete für Betsy sind besonders Büro- und Ausstellungsräume, sowie stark frequentierte Bereiche mit erhöhter Wärmeemission bzw. intensiver Sonneneinstrahlung.
Überlegungen zur richtigen Auslegung
Bei einer geschlossenen, abgehängten Heiz-/Kühldecke werden die aktiven Flächen nach oben gedämmt, Wärmeabgabe und Wärmeaufnahme (Kühlung) erfolgen nur über die untere Sichtfläche der Decke. Eine Leistungsabgabe nach oben würde bei diesem Systemaufbau dem Raum keinen Nutzen bringen, aber im Geschoss darüber die Energiebilanz – häufig mit größerem Zeitunterschied – beeinflussen. Wegen der Dämmung, bzw. der einseitigen Wärmeübertragung, sind die spezifischen Leistungen geringer als bei freihängenden ungedämmten Elementen.
Der aktive Flächenanteil lässt sich so vergrößern und liegt in der Regel bei ca. 75 % der Raumfläche. Soll die Decke eine erhöhte Schallabsorption zur Verbesserung der Raumakustik leisten, kommen perforierte Strahlbleche mit Rund- oder Quadratlochung zum Einsatz, die mit Schallschluckmatten als obere Isolierung ausgerüstet sind.
Auf der Basis der Grundelemente HKE-CS und HKE-EL (HKE: Heiz-/Kühlelemente) bietet Best zahlreiche Ausführungsvarianten mit großem Gestaltungsspielraum. Auch die Kombination mit handelsüblichen Rasterdecken ist möglich und führt speziell bei Nachrüstungen oder Sanierungen zu kostengünstigen Lösungen. Dabei lassen sich praktisch alle Komponenten, die an der Decke platziert werden, integrieren wie Beleuchtungskörper, Lautsprecher, Brandmelder und Sprinkler.
Auslegungsgrundlagen
Generell sollte eine möglichst kleine Übertemperatur der Heiz-/Kühlfläche angestrebt werden. Dies ermöglicht eine große Spreizung im Heiz-/Kühlkreislauf und eine geringe Temperaturdifferenz zwischen den Vorlauf-Auslegungstemperaturen für Heizen und Kühlen. Das Ziel wird am einfachsten durch einen großen Anteil aktiver Heiz-/Kühlfläche erreicht. Optimal ist die Vollbelegung. Als Richtwerte gelten eine Übertemperatur von ≤ 8 K, eine Spreizung VK/RK von 5…8 K und eine Temperaturdifferenz VH/VK von ≤15K.
Vom Heiz-/Kühlsystem wird Betsy mittels hydraulischer Weichen entkoppelt. Je nach verwendeter Energiequelle können die hydraulischen Weichen mit entsprechender Dimensionierung auch die Funktion von Pufferspeichern übernehmen. Über 3-Leiter-Hauptverteiler erfolgt die Versorgung der einzelnen Regelkreise. Jeder Regelkreis wird von einer Umwälzpumpe mit konstantem Volumenstrom (und konstanten Widerständen) versorgt. Optional kann eine Energieverbrauchsmessung im Primärabgang jedes Regelkreises installiert werden. Für die Einzelraumregelungen stehen Verteilerschränke zur Verfügung. Jeder Raum/jede Gruppe hat im Rücklauf einen dynamischen Volumenstromregler, der werkseitig auf die errechneten Volumenströme eingestellt ist. Damit entfällt das Einregulieren vor Ort.
Für die Primärkreisverrohrung sowie die Verrohrung der Regelkreise zwischen Hauptverteiler und Verteilerschränken wird häufig auch Stahlrohr eingesetzt. Zum Anschluss der Heiz-/Kühlelemente bietet sich Kupferrohr an, dass einen direkten Anschluss (Lötung oder Pressung) ohne Verschraubungen oder Schläuche ermöglicht. Die Anordnung der Entlüftungsgefäße sollte oberhalb der Verteilerschränke erfolgen, damit die Entlüftungseinrichtungen im Verteilerschrank angeordnet werden können. Dann sind alle Bedienungs- und Wartungselemente jederzeit leicht zugänglich.
Kühlen mit dem Heizungsrücklauf
Im System fließt stets geregelt der Auslegungsvolumenstrom. Die Raumtemperaturregelung erfolgt gleitend über Mischregler. Die relativ geringe Temperaturdifferenz zwischen Volllast Heizen und Kühlen von maximal 15 K bei gleichzeitig hoher Spreizung zwischen Vor- und Rücklauf hat mehrere Vorteile: Es ermöglicht ein direktes Heizen mit dem Kühlwasserrücklauf, ein direktes Kühlen mit dem Heizungsrücklauf und bringt bei Mischung des Heizungsrücklaufs mit dem wärmeren Kühlwasserrücklauf eine direkte Energierückgewinnung. Der effektive Gewinn hängt dabei vom Mischverhältnis und Transfervolumen ab.
Im Heizbetrieb liegt die Oberflächentem-peratur der Heiz-/Kühldecke typisch zwischen 21 °C (Schwachlast) und 28 °C (Vollast). Die Wärmeabgabe erfolgt nahezu ausschließlich durch Strahlung, die zur Erwärmung aller Umgebungsflächen und Einrichtungsgegen-stände. Im Kühlbetrieb werden die Oberflächentemperaturen gleitend zwischen 22 °C (Schwachlast) und 16 °C (Volllast) geregelt. Die Wärmeaufnahme der Decke erfolgt zu ca. 60 % durch Strahlung, der konvektive Anteil von ca.40 % bewirkt eine direkte Kühlung der Raumluft.
Sollten für einen speziellen Anwendungsfall noch keine Erfahrungswerte vorliegen, können Planer und Bauherr die späteren Betriebsbedingungen ihrer Heiz-/Kühldecken simulieren lassen. Dazu hat Best im Werk Kirchhorst eigens ein Versuchsfeld eingerichtet, das für die Messungen der Betriebsparameter der Heiz-/Kühldecken eingesetzt wird. So kann nach Unternehmensangaben für jedes Objekt die optimale Auslegung ermittelt werden.
Fazit
Durch das Best energy transfer system können der Primärenergiebedarf für Heizung und Kühlung reduziert, eine Verringerung der Anlagenkosten erzielt und gleichzeitig ein Raumklima mit höchstem Nutzerkomfort realisiert werden. Durch die Flexibilität in Form, Größe und Gestaltung lassen sich auch sehr individuelle Akzente setzen.Marion Paul-Färber
