Nachhaltige Energie für IT-Unternehmen

Kompakt informieren

• Vector Informatik hat für sein neues Verwaltungsgebäude ein hocheffizientes Gesamtsystem realisiert, das die spezifischen Vorteile mehrerer Anlagenkomponenten bestmöglich nutzt und alle Anforderungen an den Bedarf, die Behaglichkeit und die Hygiene mit Energie- und Betriebskosten auf sehr niedrigem Niveau erfüllt.
• Zwei maßgefertigte Geozent-Profi-Energiezentralen übernehmen dabei die Heizung und Kühlung des gesamten Gebäudes über Heiz- und Kühldecken sowie die Hydraulik und das Energiemanagement für den Hochtemperatur- und den Niedertemperatur-Heizkreis sowie das Geothermiefeld.
• Im stets angestrebten Dualbetrieb erreichen die Energiezentralen einen COP über 11. Beim reinen Kühlen oder Heizen bieten die Wärmepumpen einen EER von 6,20 und einem COP von 4,55.

Als anerkannter Partner bei der Entwicklung von Embedded Electronics für Hersteller und Zulieferer der Automobilindustrie kann Vector Informatik auf eine beeindruckende Erfolgsgeschichte zurückblicken. Auch fast 30 Jahre nach der Firmengründung wächst das Unternehmen weiterhin mit ungebrochener Dynamik. An 24 Standorten weltweit arbeiten tagtäglich über 1900 Vectorianer an den elektronischen Innovationen für die Mobilität von Morgen. Um Platz für 650 neue Vectorianer zu schaffen, wurde am Hauptsitz in Stuttgart-Weilimdorf ein neues Verwaltungsgebäude Abb. 1 mit einer Nutzfläche von 21 000 m² errichtet, das zusammen mit den bereits bestehenden Gebäuden den „Vector Campus“ bildet.

Dabei verfolgte der Bauherr einen ganzheitlichen und nachhaltigen Anspruch, der sich auch in der Gestaltung und Weiterentwicklung des Arbeitsumfelds wiederfindet. So gibt es im Gebäude keine Großraumbüros, sondern individuell auf die Bedürfnisse der einzelnen Teams zugeschnittene Arbeitsbereiche mit flexiblen Grundrissen. Offene, großzügig gestaltete Kaffeeküchen dienen zusätzlich als Kommunikationsinseln. Dazu kommen ein Auditorium und ein Seminarbereich, wo auf etwa 1000 m² Veranstaltungen mit mehr als 200 Teilnehmern stattfinden können. Architektonischer Höhepunkt ist ein 500 m² großes Atrium Abb. 2, das sich mit 18 m Höhe über alle vier Etagen erstreckt.

Möglichst kleiner Fußabdruck

Im Zentrum der nachhaltigen Ausrichtung des Verwaltungskomplexes steht ein umfassendes und bis ins Detail durchdachtes Energiekonzept. Dabei sollte der ökologische Fußabdruck durch optimale Rahmenbedingungen von vornherein so klein wie möglich gehalten werden. Dementsprechend wurde, angefangen bei der weitgehend natürlichen Belichtung aller Büros, über die Dreifach-Verglasung des gesamten Gebäudes, bis hin zu einer 1400-m²-Photovoltaik-Anlage, ein breites Spektrum von energiesparenden Maßnahmen integriert. Im Foyer sorgen senkrecht vor der großen Südfassade aufgehängte und drehbare Glaslamellen für eine kontrollierte Sonneneinstrahlung.

Das wesentliche Element des Energiekonzepts ist allerdings die Nutzung von Erdwärme für die Heizung und Kühlung des gesamten Gebäudes mit geringem Primärenergieeinsatz. Dazu wurde eines der größten Geothermiefelder in Süddeutschland realisiert: Insgesamt 71 Erdwärmesonden mit einer Länge von jeweils 96 m dienen dabei als Wärmequelle und -senke für zwei, auf den gleichzeitigen Heiz- und Kühlbetrieb optimierte Großwärmepumpen Abb. 3. Diese Energiezentralen versorgen mehr als 10 000 m² Heiz- und Kühldecken, welche in den Arbeits-, Sozial- und Schulungsbereichen ganzjährig angenehme Raumtemperaturen sicherstellen. Ergänzend wird über die Wärmepumpen Kälte für den Serverraum sowie die Küche des Betriebsrestaurants geliefert.

Für den hygienisch notwendigen Luftwechsel in allen Gebäudeteilen sorgen sechs in der Technikzentrale und auf den Dächern installierte RLT-Anlagen mit einer Gesamtluftleistung von 146 000 m³/h. Sie verfügen über einen Wärmerückgewinnungsgrad von 80 %, sodass die Luft für die geforderte Zulufttemperatur von 20 °C nur in relativ geringem Umfang nacherhitzt bzw. gekühlt werden muss. Um eine Kondensatbildung an den Kühldecken zu verhindern, wird die Außenluft im Sommer zusätzlich entfeuchtet. Den hierfür eigens eingerichteten Niedertemperatur-Kühlkreislauf (6/12 °C) speist eine separate 850-kW-Kältemaschine. Deren Abwärme wird über zwei Rückkühler mit einer Leistung von jeweils 570 kW abgeführt. Die Rückkühler können zudem zur freien Kühlung eingesetzt werden.

Die Trinkwassererwärmung für den gesamten Komplex erfolgt vorrangig über ein Solarthermiefeld mit einer Kollektorfläche von insgesamt 138 m², das von einem 250-kW-Brennwertkessel unterstützt wird. Ein weiterer Brennwertkessel mit einer Leistung von 575 kW speist den Heizkreislauf (42/32 °C) für die Vor- und Nacherhitzer in den RLT-Anlagen. Insgesamt ergibt sich so ein hocheffizientes Gesamtsystem, das die spezifischen Vorteile der genannten Anlagenkomponenten bestmöglich nutzt und alle Anforderungen an den Bedarf, die Behaglichkeit und die Hygiene mit Energie- und Betriebskosten auf sehr geringem Niveau erfüllt.

Großwärmepumpen mit COP über 11

Maßgeblich verantwortlich für die hohe Effizienz der Energieversorgung sind die beiden Großwärmepumpen von Zent-Frenger Energy Solutions in Verbindung mit den großflächig eingesetzten Heiz- und Kühldecken. Mit dieser Kombination hatte der Bauherr bereits bei vorherigen Projekten sehr gute Erfahrungen gesammelt und sich deshalb auch im neuen Verwaltungsgebäude für diese Systemlösung entschieden.

Hier übernehmen zwei maßgefertigte Geozent-Profi-Energiezentralen mit einer Leistung von jeweils 200 kW nicht nur die Wärme- und Kälteerzeugung, sondern auch das komplette Energiemanagement rund um den Hochtemperatur-Kältekreis (16/18 °C), den Niedertemperatur-Heizkreis (35/25 °C) sowie das Geothermiefeld. Die vergleichsweise hohe Spreizung auf der Wärmeseite rührt daher, dass dort in geringerem Umfang auch Fußbodenheizungen und statische Heizkörper eingebunden sind – etwa für die WC-Kerne. Die Heiz- und Kühldecken als Hauptverbraucher arbeiten mit 35/31 °C.

Abhängig vom Wärme- und Kältebedarf wählen die Geozent-Profi-Energiezentralen immer die energieeffizienteste Betriebsweise und schonen gleichzeitig das Geothermiefeld so weit wie möglich. Priorität hat dabei der Dualbetrieb, mit dem sich Heiz- und Kühlanforderungen im Gebäude gleichzeitig abdecken lassen – etwa in den Übergangszeiten oder bei der Serverraumkühlung. Für diesen Prozess wurden zwei zusätzliche Pufferspeicher (5 m³ zum Heizen und 6,4 m³ zum Kühlen) eingebunden, die als Wärmequelle bzw. -senke für die Kälteerzeugung dienen, während das Geothermiefeld nur unterstützend den Wärme- oder Kälteüberschuss ausgleicht. Auf diese Weise erreichen die Anlagen im Dualbetrieb einen sehr hohen COP von größer 11.

Ist ausschließlich Kälteleistung gefordert, arbeiten die Großwärmepumpen möglichst im Naturalkühlbetrieb. Sobald das Temperaturniveau im Geothermiefeld ausreicht, wird die überschüssige Wärme aus dem Gebäude ohne Nutzung der sauggasgekühlten Schraubenverdichter direkt an das Erdreich abgegeben. Da so nur noch die Antriebsenergie für die Heizungs- und Sole-Umwälzpumpen benötigt wird, sinken die Betriebskosten erheblich. Aber selbst beim reinen Kühlen oder Heizen erreichen die Wärmepumpen aufgrund der bedarfsgeführten Leistungsanpassung mit einem EER von 6,20 und einem COP von 4,55 hohe Effizienzwerte.

Darüber hinaus wurden die Anlagen von Zent-Frenger komplett vorkonfiguriert und anschlussfertig mit einer integrierten Hydraulik geliefert. Durch die geschickte Verschaltung von Wärmeübertragern, drehzahlgeregelten Pumpen und allen erforderlichen Regel- und Stellorganen können die Maschinen alle Betriebszustände selbst abdecken und regeln. Eine aufwendige und oft fehleranfällige externe Hydraulik ist nicht notwendig.

Zwischen Energiezentrale, Pufferspeicher und Geothermiefeld musste lediglich die Rohrleitungsinstallation umgesetzt werden. Mit-hilfe der integrierten Prozessvisualisierung lassen sich zudem alle Betriebsabläufe der Energiezentrale entweder über das zentrale Servicecenter des Herstellers oder vom Kunden selbst standortunabhängig nachvollziehen. Auf dieser Basis findet auch eine umfassende Fernbedienung, -wartung und -optimierung der Anlagen statt.

Bandraster für flexible Raumaufteilung

Die Temperierung des Gebäudes erfolgt nahezu ausschließlich über Heiz- und Kühldecken, die für eine optimale Behaglichkeit bei gleichzeitig sehr hoher Energieeffizienz sorgen. Abgestimmt auf die von den RLT-Anlagen bereitgestellte Zulufttemperatur von 20 °C wurden für die Deckensysteme Auslegungsraumtemperaturen von 26 °C im Sommer und 22 °C im Winter festgelegt. Dabei übernahm Zent-Frenger in enger Abstimmung mit dem Planungsbüro die komplette Umsetzung von der Planung über die Installation bis hin zur Inbetriebnahme. So haben die Experten des zur Uponor Gruppe gehörenden Herstellers ab dem jeweiligen raumseitigen Übergabepunkt die komplette Registerauslegung für die projektierten Heiz- und Kühlleistungen in den einzelnen Gebäudeabschnitten übernommen.

Wichtig war es dabei vor allem, die Flexibilität bei der Raumaufteilung auch im Zusammenspiel mit den Heiz- und Kühldecken vollständig zu erhalten. Zu diesem Zweck wurden in den Bürobereichen auf einer Fläche von insgesamt 10 000 m² Bandrasterdecken vom Typ Varicool Spectra M mit einer Heizleistung von 62 W/m² und einer Kühlleistung von 75 W/m² bei den oben angegebenen Temperaturen installiert. Die einzelnen Bandraster sind abwechselnd 10 und 15 cm stark und ziehen sich über eine Tiefe von 6 m vom Flur bis kurz vor die Fassade. Gemeinsam mit den 1469 × 491 mm großen Metalldeckenplatten ergibt sich so ein Bauraster, in das leichte Raumtrennwände flexibel eingesetzt werden können, ohne dabei das Deckenbild zu stören.

Darüber hinaus spielte für den Bauherrn auch die Konstruktionsweise der Heiz- und Kühlelemente eine große Rolle. Um eine hohe Stabilität zu gewährleisten, wurde eine Variante mit Magnettechnik gewählt, bei der die Stahlblech-Deckenverkleidung unter dem Register haftet. Durch zusätzlich eingebaute U-Tragschienen wird dabei die Durchbiegung auf ein Minimum reduziert, was eine einwandfreie Optik der großen Deckenflächen sicherstellt. Zudem ist die Gefahr einer Beschädigung deutlich geringer, weil die Platten erst nach Abschluss aller anderen Arbeiten montiert und ausgerichtet werden. Und falls doch etwas passiert, ist ein Austausch im laufenden Betrieb einfach möglich.

Außergewöhnliche Deckengestaltung

Eine interessante Herausforderung ergab sich, als mit dem Auditorium Abb. 5 ein Aushängeschild des Neubaus im Nachgang noch komplett in einer edlen Holzoptik gestaltet werden sollte. Schließlich herrschen dort bei bis zu 200 Besuchern sehr hohe Anforderungen hinsichtlich der Temperierung – insbesondere was die Kühllasten angeht. Hier konnte Zent-Frenger eine optimale Lösung in Form der neu eingeführten, fugenlosen Heiz- und Kühldecke Varicool Special Solutions anbieten. Das System besteht aus perforierten und geschlitzten Gipsfaserplatten, die mit einem Echtholzfurnier versehen sind, und auf deren Rückseite die Heiz- und Kühlregister angebracht werden. Auf diese Weise wurde im Auditorium eine Gesamtfläche von 500 m² an Wand und Decke mit einer Heizleistung von 54 W/m² und einer Kühlleistung von 68 W/m² aktiviert.

Höchste Ansprüche stellte das IT-Unternehmen auch an die Gestaltung der repräsentativen Skylounge Abb. 4. Dieser exklusive Aufenthaltsbereich in der 3. Etage wurde komplett mit einer Metalldecke Varicool Spectra M in Sonderausführung ausgestattet. Neben der genau auf den Raum abstimmten Speziallackierung wurden die Heiz- und Kühlelemente in einem Klemmsystem mit einer Nullfuge befestigt. So entsteht eine homogene Deckenfläche, die von den Schlitzdurchlässen der Lüftung symmetrisch aufgeteilt wird. Zur Befestigung der hochwertigen Stahlblech-Verkleidung an den Registern kam auch hier die Magnettechnik zum Einsatz. Ein interessantes Detail ist dabei der absenkbare Beamer, der auf einer nicht aktivierten Metallplatte installiert wurde und im hochgefahrenen Zustand nahtlos in der Decke verschwindet.

In großen Bauprojekten, wie dem neuen Vector-Verwaltungsgebäude, ergibt sich naturgemäß eine Vielzahl an technischen und architektonischen Herausforderungen. Im Folgenden werden einige besondere Detaillösungen rund um die Heiz- und Kühldecken kurz vorgestellt:

ist Prokurist und Ausführungsleiter der Sparte Kühldecken bei Zent-Frenger, 64646 Heppenheim, Telefon (0 71 52) 9 39 93 30, gerd.haug@zent-frenger.de, www.uponor.de/zent-frenger