Direkt am Inn, auf einem grünen Campus am Rande der Passauer Altstadt, liegt die noch junge Universität Passau. Seit ihrer Gründung im Jahr 1978 hat sie sich jedoch zu einer der beliebtesten Hochschulen Deutschlands und auch zu einer der besten akademischen Adressen mit einer großen Anzahl ausländischer Studierenden entwickelt.
Während der letzten Jahre wurden fortwährend Modernisierungsmaßnahmen der Gebäudetechnik an den bestehenden Universitätsgebäuden durchgeführt. Beim Neubau des IT-Zentrum/International House – untergebracht sind hier Forschungsinstitute und Lehrstühle der Informatik bzw. Wirtschaftswissenschaften und international ausgerichtete Dienstleistungsangebote – im Jahr 2005 wurden dann die Erkenntnisse aus den vergangen Jahren in der neuen Technik vereint. Das Thema Energieeffizienz spielte dabei für die Universität Passau als Auftraggeber eine entscheidende Rolle. Herausgekommen ist ein hochmodernes Gebäude, das auch in punkto Wärmerückgewinnung der Lüftungsanlage Vorbildcharakter hat.
Die luft- und klimatechnischen Aufgaben wurden auf sieben Zentraleeinheiten aufgeteilt, die mit einer CO2-Regelung bedarfsgerecht für das richtige Klima im Gebäude sorgen. Projektiert wurde die Anlage vom Planungsbüro Haydn Energie Team auf Grundlage eines Maßnahmenkatalogs der Betriebstechnik und des staatlichen Bauamtes Passau.
„Planungsziel war zum einen eine hohe Flexibilität bei der Nutzung der Büro- und Seminarräume zu erreichen und zum anderen, die inneren Wärmelasten voll zu nutzen und dadurch die Energieeffizienz zu steigern“, berichtet Ludwig Zistler, Leiter der Betriebstechnik. Zistler hatte bereits in den vergangen Jahren mit seinem Team die Energienutzung der Universität mit Eigenentwicklungen und durch die Modifizierung von Anlagen erheblich verbessert. Dabei zahlte sich auch die langjährige und intensive Zusammenarbeit mit Menerga aus. Im Jahr 2002 erhielt Zistler für die vorbildliche und effiziente Gebäudetechnik der Uni Passau die bayrische Umweltmedaille.
Das IT-Zentrum/International House ist mit einer Glasfassade versehen und dreigeteilt. Aus Hochwassergründen steht es zum Teil auf einer Tiefgarage, zum Teil auf Betonstelzen über dem Abhang, der zum Inn führt. Die drei Zonen sind durch Betondecken mit Installationsdoppelboden und abgehängten Schallschutzdecken getrennt, wobei die gesamte belüftete Fläche etwa 3000m2 beträgt. Die Energieversorgung mit Wärme und Kälte geschieht über das Fernwärme-/ Fernkältenetz der Universität. Über das Fernkältenetz werden neben den Seminarräumen beispielsweise auch die Serverräume gekühlt. Die Technikzentrale des neuen Gebäudes wurde auf das Gründach des Gebäudes aufgesetzt.
Nutzung der Fortluft im WC-Bereich
Für den WC-Bereich wurde ein Trisolair Komfort-Klimagerät mit einer Nennluftmenge von 3000 m3/h eingebaut. Das Klimagerät mit dreifach-Rekuperator (dreifach-Wärmeübertrager) hat laut Hersteller einen Temperaturwirkungsgrad von über 80 %, die Anlage erreicht laut Uni-Betriebstechnik unter den spezifischen Bedingungen sogar 87 %. Dafür sorgt ein Kreuz-Gegen-Kreuzstrom-Wärmeübertrager (KGK) zwischen Außenluft-Zuluft und Abluft-Fortluft. Im Winterbetrieb wird so die Außenluft vorgeheizt, im Sommerbetrieb kann bei entsprechendem Temperaturpotenzial der Abluft die Zuluft gekühlt werden. Liegt die Außentemperatur im Sommerbetrieb unter der Innentemperatur, kann das Klimagerät auch zur freien Kühlung eingesetzt werden. Der Zuluftstrom wird dann durch einen Bypass oberhalb des Dreifach-Wärmeübertragers vorbeigeführt.
Gerade im WC-Bereich spielt die rekuperative Wärmerückgewinnung eine große Rolle, da so die Übertragung von Gerüchen ausgeschlossen ist. Die auf der Außenseite sitzenden Ventilatoren im Trisolair-Gerät werden durch frequenzgesteuerte Motoren angetrieben, die eine stufenlose Anpassung an den tatsächlichen Luftbedarf ermöglichen.
Rückgewinn höher als errechnet
Für Serverraum, Messtechnik und verschiedene Hörsäle (Multifunktionsräume) wurde jeweils eine Resolair-Anlage mit einer Nennluftmenge von 3800 m3/h installiert. Die Geräte enthalten zwei Wärmepakete mit Akkumulatorenmasse, durch die wechselweise Außen- und Abluft gefördert wird. Die Akkumulatorenmasse nimmt die Wärme aus dem Luftstrom sehr schnell auf und gibt sie anschließend genauso schnell wieder an den kälteren Luftstrom ab. Das System funktioniert über mehrere Klappen. Dabei wird das innere Klappensystem durch Elektromotoren betrieben, das äußere arbeitet aufgrund der Differenzdrücke dynamisch.
In Intervallen (die stufenlos eingestellt werden können) wird der Luftstrom durch das innere Klappensystem umgelenkt. Die dynamischen Klappen auf der Außenluftseite bewirken dabei eine Gleichrichtung der Luftströme. Die wechselnde Beaufschlagung sorgt dafür, dass die Wärme der Abluft fast vollständig auf die Außenluft übertragen wird. Der Hersteller spricht bei den Resolair-Anlagen von einem Wirkungsgrad von über 90 %, die vom Betreiber sogar noch übertroffen werden: „Durch eine optimale Auslegung der Anlage und der Regelung kommen wir bei diesen Anlagen auf über 95 % Wärmerückgewinnungsgrad“, erläutert Zistler.
Für die Anlagen, die die Hörsäle mit Frischluft versorgen, sind Anheizregister vorgesehen. Sie heizen die Luft im Winterbetrieb vor, bis sich ein entsprechender Luftumlauf mit genügend warmer Luft eingestellt hat. Die Anheizregister sind dabei im Gerät integriert. Sie werden im normalen Lüftungsbetrieb allerdings nicht benötigt.
Praxiserfahrung geht über Theorie
Eine weitere Resolair-Anlage versorgt den Clubraum inklusive Küche mit Frischluft. Hier werden 1500 m3/h umgewälzt. Wegen der Gerüche werden im Normalfall für die Küchenabluft absolut dichte Anlagen mit Plattenwärmetauscher eingesetzt, um eine Durchmischung der Abluft ausschließen (prädestiniert sind dafür Dosolair- und Trisolair-Geräte). Die Vermischung zwischen Zu- und Abluft in Resolair-Anlagen liegt aber bei nur ca. 3 bis 5 %. „Die Erfahrung hat gezeigt, dass wir mit dieser Anlage zurechtkommen. Wir haben hier keine Probleme mit Gerüchen“, sagt Wolfgang Ebert. Er ist Vertriebsleiter des Hersteller-Büros in München und war bei der Projektierung der Anlage im ständigen Kontakt mit Ludwig Zistler. Auch diese Anlage für die Versorgung von Clubraum und Küche ist mit einem Anheizregister ausgestattet.
Für Büro- und Seminarräume wurde die Resolair solVent Reihe eingesetzt. Der Regenerativ-Energieübertrager hat wie die Resolair Anlage zwei Wärmepakete mit sensibler Akkumulatorenmasse. Für die Büroraumlüftung wurden 15000 m3/h (entspricht ca. 100 m3/h für einen Büroraum) veranschlagt.
Die Zuluft der beschriebenen Anlagen gelangt über Blechkanäle im Doppelboden zu den Luftauslässen in den Räumen. Hier wird die Luft über Bodenqueller in Pilzform und über Wandqueller mit niedriger Luftgeschwindigkeit (0,1 m/s) zugfrei eingebracht („Frischluftsee“). Die Abluft gelangt über Abluftgitter in der Decke und Blechkanäle zurück in den Technikraum und wird der Wärmerückgewinnung zugeführt.
Auf Passivhausniveau
„Neben der hohen Wärmerückgewinnungsquote zeichnen sich die Anlagen in vielfacher Hinsicht durch weitere intelligente Lösungen aus“, erklärt Ebert und geht ins Detail. Er nennt die im Gerät integrierte Regelung, die schon ab Werk verlässlich optimal auf die jeweiligen Anlagen ausgelegt ist. Ein weiterer Pluspunkt im Hinblick auf Energieeffizienz seien die freilaufenden Ventilatoren, die fest auf der Motorwelle sitzen. Im Vergleich zur Keilriementechnik benötigen sie 30 % weniger Antriebsenergie. Zudem zeichnen sie sich durch geringen Wartungsaufwand aus.
Im Betrieb ergeben sich die größten Einsparungen durch die genaue Regelung der Luftmengen über die frequenzgesteuerten Motoren und die bedarfsgerechte Regelung des Außenluftanteils über die CO2-Konzentration in der Abluft. „Durch eine vorbildliche Gebäudeleittechnik arbeiten die Anlagen in der Praxis noch wirtschaftlicher als wir das von Herstellerseite angegeben haben“, sagt Ebert. Der Grund ist die hervorragende Integration in die Gebäudeleittechnik und außerdem ein engagierter, technisch begeisterter Ludwig Zistler, der alles tun würde, um die besten Effizienzwerte zu erreichen. „Ich kenne keinen Betreiber, der eine so wirtschaftliche Betriebsweise bei unseren Anlagen umgesetzt hat.“
Vertriebsleiter Wolfgang Ebert und Ludwig Zistler können auf eine lange Zusammenarbeit zurückblicken, „die beide Seiten im Bereich der Effizienzsteigerung weitergebracht hat und voneinander hat profitieren lassen“, berichten beide einmütig. „Für uns als Hersteller ist die Rückmeldung aus der Praxis extrem wichtig, nur so können wir die Anlagen immer weiter verbessern und den Wirkungsgrad steigern“, weiß Ebert und freut sich, dass seine Anlagen bisher in fast allen Gebäuden der Universität Passau eingebaut wurden. Und die Zusammenarbeit wird auch weiter bestehen bleiben, da sind sich beide Seiten einig. Denn nicht zuletzt durch die hocheffizienten Anlagen unterschreitet das IT-Zentrum/International House die EnEV 2002 um 67 % und liegt mit 20 kWh/(m2 a) auf Passivhausniveau.
Resolair Regenerativ-Energieübertrager
Mit dem höchsten bekannten Temperaturwirkungsgrad (über 90 %) durch Verwendung einer regenerativen Wärmerückgewinnung zählen die Resolair-Geräte zu den universell einsetzbaren Klimasystemen, die in Sportanlagen, Wohnhäusern, Kaufhäusern, Theatern, Kinos, Museen – aber auch in der Industrie-Klimatisierung von Produktionsstätten sowie in zahlreichen anderen Einsatzbereichen zum Einsatz kommen. Durch die hohe Wärmerückgewinnung aus der Abluft kann in Kaufhäusern, Banken und anderen stark frequentierten Gebäuden mit hohen inneren Wärmelasten oftmals ganz auf eine Nacherwärmung der Außenluft verzichtet werden. Resolair-Geräte enthalten zwei Wärmepakete mit hochsensibler Akkumulatorenmasse, durch die Außen- und Fortluft wechselweise gefördert wird. Die Akkumulatorenmasse hat die Eigenschaft, Wärme aus einem warmen Luftstrom sehr schnell aufzunehmen und diese genauso schnell an einen kalten Luftstrom wieder abzugeben. Auch ein großer Teil der Feuchte wird zurückgewonnen.
Der Regenerativ-Energieübertrager arbeitet zyklisch. Zunächst lenkt das motorische Klappensystem die Abluft über den Akkumulator 1 wobei sich dieser erwärmt. Gleichzeitig strömt kalte Außenluft durch den Akkumulator 2 und nimmt die Wärme aus dem vorhergehenden Zyklus auf. Nach ca. einer Minute wird die Durchströmung gewechselt. Durch die wechselnde Beaufschlagung der Wärmepakete wird die Wärme der Abluft fast vollständig auf die kalte Außenluft übertragen. In der Übergangszeit wird die Wärmerückgewinnungsleistung durch Taktzeitverzögerung linear bis zur freien Kühlung angepasst.
Jürgen Röben
Dr.-Ing., ist Technischer Geschäftsführer der Menerga GmbH, 45473 Mülheim an der Ruhr, info@menerga.com, https://www.menerga.com/
