GI - Gebäudetechnik Innenraumklima Studiengänge aus dem Bereich Gebäudetechnik & Innenraumklima (Vorschau)
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03<br />
14<br />
gebäude<br />
technik<br />
innenraum<br />
klima<br />
NEUE SERIE<br />
<strong>Studiengänge</strong> <strong>aus</strong> <strong>dem</strong> <strong>Bereich</strong><br />
<strong>Gebäudetechnik</strong> & <strong>Innenraumklima</strong><br />
} Erfassung und Abscheidung chirurgischen Rauchs<br />
beim Einsatz einer Rauchgas-Absaugung in einem OP<br />
der Raumklasse 1a<br />
} Messung und Bewertung der Schadstofferfassung<br />
von Laborabzügen<br />
} Optimale Wärmeübertrager – Laminar ist besser als<br />
turbulent<br />
} Gebäudeklimatisierung im Künstlerh<strong>aus</strong> Mousonturm<br />
} Solar Decathlon Europe 2014: Das Techstyle H<strong>aus</strong><br />
der Erfurter Fachhochschule, der Rhode Island<br />
School of Design und der Brown University<br />
} TU München: Forschung, Lehre, Praxis –<br />
Auf die Verknüpfung kommt es an<br />
} Berliner Energietage – Strategien für ein<br />
klimaneutrales Berlin 2050<br />
ISSN: 2195-643X<br />
Jahrgang 135
Fachjournal für Heizung<br />
und Klimatisierung<br />
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Grundlegende Fakten für qualifizierte Fachingenieure,<br />
Fachplaner und Energieberater. Fundierte Referate <strong>aus</strong><br />
den Fachbereichen technischer Ausbau, Heizungstechnik,<br />
Klimatechnik, Lüftungstechnik, Wasserver sorgung und<br />
Abwasserentsorgung.<br />
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STANDPUNKT<br />
Edition<br />
Recknagel<br />
Liebe Leserinnen und Leser,<br />
nach nun zwei Themenheften in diesem Jahr<br />
bringen wir mit der dritten Ausgabe wieder<br />
sehr unterschiedliche Beiträge <strong>aus</strong> <strong>dem</strong> Fachgebiet<br />
„<strong>Gebäudetechnik</strong> & <strong>Innenraumklima</strong>“.<br />
Die drei Wissenschaftsbeiträge haben erfolgreich<br />
das Review-Verfahren durchlaufen und<br />
wir sind zu Recht stolz darauf, die damit verbundene<br />
hohe inhaltliche Qualität liefern zu<br />
können, so wie Sie es gewohnt sind.<br />
Die Serie „Solar Decathlon“ nähert sich <strong>dem</strong> Höhepunkt. Auch in<br />
diesem Heft wird Ihnen ein spannendes Konzept vorgestellt. Den<br />
Bericht zum großen Finale (Ende Juni) finden Sie in der darauffolgenden<br />
Ausgabe 4, denn dann ist der europäische Wettbewerb zu Ende<br />
und die Ergebnisse stehen fest. Bis dahin drücken wir den Teams mit<br />
deutscher Beteiligung die Daumen.<br />
Mit diesem Heft starten wir eine neue Serie. Es werden in dieser und<br />
in jeder folgenden Ausgabe <strong>Studiengänge</strong> vorgestellt, die das Thema<br />
„<strong>Gebäudetechnik</strong> & <strong>Innenraumklima</strong>“ beinhalten. Damit erhalten Sie<br />
einen aktuellen Einblick in die Ausbildung der Nachwuchskräfte an<br />
Hochschulen und können abschätzen, ob für Sie potentielle Mitarbeiter<br />
entspringen können. Sicherlich freuen sich die Studiengangverantwortlichen<br />
auch auf Ihre Hinweise, was in Wissenschaft und Praxis<br />
tatsächlich gefordert wird.<br />
Ein Highlight in Berlin hinsichtlich Politik und Energie sind selbstverständlich<br />
die „Berliner Energietage“, deren Beliebtheit in den letzten<br />
Jahren stetig gewachsen ist. In vier großen Themenblöcken „Energie- und<br />
Klimapolitik“, „Praxisforum Energieeffizienz“, „Energieversorgung: Neue<br />
Konzepte“ und „Schaufenster Energie-/Klimainnovationen“ dreht sich<br />
alles um die deutsche Energiewende. Auch wir waren natürlich vor Ort<br />
und haben einen Bericht für Sie verfasst.<br />
Prof. Dr.-Ing. Martin Kriegel<br />
Chefredakteur<br />
Der Recknagel<br />
2013 / 2014<br />
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Wissen.<br />
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Power.<br />
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Kraft-Wärme-Kopplung<br />
Regenerative Energien<br />
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Energieeffizienz von<br />
Gebäuden<br />
Crossmediale<br />
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<strong>dem</strong> Service- und<br />
Informationsportal<br />
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Das Buch erscheint im DIV Deutscher Industrieverlag GmbH, Arnulfstr. 124, 80636 München<br />
137
INHALTSVERZEICHNIS<br />
STANDPUNKT<br />
„Die drei Wissenschaftsbeiträge haben erfolgreich das Review-Verfahren durchlaufen und wir sind zu Recht<br />
stolz darauf, die damit verbundene hohe inhaltliche Qualität liefern zu können.“<br />
Martin Kriegel 137<br />
WISSENSCHAFT<br />
Messung und Bewertung der Schadstofferfassung von Laborabzügen<br />
Measure and Evaluate the Containment of Fume Cupboards<br />
Christian Stäbler, Michael Schmidt 140<br />
Erfassung und Abscheidung chirurgischen Rauchs beim Einsatz einer Rauchgas-Absaugung<br />
in einem OP der Raumklasse 1a<br />
Capture and Removal of Surgical Smoke During Operation of a Smoke Evacuation Unit<br />
in an Operating Room of Class 1a<br />
Omar Guerra Gonzales, Dirk Jarzyna, Frank Reichert 150<br />
Optimale Wärmeübertrager – Laminar ist besser als turbulent<br />
Optimized Heat Exchangers – Laminar Flow is Better than Turbulent Flow<br />
Thomas Kretschmer 166<br />
MEDIENSCHAU<br />
Energie<strong>aus</strong>weise für die Praxis, Hans-Dieter Hegner 163<br />
Kälte- und Klimasystemtechnik, Gernot Weber 163<br />
BLICKWINKEL<br />
Techstyle H<strong>aus</strong> 164<br />
FACHWISSEN<br />
Gebäudeklimatisierung im Künstlerh<strong>aus</strong> Mousonturm, Stefan Neupetsch, Enrico Stieler 174<br />
FACHSTUDIUM<br />
TU München: Forschung, Lehre, Praxis – Auf die Verknüpfung kommt es an 178<br />
WISSENSWERT<br />
Solar Decathlon Europe 2014 – Das Techstyle H<strong>aus</strong> der Erfurter Fachhochschule, der Rhode<br />
Island School of Design und der Brown University, Felicitas Bach 182<br />
138
INHALTSVERZEICHNIS<br />
FACHINTERVIEW<br />
„Serienreif würde eine solche Bauweise den Baumarkt revolutionieren“<br />
Im <strong>GI</strong>-Interview: Ludwig Rongen, er ist einer der Betreuer des deutsch-amerikanischen<br />
Teams Techstyle H<strong>aus</strong>, das am Solar Decathlon Europe 2014 teilnimmt. 192<br />
POLITIK\\VERBAND<br />
Berliner Energietage – Strategien für ein klimaneutrales Berlin 2050<br />
Rebecca Schopfer 194<br />
SERVICES\\STANDARDS<br />
Patentschau 199<br />
Impressum 204<br />
Termine<br />
Umschlag<br />
Titel: Das Techstyle H<strong>aus</strong> der Erfurter Fachhochschule, der Rhode Island School of Design und der Brown<br />
University. (Rendering erstellt von Philipp Kirchner, Mitglied des Teams Techstyle H<strong>aus</strong>)<br />
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139
WISSENSCHAFT<br />
Messung und Bewertung<br />
der Schadstofferfassung von<br />
Laborabzügen<br />
PEER<br />
Reviewed<br />
Laborabzüge sind Schutzeinrichtungen für den Anwender. Das<br />
Funktionsprinzip beruht auf <strong>dem</strong> zeitweisen Einh<strong>aus</strong>en der<br />
Anwendung und <strong>dem</strong> Absaugen von luftgetragenen Schadstoffen<br />
wie Dämpfen, Aerosolen und Stäuben <strong>aus</strong> <strong>dem</strong> Abzugsinnenraum.<br />
Hierdurch werden Schadstoffe zurückgehalten und am Eindringen<br />
in den Laborraum gehemmt oder gehindert. Aufkonzentrationen<br />
zu schädlichen oder explosiven Zusammensetzungen<br />
werden verhindert. Spürgaskonzentrationen für die Bewertung<br />
des Rückhaltevermögens werden nach DIN EN 14175–3:2003 [1]<br />
ermittelt. Die ermittelten Spürgaskonzentrationen werden mit<br />
Anforderungen und Grenzwerten der Berufsgenossenschaft der<br />
chemischen Industrie (BG-Chemie) vom 29.07.2003 [2] bewertet.<br />
Um die Spürgaskonzentration zu messen, wird mit einem Transformations-Infrarotspektrometer<br />
(FTIR-Gasanalysator) eine für<br />
diese Anwendung neue Messtechnik eingesetzt. Gegenüber der<br />
herkömmlichen dispersiven IR-Gasanalyse ist diese Messtechnik<br />
universell einsetzbar, hat aber andere Randbedingungen bezüglich<br />
Abtastrate, Auflösung und Einsatzbereich. Die ermittelten<br />
Konzentrationen beim Rückhaltevermögen werden mit den<br />
Methoden der BG-Chemie [2] bewertet und dabei auftretende<br />
Probleme aufgezeigt.<br />
VON<br />
CHRISTIAN STÄBLER<br />
MICHAEL SCHMIDT<br />
140
WISSENSCHAFT<br />
Measure and Evaluate the Containment of Fume Cupboards<br />
Fume cupboards are protection devices for operators. Their function is to encase the application and<br />
to extract airborne pollutants like vapors, aerosols and dusts. This c<strong>aus</strong>es a reduction of pollutants in<br />
the laboratory area and prevents high concentrations of dangerous or explosive compounds. Tracer<br />
gas concentrations to evaluate the containment are determined according to DIN EN 14175–3:2003 [1].<br />
The determined tracer gas concentrations are evaluated by requirements and threshold values of<br />
Berufsgenossenschaft der chemischen Industrie (BG-Chemie) of 29.07.2003 [2]. To measure the tracer<br />
gas concentrations a new measurement process for Fourier Transform Infrared emission analyzer<br />
(FTIR analyzer) is implemented. In opposite to conventional dispersive IR analyzers, the FTIR can be<br />
used in a wide range of applications. But there are other boundary conditions concerning sample<br />
rate, resolution and area of application. The determined concentrations of containment are evaluated<br />
with the methods of BG-Chemie [2] and occurring problems are presented.<br />
1. Einleitung<br />
Bei der Beurteilung von Laborabzügen werden<br />
Spürgaskonzentrationen nach EN 14175 [1] ermittelt.<br />
Die Norm geht von SF 6 als Spürgas <strong>aus</strong> und<br />
lässt wenig Auswege zu Alternativen. Werden<br />
zur Beurteilung der nach Norm [1] ermittelten<br />
Spürgaskonzentrationen die Regeln der BG-Chemie<br />
[2] herangezogen ist SF 6 als Spürgas zwingend<br />
notwendig. Die Spürgaskonzentrationen<br />
werden mit einem Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer<br />
gemessen. Die sich ergebenden<br />
Einstellmöglichkeiten bezüglich Ansprechzeit der<br />
Gasanalyse und Abtastrate des Ausgangssignals<br />
werden detailliert analysiert und in Abgrenzung<br />
zu seither eingesetzter dispersiver IR-Gasanalyse<br />
diskutiert. Hierbei werden Lücken in den Bewertungsregeln<br />
aufgezeigt. Darüber hin<strong>aus</strong> wird der<br />
in der Norm [1] vorgeschriebene Robustheitstest<br />
des Rückhaltevermögens auf seine Streuung hin<br />
untersucht und bewertet. Die Untersuchungen<br />
werden alle in der Raumluftströmungsmesskammer<br />
des Instituts für Gebäudeenergetik der<br />
Universität Stuttgart durchgeführt. Dieses wird<br />
im Folgenden vorgestellt.<br />
Der aufgeständerte Boden besteht <strong>aus</strong> faserverstärkten<br />
Calciumsulfatplatten mit integrierten<br />
Heiz- und Kühlleitungen. Die temperierbaren<br />
Wände und die Decke bestehen <strong>aus</strong> aktivierten<br />
Metallplatten. Die rechte Seitenwand hat eine<br />
große Öffnung mit einer daran angebauten<br />
Klimakammer. Somit können auch dieser Wand<br />
mittels Wandaufbau und Temperatur in der<br />
Klimakammer definierte Temperaturen aufgeprägt<br />
werden. Darüber hin<strong>aus</strong> besteht die<br />
Möglichkeit Systeme mit Außenluftanbindung<br />
zu untersuchen. Die Front ist als transparente<br />
Doppelfassade <strong>aus</strong>geführt. Durch diese Fassade<br />
können alle Versuche beobachtet werden und<br />
die Strömungen beispielsweise mit Nebel sichtbar<br />
gemacht werden. Neben den Begrenzungen<br />
2. Die Raumluftströmungsmesskammer<br />
Die Raumluftströmungsmesskammer des Instituts<br />
für Gebäudeenergetik der Universität Stuttgart ist<br />
7,2 m breit, 4,2 m tief und 3,6 m hoch, siehe Bild 1.<br />
Die tragende Struktur besteht <strong>aus</strong> PU-Isolierpanelen.<br />
Der aufgeständerte Boden, die linke<br />
Seitenwand, die Rückwand und die Decke sind<br />
temperierbar. Hierzu stehen mehrere Heizstationen<br />
zur Verfügung, mit denen stufenlos die<br />
Vorlauftemperaturen eingestellt werden können.<br />
Bild 1: Raumluftströmungsmesskammer des Instituts für Gebäudeenergetik der<br />
Universität Stuttgart.<br />
141
WISSENSCHAFT<br />
durch die äußeren Wände ist es möglich, individuell,<br />
<strong>dem</strong> jeweiligen Versuchsaufbau angepasste<br />
Wände zu stellen, und so den Raum in seinen<br />
Abmessungen den Erfordernissen anzupassen.<br />
Durch den Aufbau dieser inneren transparenten<br />
Wände wird ein so genannter innerer Hüllraum<br />
geschaffen. Dieser kann mit Luft temperiert<br />
werden. Somit sind auch den Innenwänden des<br />
Versuchsraumes beliebige Randbedingungen wie<br />
konstante Temperaturen aufprägbar.<br />
2.1 Luftversorgung<br />
Es stehen eine Haupt-Zuluft-Klimaanlage mit<br />
Abluftventilator sowie verschiedene dezentrale<br />
Luftkonditioniereinheiten zur Verfügung. Mit<br />
<strong>dem</strong> realisierten Lüftungskonzept sind Luftströme<br />
von 10 m³/h bis 10 000 m³/h einstellbar.<br />
Je nach Luftstrombereich sind hierbei Zulufttemperaturen<br />
von 15 °C bis 50 °C und relative<br />
Zuluftfeuchten von 5 %r.F. bis 95 %r.F. einstellbar.<br />
Außer<strong>dem</strong> besteht die Option des Umluftbetriebs.<br />
Bei Bedarf sind der Zu- und Abluftstrom<br />
vollständig voneinander getrennt, um z.B. mit<br />
Spürgas zu messen.<br />
2.2 Messtechnik<br />
Die interessierenden Größen werden mit<br />
folgenden Sensoren erfasst:<br />
••<br />
Mobiles Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer<br />
(FTIR)<br />
••<br />
Pt100 Temperaturfühler für Lufttemperaturen<br />
••<br />
Pt100 Temperaturfühler für Wasser tempe ra -<br />
turen<br />
••<br />
Pt100 Temperaturfühler für Ober flächentemperaturen<br />
••<br />
Magnetisch induktive Durchflussmesser für<br />
Wasser<br />
••<br />
Thermische Anemometer für Luftgeschwindigkeiten<br />
••<br />
Luftfeuchtesensoren<br />
••<br />
Messgerät für elektrische Leistungen<br />
••<br />
Düsen zur Luftstrommessung<br />
••<br />
Messkreuze zur Luftstrommessung<br />
••<br />
Differenzdruckmesser<br />
2.3 Datenerfassung/Software<br />
Die Mess- und Regelgrößen werden mittels<br />
eines Mehrkanalmultiplexers und eines Multifunktions-<br />
Schalt-/Messsystem oder eines Feldbussystems<br />
erfasst und für die softwareseitige<br />
Verarbeitung an einen PC weitergeleitet. Auf<br />
diesem PC befindet sich die Versuchstandssteuersoftware,<br />
um alle vorhanden Daten zu erfassen<br />
und die entsprechenden Kreise zu regeln und<br />
zu steuern. Außer<strong>dem</strong> werden Prozessverläufe<br />
dargestellt und Speicherroutinen aktiviert, um<br />
spätere Auswertungen zu ermöglichen.<br />
3. Gasanalysemethoden<br />
Um Spürgase nachzuweisen wird die Gasanalyse<br />
mittels Infrarot Spektrometern angewendet. Das<br />
interessierende Spürgas ist im vorliegenden Fall<br />
Schwefelhexafluorid (SF 6 ).<br />
Infrarotspektrometer funktionieren stark vereinfacht<br />
dargestellt wie folgt. In einer Messkammer<br />
befindet sich das zu untersuchende Gas. Die<br />
Kammer wird mit elektromagnetischen Wellen<br />
(infrarotes Licht eines bestimmten Wellenlängenbereiches)<br />
durchstrahlt. Bei <strong>dem</strong> Weg durch die<br />
Kammer schwächen die vorhandenen Substanzen<br />
einen Teil der elektromagnetischen Wellen ab.<br />
Detektiert man nun das verbleibende infrarote<br />
Licht erhält man Ausschläge im gemessenen<br />
Spektrum. Die Frequenz, bei der eine Extinktion<br />
(Abschwächung einer Strahlung) auftritt ist hierbei<br />
charakteristisch für den Stoff. Die Stärke der<br />
Extinktion ist ein Maß für die Konzentration.<br />
Im Folgenden wird die bestehende dispersive<br />
Technik <strong>dem</strong> neuen mobilen FTIR mit<br />
einer Multireflexionsmesszelle mit einer festen<br />
Weglänge von 10 m gegenübergestellt. Die<br />
hier verwendeten mobilen FTIR sind robust,<br />
können transportiert werden, haben einen<br />
Peltier gekühlten Detektor und benötigen<br />
somit lediglich eine Spannungsversorgung. Mit<br />
einem FTIR in Labor<strong>aus</strong>führung wären darüber<br />
hin<strong>aus</strong> deutlich schnellere Abtastraten erzielbar.<br />
Allerdings haben Laborgeräte meist eine<br />
Flüssigstickstoffkühlung.<br />
Die bisher meist eingesetzte Analysetechnik<br />
arbeitet dispersiv. Dabei wird mittels Filtern<br />
lediglich ein schmaler <strong>Bereich</strong> des Spektrums<br />
her<strong>aus</strong>gefiltert und analysiert. Es kann also nur<br />
eine Komponente detektiert werden, wobei<br />
die Wellenlänge des Filters entsprechend der<br />
gesuchten Komponente <strong>aus</strong>gewählt wird. Das<br />
neu eingesetzte FTIR in Prozess<strong>aus</strong>führung nimmt<br />
hingegen bei einer Messung ein komplettes<br />
Spektrum auf und analysiert dieses anschließend.<br />
Somit können viele Komponenten parallel<br />
bestimmt werden und Querempfindlichkeiten<br />
falls notwendig kompensiert werden. Bezüglich<br />
Nachweisgrenze und Einsatzbereich arbeiten dis-<br />
142
WISSENSCHAFT<br />
persive Geräte im <strong>Bereich</strong> von 0,01 ppm…2 ppm<br />
(bis 20 ppm möglich). Für ein FTIR ist es hingegen<br />
möglich, von 0,01 ppm bis deutlich über<br />
100 ppm zu messen. Die Nachweisgrenze ist<br />
hierbei jeweils als das Dreifache des R<strong>aus</strong>chens<br />
definiert. Die erreichbare Messunsicherheit ist<br />
bei beiden Technologien vergleichbar. Allerdings<br />
ist das Signal-R<strong>aus</strong>ch-Verhältnis bei einem<br />
FTIR deutlich höher. Vorteile ergeben sich beim<br />
FTIR auch in Bezug auf das Küvetten-Volumen<br />
(Größe der Messkammer). Dieses ist mit 0,4 l<br />
deutlich geringer als 1 l bis mehrere Liter bei<br />
dispersiven Geräten (Ausnahme photoakustische<br />
Analysatoren). Somit sind deutlich bessere<br />
Ansprechzeiten möglich, da die Messkammer<br />
bei gleichem Messgasstrom schneller gespült ist.<br />
Die Abtastrate und die Integrationszeit folgen<br />
zwei unterschiedlichen Prinzipien. Beim dispersiven<br />
Gerät wird kontinuierlich gemessen, ein<br />
Ausgangssignal erzeugt und die interne Integrationszeit<br />
kann unabhängig von der Abtastrate<br />
des Signal<strong>aus</strong>gangs eingestellt werden. Beim<br />
FTIR ist die Integrationszeit maximal so lange<br />
wie die Abtastrate, da ein diskontinuierliches<br />
Messverfahren zugrunde liegt.<br />
4. Versuchsaufbau<br />
Die zu untersuchenden Laborabzüge werden für<br />
die Untersuchung in der Raumluftströmungsmesskammer<br />
aufgebaut, siehe Bild 2.<br />
Der Aufbau ist entsprechend den Vorgaben<br />
der Norm [1]. Die Messkammer wird mit einer<br />
zusätzlichen Wand so abgetrennt, dass sie eine<br />
Grundfläche von 4,2 m x 4,2 m hat, die Höhe<br />
beträgt 3,6 m. Der Laborabzug wird mittig<br />
an einer Wand positioniert. Auf der gegenüberliegenden<br />
Seite wird durch eine gelochte<br />
Fläche im Boden die Zuluft impulsarm in den<br />
Raum eingebracht (Austrittsgeschwindigkeit<br />
kleiner 0,15 m/s). Die Abluft des Raumes ist<br />
zweigeteilt. Zum einen wird der Abluftstrom<br />
des Abzuges durch die Decke abgeführt,<br />
zum anderen sind zwei Abluftdurchlässe in<br />
der Decke angeschlossen. Der Abluftstrom<br />
des Abzuges wird mittels Wirkdruckdüsen<br />
gemessen, die übrigen Luftströme mit Messkreuzen.<br />
Die Deckendurchlässe befinden sich<br />
an der Aufstellwand des Laborabzuges in den<br />
Raumecken gegenüber <strong>dem</strong> Zuluftdurchlass.<br />
Das so aufgebaute Schichtlüftungskonzept<br />
erfüllt alle Anforderungen der Norm, in<strong>dem</strong><br />
Bild 2: Laborabzug in Raumluftströmungsmesskammer.<br />
es Luft geschwindigkeiten kleiner 0,1 m/s<br />
an den Prüfbereichsgrenzen gewährleistet.<br />
Durch die allseits quasi isothermen Zustände<br />
können thermisch bedingte Strömungen, die<br />
zu störenden Luftgeschwindigkeiten führen,<br />
<strong>aus</strong>geschlossen werden. Die Raumluftströmungsmesskammer<br />
ist somit bestens für Untersuchungen<br />
an Laborabzügen geeignet.<br />
Um das Rückhaltevermögen zu messen,<br />
wird im Abzugsinneren das Spürgas SF 6 an<br />
9 Punkten freigesetzt. In einer Messebene vor<br />
der Frontschieberöffnung wird an mehreren<br />
Punkten mittels Probennehmern Luft abgesaugt<br />
um <strong>aus</strong>tretendes Spürgas zu erfassen, siehe<br />
Bild 2. Die erfassten Luftströme der einzelnen<br />
Proben nehmer werden in einem Probensammler<br />
zusammengeführt. Vom Probensammler<br />
wird die gemischte Luft aller Punkte mit einer<br />
Vakuumpumpe angesaugt und durch den Gasanalysator<br />
geleitet.<br />
Ergänzend zur Prüfung des reinen Rückhaltevermögens<br />
wird auch die Robustheit des<br />
Rückhaltevermögens bestimmt. Hierbei wird der<br />
Messaufbau um eine bewegte Platte ergänzt.<br />
Die Platte wird mit einer Geschwindigkeit von<br />
1,0 m/s ± 0,1 m/s in einem definierten Abstand<br />
quer zur Abzugsvorderseite bewegt. Im betrachteten<br />
Zeitraum finden sechs Querungen statt.<br />
143
WISSENSCHAFT<br />
SF6 Konzentration in ppm<br />
5000<br />
4500<br />
4000<br />
3500<br />
3000<br />
2500<br />
2000<br />
1500<br />
1000<br />
500<br />
0<br />
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20<br />
Zeit in s<br />
Bild 3: Totzeit der Probenerfassung.<br />
Probenerfassung<br />
5. Gasanalyse<br />
Die Norm [1] macht vier Vorgaben zur Gasanalyse.<br />
Im Einzelnen sind dies:<br />
1. SF 6 als Spürgas<br />
2. Nachweisgrenze des Gasanalysators von<br />
0,01 ppm<br />
3. max. 15 s als Zeitkonstante des Probenahmesystems<br />
einschließlich Gasanalysator<br />
4. max. 2 s Abstand beim Aufzeichnen des Ausgangssignals<br />
des Gasanalysators<br />
Diese vier Vorgaben werden im Folgenden diskutiert<br />
und bewertet.<br />
5.1 SF 6 als Spürgas und Nachweisgrenze<br />
Die Norm [1] schreibt SF 6 explizit als Spürgas<br />
vor. Alle weiteren Vorgaben bezüglich der<br />
Höhe freizusetzender Gasströme und Eigenschaften<br />
von Erfassungs- sowie Analyseeinrichtungen<br />
werden direkt auf SF 6 bezogen.<br />
Auch die Daten<strong>aus</strong>wertung und Ergebnisdarstellung<br />
führt im ersten Schritt zu absoluten<br />
SF 6 -Konzentrationen. Somit ist es schwierig<br />
bei Messungen nach Norm andere Gase als<br />
SF 6 einzusetzen. An zwei Stellen eröffnet<br />
die Norm [1] jedoch die Möglichkeit, auf ein<br />
anderes Spürgas zu wechseln. Im Allgemeinen<br />
lässt die Norm [1] andere Spürgase zu, wenn<br />
diese nachweislich zu gleichen Ergebnissen mit<br />
maximalen Abweichungen von ± 10 % führen.<br />
Außer<strong>dem</strong> wird in der Daten<strong>aus</strong>wertung und<br />
Ergebnisdarstellung die Option eröffnet, einen<br />
dimensionslosen Rückhaltefaktor C F als Quotient<br />
<strong>aus</strong> Spürgasstrom q und <strong>dem</strong> Produkt <strong>aus</strong><br />
Abluftvolumenstrom Q und mittlerer Spürgaskonzentration<br />
ϕ zu errechnen – C F = q/(Q · ϕ).<br />
Normativ werden allerdings lediglich Kennwerte<br />
ermittelt. Konkrete Grenzwerte sind<br />
normativ nicht definiert. Diese Aufgabe ist<br />
nationalen Gremien überlassen. Im vorliegenden<br />
Fall ist der Arbeitskreis Laboratorien im Fach<strong>aus</strong>schuss<br />
Chemie der Berufsgenossenschaft der<br />
chemischen Industrie das maßgebende Gremium.<br />
Dieser legt die Grenzwerte für gemittelte<br />
Spürgashöchstwerte beim Rückhaltevermögen in<br />
der äußeren Messebene und bei der Robustheit<br />
des Rückhaltevermögens fest. Die festgelegten<br />
Grenzwerte sind wieder absolute Konzentrationen<br />
von SF 6 . Somit ist es quasi <strong>aus</strong>geschlossen,<br />
ein anderes Spürgas als SF 6 einzusetzen.<br />
Die geforderte Nachweisgrenze von 0,01 ppm<br />
ist für übliche am Markt verfügbare Infrarot<br />
Gasanalysatoren machbar. Diese geringe Nachweisgrenze<br />
ist auch notwendig, um die Messungen<br />
auf so geringem Niveau zu halten, damit<br />
möglichst wenig SF 6 freigesetzt wird. SF 6 ist das<br />
stärkste bekannte Treibh<strong>aus</strong>gas. Die Wirkung<br />
eines Kilogramms SF 6 entspricht in 100 Jahren<br />
der Wirkung von 22,8 t CO 2 . Die Nachweisgrenze<br />
von 0,01 ppm liegt um den Faktor 2 000 über<br />
der natürlich vorkommenden Konzentration<br />
von 0,005 ppb. Somit ist eine Beeinflussung der<br />
Messung durch natürlich vorkommendes SF 6<br />
<strong>aus</strong>geschlossen. Die Belastung der Umgebung<br />
mit SF 6 durch den eigenen Aufbau darf allerdings<br />
nicht außer Acht gelassen werden. Im<br />
Laufe eines acht stündigen Messtages kann die<br />
Grundkonzentration in der Umgebung durch<strong>aus</strong><br />
auf 0,03 ppm ansteigen.<br />
Niedrige Nachweisgrenzen stellen bei der Gerätefindung<br />
weniger ein Problem dar. Schwieriger<br />
wird jedoch die Suche nach Analysatoren mit dieser<br />
niedrigen Nachweisgrenze und einer hohen<br />
Abtastrate, was ein kontinuierliches Messprinzip<br />
oder ein anspruchsvoll schnelles diskontinuierliches<br />
Messprinzip erfordert. Weitere Aspekte<br />
werden im folgenden Abschnitt betrachtet.<br />
5.2 Zeitkonstante und Abtastrat<br />
Ausgehend von der Norm [1] gilt für das gesamte<br />
Probenahmesystem eine Zeitkonstante von maximal<br />
15 s. Die Zeitkonstante ist die Zeit, die das Probenahmesystem<br />
benötigt, um auf eine idealisierte<br />
Sprungfunk tion mit einem Mess-/Anzeigewert<br />
von 63 % zu antworten. Gebräuchlich ist auch<br />
die Angabe als T63 Zeit. Im Detail setzt sich die<br />
144
WISSENSCHAFT<br />
Zeitkonstante des Probenahmesystems <strong>aus</strong> der<br />
Totzeit der Proben erfassung sowie der Ansprechzeit<br />
des Gasanalysators zusammen. Die Totzeit<br />
der Probenerfassung wird theoretisch wie folgt<br />
abgeschätzt: Die Summe der Volumina <strong>aus</strong> Probennehmer,<br />
Verbindungsschläuchen und Probensammler<br />
beträgt 1,77 l. Bei einem Förderstrom der<br />
Vakuumpumpe von 15,9 l/min ergibt sich somit<br />
eine einfache Spülzeit der Probenerfassung von<br />
6,7 s. Diese Zeit wird messtechnisch belegt, in<strong>dem</strong><br />
an einem der 30 Probennehmer reines SF 6 zum<br />
Zeitpunkt 0 s freigesetzt wird. Verzögerungszeiten<br />
bei der Frei setzung des Spürgases können gerätebedingt<br />
vernachlässigt werden. Wie in Bild 3 dargestellt,<br />
erkennt der Gasanalysator nach ca. 6 s<br />
Spürgas. Hierbei ist zu beachten, dass der Analysator<br />
für einen Messbereich bis 100 ppm eingerichtet<br />
ist. Die gemessenen Konzentrationen können<br />
somit lediglich bezüglich der Ansprechzeit/Totzeit<br />
der Probenerfassung gedeutet werden und nicht<br />
absolut interpretiert werden, da in diesem Fall bei<br />
gemessenen Konzentrationen größer 100 ppm im<br />
nicht linearen <strong>Bereich</strong> extrapoliert wird.<br />
Mit <strong>dem</strong> beschriebenen Vorgehen wird keine<br />
definierte Konzentration hergestellt, bei der<br />
messtechnisch die gesamte Messkette mit T63<br />
Zeit des Analysators beurteilt werden kann. Dies<br />
ist nur schwer möglich, da im konkreten Fall an<br />
30 Punkten in der äußeren Mess ebene Luft angesaugt<br />
wird. An diesen 30 Stellen gleichzeitig einen<br />
definierten Konzentrationssprung zu erzeugen,<br />
ist nur mit sehr großem Aufwand denkbar. Somit<br />
wird im vorliegenden Fall ein so großer Spürgasstrom<br />
freigesetzt, dass der Messbereich des<br />
Gasanalysators weit überschritten wird, obwohl<br />
nur an einem Probennehmer Spürgas eingeleitet<br />
wird. Für die Beurteilung der Ansprechzeit des<br />
Gasanalysators wird auf praktische Erfahrungen<br />
zurückgegriffen. Diese besagen, dass nach einer<br />
einmaligen Spülung der Messzelle die T63 Zeit<br />
erreicht ist. Vor<strong>aus</strong>setzung hierfür ist die minimal<br />
einstellbare Messzeit von 1 s. Bei einem Messzellenvolumen<br />
von 0,5 l und <strong>dem</strong> Förderstrom der<br />
Pumpe von 15,9 l/min beträgt diese Zeit 1,9 s.<br />
(Die Zeit zum Erreichen von 90 % des Messwertes<br />
entspricht der dreifachen Spülzeit der Messzelle,<br />
also 5,7 s). In Summe ergibt sich somit eine<br />
Zeitkonstante des Probenahmesystems von 8,6 s,<br />
wobei 6,7 s die Totzeit der Probenerfassung und<br />
1,9 s die T63 Zeit des Gasanalysators sind. Die<br />
Forderung kleiner 15 s zu sein, ist somit auch mit<br />
<strong>dem</strong> FTIR-Gasanalysator eingehalten.<br />
In den Forderungen der Norm [1] gibt es<br />
lediglich eine Aussage zur Zeitkonstante des<br />
Probenahmesystems. Die Totzeiten beim Spülen<br />
der Probenerfassung sowie die Ansprechzeit<br />
des Gasanalysators können frei gegeneinander<br />
aufgewogen werden. Es gilt lediglich, in Summe<br />
unter der Forderung von 15 s zu bleiben. Da<br />
die Daten<strong>aus</strong>wertung und Ergebnisdarstellung<br />
der Norm [1] lediglich Mittelwerte über Betrachtungszeiträume<br />
größer 60 s betrachten, ergibt<br />
sich hier<strong>aus</strong> kein Problem. Deutlich unschärfer<br />
ist hingegen der Bewertungsmaßstab der BG-<br />
Chemie [2]. Hierin wird eine Bewertung von<br />
Spitzenwerten gefordert. Zur Bestimmung der<br />
Spitzenwerte wird folgender Hinweis gegeben:<br />
„Für die Bestimmung der Spitzenwerte sind die<br />
Messbedingungen der EN 14175-3 maßgeblich,<br />
insbesondere die Zeitkonstante des Probenahmesystems<br />
von max. 15 s. Werden schnellere<br />
Messmethoden eingesetzt, so ist dies bei der<br />
Beurteilung der Peakhöhe zu berücksichtigen.“<br />
Auf der einen Seite wird ein zahlenmäßiger<br />
Grenzwert definiert. Auf der anderen Seite werden<br />
auf der Analyseseite keine festen Zeiten definiert,<br />
die eine deutliche Auswirkung auf den zu beurteilenden<br />
Spitzenwert haben. Wie genau schnellere<br />
Messmethoden bei der Beurteilung berücksichtigt<br />
werden sollen bleibt offen. Der theoretische<br />
<strong>Bereich</strong> für die Ansprechzeit des Gasanalysators<br />
liegt zwischen 0…15 s. Je nach<strong>dem</strong> wie groß der<br />
Förderstrom der Messgaspumpe und somit die<br />
Totzeit der Probenerfassung ist. Die Ansprechzeit<br />
des Gasanalysators ist zum einen von der Spülzeit<br />
der Messzelle abhängig. Zum anderen kann je<br />
nach Analysator intern eine Integrationszeit zur<br />
Dämpfung des Messwertes eingestellt werden.<br />
Beim vorhandenen FTIR sind die dämpfende<br />
Integrationszeit zur gleitenden Mittelwertbildung<br />
und die Abtastrate direkt gekoppelt. Da die<br />
Norm [1] eine Abtastrate von max. 2 s fordert, ist<br />
hier wenig Spielraum gegeben. Das vorhandene<br />
FTIR ermittelt während 1 s intern zehn Messwerte,<br />
bildet den Mittelwert und benötigt im Schnitt noch<br />
weitere 0,8 s für die Auswertung des Spektrums<br />
bis dann nach durchschnittlich 1,8 s der nächste<br />
Messwert generiert wird. Bei entsprechend länger<br />
eingestellten Abtastraten als 1 s werden nach wie<br />
vor intern zehn Messungen pro Sekunde vorgenommen<br />
und entsprechend über den Abtastzeitraum<br />
gemittelt. Eine Optimierung der Zeitkonstante<br />
des Gasanalysators in Richtung 8 s, damit<br />
die Zeitkonstante des Probenahmesystems<br />
145
WISSENSCHAFT<br />
SF6 Konzentration in ppm<br />
5,0<br />
4,5<br />
4,0<br />
3,5<br />
3,0<br />
2,5<br />
2,0<br />
1,5<br />
1,0<br />
0,5<br />
0,0<br />
0 60 67<br />
120 180 240<br />
Zeit in s<br />
Ungedämpft 2-fache Dämpfung 4-fache Dämpfung 7-fache Dämpfung 60 240 R<br />
Bild 4: Spürgaskonzentrationen bei verschiedenen Dämpfungen.<br />
<strong>aus</strong>gereizt wird, ist messtechnisch/elektronisch<br />
nicht möglich. Hier bleibt lediglich die Option der<br />
nachträglichen rechnerischen Mittelwertbildung.<br />
Die Auswirkungen unterschiedlicher rechnerischer<br />
Dämpfungen und somit verlängerter Zeitkonstanten<br />
werden in Bild 4 und Tabelle 1 dargestellt.<br />
In Bild 4 sind die gemessenen Konzentra tionen<br />
bei der Prüfung der Robustheit des Rückhaltevermögens<br />
aufgetragen. In der betrachteten<br />
Messung wird zum Zeitpunkt 0 s Spürgas im<br />
Abzugsinneren freigesetzt. Zum Zeitpunkt 60 s<br />
wird eine Platte vor <strong>dem</strong> Abzug bewegt, was zu<br />
einer Störung der Absaugwirkung und einem<br />
Ausbrechen von Spürgas führt. Die Bewegung<br />
wird im Gesamten 6-mal durchgeführt mit einer<br />
Periodendauer von 30 s. Die blaue Linie zeigt den<br />
rechnerisch ungedämpften Fall. Hier kommen<br />
lediglich Dämpfungen im Messaufbau und des<br />
Gerätes zum Tragen. Deutlich zu erkennen ist<br />
die Totzeit der Probenerfassung. Nach ca. 7 s<br />
misst der Gasanalysator den ersten Anstieg in der<br />
Spürgaskonzentration. Dieser Wert entspricht<br />
ungefähr <strong>dem</strong> errechneten Wert der Totzeit der<br />
Probenerfassung. Die Zeit, die das Spürgas für<br />
den Weg von 50 mm von der Frontschieberebene<br />
bis zur Messebene benötigt, wird in diesem<br />
Fall vernachlässigt, da die Störung von einer<br />
1 m/s schnell bewegten Platte im Abstand von<br />
400 mm bewirkt wird. Der dadurch erzeugte<br />
Luftstrom <strong>aus</strong> <strong>dem</strong> Abzugsinneren her<strong>aus</strong> entgegen<br />
der eigentlichen Strömungsrichtung ist<br />
sehr wahrscheinlich schneller als 0,05 m/s, was im<br />
vorliegenden Fall einer Unsicherheit der Totzeitbetrachtung<br />
von 1 s oder kleiner entspricht. Bei<br />
ca. 100 s wird der maximale Spitzenwert gemessen.<br />
Wird bei der nachträglichen Auswertung die<br />
Zeitkonstante durch eine rechnerische Dämpfung<br />
verlängert, ergeben sich die Messwerte mit geringeren<br />
Spitzenwerten. Hierzu wird lediglich ein<br />
gleitender Mittelwert <strong>aus</strong> 2, 4 oder 7 Messwerten<br />
berechnet. Tabelle 1 gibt eine Zusammenfassung<br />
von zwei interessierenden Kennwerten.<br />
Zum einen die mittlere Spürgaskonzentration im<br />
betrachteten Intervall von 60 s…240 s und zum<br />
anderen die maximale Spürgaskonzentration im<br />
betrachteten Intervall.<br />
Somit kann festgehalten werden, dass eine<br />
Dämpfung in untersuchter Größenordnung keine<br />
Auswirkung auf den Mittelwert der Spürgaskonzentration<br />
hat. Auf die maximale Spürgaskonzentration<br />
ist der Einfluss der Dämpfung hingegen<br />
massiv. So wird der Spitzenwert bei 4-facher<br />
Dämpfung um 25 % reduziert und bei 7-facher<br />
Dämpfung gar um 50 %. Die 4-fache Dämpfung<br />
entspricht hierbei der Ausreizung der Zeitkonstante<br />
im Messaufbau. Die 7-fache Dämpfung entspricht<br />
ca. der theoretisch maximalen Zeitkonstante des<br />
Aufb<strong>aus</strong> ohne Totzeit der Probenerfassung.<br />
Bei dispersiven Analysatoren sind Integrationszeit/Dämpfung<br />
und Abtastrate/Aktualisierung<br />
des Ausgangssignals oftmals unabhängig<br />
voneinander einstellbar. Hierbei ist besonders<br />
zu beachten, dass die Abtastrate alleine kein<br />
Tabelle 1: Mittlere und maximale Spürgaskonzentrationen bei verschiedenen Dämpfungen<br />
Mittlere Spürgaskonzentration<br />
im Intervall 60s…240s<br />
ϕ R in ppm<br />
Maximale Spürgaskonzentration<br />
im Intervall 60s…240s<br />
ϕ R, max in ppm<br />
ungedämpft 0,42 4,4<br />
2-fache Dämpfung 0,42 4,35<br />
4-fache Dämpfung 0,42 3,25<br />
7-fache Dämpfung 0,42 2,2<br />
146
WISSENSCHAFT<br />
Maß für die Schnelligkeit der Messung ist. Bei<br />
entsprechend länger eingestellten geräteseitigen<br />
Integrationszeiten werden Spitzenwerte deutlich<br />
gedämpft und keinesfalls in der Qualität der<br />
Abtastrate dargestellt.<br />
Für einen vergleichbareren einheitlichen<br />
Bewertungsmaßstab müssen die Zeitkonstanten<br />
der Einzelteile des Probenahmesystems genauer<br />
angegeben werden. Die Totzeit der Probenerfassung<br />
spielt hierbei eine untergeordnete<br />
Rolle. Bestimmend ist die Zeitkonstante des Gasanalysators.<br />
Alternativ ist zu überlegen, ob es<br />
vertretbar ist, auf die Spitzenwertbetrachtung<br />
generell zu verzichten und lediglich die Mittelwerte<br />
zu betrachten. In der Norm [1] kommt<br />
eine Spitzenwertbetrachtung ohnehin nicht vor.<br />
5.3 Robustheit des Rückhaltevermögens<br />
Die maßgebende Prüfung für den Luftstrom<br />
eines Laborabzuges ist in der Regel die Robustheit<br />
des Rückhaltevermögens. Nach Norm [1]<br />
wird der Test drei Mal durchgeführt und der Mittelwert<br />
der Spürgaskonzentrationen ermittelt.<br />
Dieser Mittelwert muss die Anforderungen der<br />
BG-Chemie [2] erfüllen.<br />
Im Folgenden werden vier Abzüge betrachtet<br />
mit Baubreiten von 1200 mm, 1500 mm, 1800 mm<br />
und 2100 mm. Die Prüfung der Robustheit des<br />
Rückhaltevermögens wird jeweils fünfmal wiederholt.<br />
Exemplarisch sind in Bild 5 Spürgaskonzentrationen<br />
über der Zeit bei fünf Durchgängen<br />
des Robustheitstest an einem 1500 mm Abzug<br />
dargestellt.<br />
Der relevante Zeitraum liegt zwischen<br />
60 s…240 s. In dieser Zeit quert die Platte vor<br />
<strong>dem</strong> Abzug jeweils sechs Mal die gesamte Breite<br />
mit konstanter Geschwindigkeit.<br />
SF6 Konzentration in ppm<br />
4,5<br />
4,0<br />
3,5<br />
3,0<br />
2,5<br />
2,0<br />
1,5<br />
1,0<br />
0,5<br />
0,0<br />
0 60 120 180 240<br />
Zeit in s<br />
Durchgang 1 Durchgang 2 Durchgang 3 Durchgang 4 Durchgang 5 60 240 R<br />
Bild 5: Spürgaskonzentrationen beim Prüfen der Robustheit des Rückhalte vermögens an<br />
einem Abzug mit einer Baubreite von 1500 mm.<br />
Tabelle 2 zeigt die mittleren Spürgaskonzentrationen<br />
für den Zeitraum von 60 s…240 s für<br />
vier Abzüge unterschiedlicher Baubreite.<br />
Bei je<strong>dem</strong> der vier Laborabzüge wurden fünf<br />
Messreihen mit konstanten Randbedingungen<br />
durchgeführt. Die Ergebnisse der einzelnen Durchgänge<br />
zeigen, dass die maximal ermittelte mittlere<br />
Spürgaskonzentration für den Zeitraum von<br />
60 s…240 s bis zu 70 % über der minimalen liegt.<br />
Diese Streuung der Ergebnisse der Einzeldurchgänge<br />
ist so hoch, dass die Mittelwertbildung<br />
<strong>aus</strong> drei Durchgängen und Beurteilung der Laborabzüge<br />
auf Grundlage dieses Versuchs in Frage<br />
gestellt werden muss. Alle Randbedingungen werden<br />
entsprechend der Norm eingehalten. Somit<br />
ist zu hinterfragen, welche Randbedingung enger<br />
gefasst werden muss, damit die Streuung minimiert<br />
werden kann. Diese Analyse steht noch <strong>aus</strong>.<br />
Tabelle 2: Mittlere Spürgaskonzentrationen bei der Robustheit des Rückhaltevermögens für vier Abzüge unterschiedlicher<br />
Baubreite<br />
Abzugsbreite mm 1200 1500 1800 2100<br />
Durchgang 1 ppm 0,54 0,38 0,37 0,75<br />
Durchgang 2 ppm 0,62 0,31 0,41 0,58<br />
Durchgang 3 ppm 0,52 0,34 0,43 0,63<br />
Durchgang 4 ppm 0,88 0,28 0,59 0,65<br />
Durchgang 5 ppm 0,55 0,47 0,4 0,68<br />
Mittelwert 1…5 ppm 0,62 0,36 0,44 0,66<br />
min ppm 0,52 0,28 0,37 0,58<br />
max ppm 0,88 0,47 0,59 0,75<br />
(max-min)/min % 68 66 60 29<br />
147
WISSENSCHAFT<br />
i<br />
Geboren 1947<br />
Kontakt<br />
AUTOREN<br />
VITA<br />
Prof. Dr.-Ing. MICHAEL SCHMIDT<br />
studierte Energie- und Verfahrenstechnik an der Technischen Universität<br />
Berlin. Er ist seit 2000 Professor am Lehrstuhl für Heiz- und Raumlufttechnik<br />
der Universität Stuttgart. Die von Professor Schmidt angeleitete Forschung<br />
beschäftigt sich mit Komponenten und Systemen der technischen<br />
Gebäude<strong>aus</strong>rüstung, deren wärme- und strömungstechnischen<br />
Eigenschaften, Analysen zur konzeptionellen und betrieblichen<br />
Optimierung, Bestimmung und Bewertung des Energieverbrauchs, Fragen<br />
der Arbeitsplatz-Luftreinhaltung, der Innenraum-Luftqualität und der<br />
thermischen Behaglichkeit.<br />
Institut für GebäudeEnergetik<br />
Universität Stuttgart<br />
Pfaffenwaldring 35<br />
70569 Stutgart<br />
Tel.: +49 (0) 7 11 68 56 20 85<br />
E-Mail: michael.schmidt@ige.uni-stuttgart.de<br />
Dipl.-Ing. CHRISTIAN STÄBLER<br />
Geboren 1982<br />
studierte Maschinenwesen an der Universität Stuttgart und ist seit 2009<br />
wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Gebäudeenergetik<br />
der Universität Stuttgart. Herr Stäbler beschäftigt sich mit<br />
Messtechnik und Raumlufttechnik. Außer<strong>dem</strong> betreut er die<br />
Raumluftströmungsmesskammer.<br />
Kontakt Tel.: +49 (0) 7 11 68 56 72 40<br />
E-Mail: christian.staebler@ige.uni-stuttgart.de<br />
6. Zusammenfassung Ausblick<br />
In der Raumluftströmungsmesskammer des<br />
Instituts für Gebäudeenergetik der Universität<br />
Stuttgart werden Untersuchungen an Laborabzügen<br />
durchgeführt. Das Rückhaltevermögen wird<br />
nach EN 14175 bestimmt. Die seither eingesetzte<br />
dispersive Analysetechnik, um Spürgaskonzentrationen<br />
zu messen, ist in den geforderten Spezifikationen<br />
bezüglich kleiner Nachweisgrenze in<br />
Kombination mit hoher Abtastrate nicht mehr<br />
weit verbreitet. Die Spürgaskonzentrationen<br />
werden somit mit einem mobilen Fourier-<br />
Transformations-Infrarotspektrometer (FTIR-Gasanalysator)<br />
ermittelt. Dies stellt gegenüber <strong>dem</strong><br />
seither eingesetzten dispersiven Gasanalysator<br />
eine Messtechnik mit deutlich verschiedenem<br />
Messprinzip dar. Die Untersuchungen zeigen,<br />
dass sich das FTIR für diese Art von Messungen<br />
gut eignet. Somit ist eine Nachfolgetechnik<br />
gefunden. Ein Vorteil des neuen Typs von Gasanalysator<br />
ist die wesentlich größere Flexibilität<br />
der bestimmbaren Gase und der somit breite<br />
Einsatzbereich.<br />
Bei der nach BG-Chemie [2] erforderlichen<br />
Messung und Bewertung der Spitzenwerte<br />
wird eine deutliche Lücke in der Definition der<br />
Ansprechzeiten bzw. Signaldämpfungen aufgezeigt.<br />
Dies führt zu unterschiedlichen gemessenen<br />
Maximalkonzentrationen von praktisch 25 % bis<br />
theoretisch 50 %.<br />
Darüber hin<strong>aus</strong> wird die Streuung der Versuchsergebnisse<br />
beim Ermitteln der mittleren<br />
Spürgaskonzentrationen für die Robustheit des<br />
Rückhaltevermögens dargestellt. Hier ergeben<br />
sich Maximalwerte, die bis zu 70 % über den<br />
Minimalwerten liegen.<br />
Für die Zukunft gilt es die Spürgasspitzenwerte<br />
mit besser definierten Ansprechzeiten<br />
zu ermitteln, ohne den Einsatz der möglichen<br />
Ana lysemethoden einzuschränken, oder sofern<br />
vertretbar diese Betrachtung fallen zu lassen.<br />
Darüber hin<strong>aus</strong> ist generell zu untersuchen,<br />
woher die starken Schwankungen bei der<br />
Robustheit des Rückhaltevermögens rühren,<br />
um die relevanten Randbedingungen enger zu<br />
fassen und eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse<br />
zu ermöglichen.<br />
Literatur<br />
[1] DIN EN 14175-3: 2004-03: Abzüge - Teil 3:<br />
Baumusterprüfverfahren.<br />
[2] Arbeitskreis Laboratorien im Fach<strong>aus</strong>schuss Chemie<br />
der Berufsgenossenschaft der chemischen Industrie:<br />
Spürgas-Höchstwerte (SF 6 ) für Abzüge nach DIN EN<br />
14175 vom 29.07.2003.<br />
148
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chirurgischen Rauchs beim<br />
Einsatz einer Rauchgas-<br />
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Diese Untersuchung befasste sich mit der Behandlung von emittiertem<br />
chirurgischen Rauch in einem 1a-OP-Raum nach DIN 1946-4 bei<br />
der Verwendung eines HF-Skalpells und einer mobilen OP-Absaugung.<br />
Der besondere Schwerpunkt lag dabei bei der Erfassung und<br />
Filterung der Rauchgase durch die angeschlossene OP-Absaugung.<br />
Die Analyse der Rauchgase konzentrierte sich dabei auf partikuläre<br />
und dampfförmige Bestandteile. Im Vordergrund stand das Rückhalteverhalten<br />
in der Filterkassette gegenüber einer Vielzahl der<br />
analysierten Substanzen. Untersucht wurden zwei Filterkassetten,<br />
die sich jeweils in der adsorptiven Ausrüstung unterschieden. Der<br />
Partikelfilter war in beiden Filterkassetten identisch. Es wurde<br />
sowohl die Saugleistung der Anlage als auch die Filtrationseigenschaften<br />
der im Filter eingebauten Medien untersucht. Während<br />
die Partikelabscheidegrade befriedigend <strong>aus</strong>fielen, zeigten sich<br />
bei der Filterleistung der verschiedenen sorptiven Ausrüstungen<br />
große Unterschiede. Die Breitbandigkeit der entstandenen Gase<br />
stellte hohe Anforderungen an die sorptiven Medien. Im Rahmen<br />
der Untersuchungen kamen sowohl eine Schüttung als auch<br />
modular aufgebaute Filterschäume zum Einsatz. Die Filtereffizienz<br />
gegen verschiedene Gase wurde ermittelt. Diese in-Situ-Ergebnisse<br />
wurden durch standardisierte Labormessungen mit genormten<br />
Prüfsubstanzen, bestätigt. Beim Betrieb der verschiedenen Filterkonfigurationen<br />
zeigten sich große Unterschiede in der Saugkraft.<br />
Die druckdifferenzreduzierten und auf den chirurgischen Rauch<br />
gut eingestellten Schaumvarianten, verbesserten die Erfassungsund<br />
Filterleistung der OP-Absaugung und reduzierten die durch<br />
die Raumlufttechnik zu verdrängende Last.<br />
VON<br />
OMAR GUERRA GONZALEZ<br />
DIRK JARZYNA<br />
FRANK REICHERT<br />
150
WISSENSCHAFT<br />
Capture and Removal of Surgical Smoke During Operation of a Smoke<br />
Evacuation Unit in an Operating Room of Class 1a<br />
This article discusses the emission of surgical smoke while using a HF-scalpel and a smoke evacuation unit<br />
with an integrated filter in a 1a-operating room according to DIN 1946-4. The main focus of the studies<br />
presented was on the capture and removal of the surgical smoke by the evacuation unit. The characterization<br />
and analysis of the smoke focused on the particular and gaseous components. The characterization<br />
and analysis of the system focused on the retention of a broad range of these components in the filter.<br />
Two filter configurations were tested that differed in their adsorptive filter components. The particle filter<br />
segment was identical for both configurations. Both the air throughput through the evacuation unit and<br />
the filtration performance of the filter materials were analyzed. While the particle removal rates of both<br />
configurations were similarly satisfactory, strong differences were found in the filtration performance of<br />
the sorptive filter segments. The very broad range of gases emitted sets high requirements on the filter<br />
materials. In the frame of this study both a granular bed and a structure of foam-based filter materials<br />
were used. The filter efficiency was measured against different gases. These in-situ measurements were<br />
validated in standardized lab tests with standard test substances. During operation of the evacuation<br />
unit the two configurations show major differences in the pumping performance and maximum achievable<br />
throughput. The foam configurations adapted in flow resistance to the surgical smoke showed an<br />
improved capture of the surgical smoke and, in turn, a higher filtration performance of the evacuation<br />
unit. This results in a smaller amount of substances to be removed by the ceiling-mounted ventilation unit.<br />
1. Einleitung<br />
Bei der Elektrokauterisation, bei der durch<br />
Wärme einwirkung Gewebe zertrennt und<br />
koaguliert wird, entstehen als unerwünschte<br />
Nebenprodukte chirurgische Rauchgase. Neben<br />
einer Sichtbehinderung für den <strong>aus</strong>führenden<br />
Opera teur, ist davon <strong>aus</strong>zugehen, dass der Rauch<br />
gesundheitsschädigende Auswirkungen auf das<br />
OP-Personal haben kann. Somit liegt es nahe,<br />
dass das Bestreben bei technischen Einrichtungen<br />
darin bestehen muss, die Rauchgase möglichst<br />
weitreichend <strong>aus</strong> <strong>dem</strong> Einatembereich der<br />
Opera teure und des OP-Personals fernzuhalten.<br />
In einem maschinell belüfteten OP der RK 1a<br />
nach DIN 1946-4, wird der chirurgische Rauch<br />
innerhalb einer „Schutzzone“ freigesetzt, die<br />
durch eine turbulenzarme Verdrängungsströmung<br />
(TAV) geprägt ist.<br />
Aufgrund der punktuellen Rauchemission<br />
wird im OP-Raum innerhalb der turbulenzarmen<br />
Verdrängungsströmung, wie im allgemeinen<br />
Arbeitsschutz zur Luftreinhaltung in Arbeitsräumen<br />
üblich, eine zusätzliche technische Schutzmaßnahme<br />
in Form einer mobilen OP-Absaugung<br />
eingesetzt. Die Aufgabe dieser Absaugung<br />
besteht darin, den Rauch an der Entstehungsstelle<br />
zu erfassen und, nach Filterung des Rauchgases<br />
in einer speziellen Filterkassette, die filtrierte<br />
Geräteabluft wieder in den OP-Raum abzuleiten.<br />
Punktuelle Absaugung und TAV innerhalb<br />
der Schutzzone stellen somit das technische<br />
Minderungssystem gegen das Rauchgas dar. Die<br />
chirurgische Maske hingegen, bewirkt im Sinne<br />
einer zusätzlichen personenbezogenen Schutzmaßnahme,<br />
keine Filterung der Rauchgase und<br />
stellt für den Operateur keinen Atemschutz dar.<br />
2. Aufgabenstellung<br />
In einer realen OP-Umgebung wurde mit Hilfe<br />
einer Schweineschwarte als „Ersatzgewebe“<br />
und eines HF-Chirurgiegerätes, chirurgischer<br />
Rauch gleichartig erzeugt und mit geeigneten<br />
Probenahmevorrichtungen an der Entstehungsstelle,<br />
sowie vor und hinter <strong>dem</strong> OP-Absauggerät<br />
entnommen und analysiert. Die Auswertung<br />
sollte Informationen über die Rauchzusammensetzung<br />
und über die Abscheideleistung der in<br />
der OP-Absaugung befindlichen Rauchfilterkassette<br />
liefern.<br />
Ein zweiter Schwerpunkt lag in der Untersuchung<br />
und Beurteilung der OP-Absaugung und<br />
insbesondere ihrer Raucherfassungsqualität im<br />
Wirkungsbereich der Schutzzone der TAV. Hierzu<br />
wurde der Volumenstrom durch den Filter in<br />
Abhängigkeit der Gebläseleistung ermittelt.<br />
Darüber hin<strong>aus</strong> wurden im Rahmen dieser<br />
Arbeit Zusammenhänge zwischen Filtermedienstruktur<br />
und den erreichbaren Leistungskennzahlen<br />
(Effizienz, Durchbruchsverhalten,<br />
Druckdifferenz, Gesamtfilterkapazität) für zwei<br />
verschiedene adsorptive Filtermedien untersucht.<br />
151
WISSENSCHAFT<br />
Bild 1: Geräte<strong>aus</strong>gang der OP-Absaugung (d = 34 mm, Querschnittsfläche: 907 mm 2 ).<br />
Bild 2: Geräteeingang zur Filtereinsteckkassette (d = 25 mm, Querschnittsfläche: 490 mm 2 ).<br />
Bild 3: Muster-OP, HTW Berlin mit der Standard<strong>aus</strong>rüstung: OP-Bett, OP-Leuchten<br />
(Power LED 500/700), Kamera, Instrumententisch.<br />
3. Versuchsaufbau<br />
Der Rauch wird oberhalb des OP-Bettes freigesetzt<br />
und mit der skalpellintegrierten Absaugsonde<br />
erfasst. Die OP-Absaugung wurde<br />
anström- und abströmseitig mit Vorrichtungen<br />
versehen, um eine Teilstromentnahme vor und<br />
hinter <strong>dem</strong> Absauggerät zu ermöglichen.<br />
Die Teilströme wurden jeweils mit angeschlossenen<br />
Probenahme- oder Analysegeräten verwertet.<br />
Während der Rauchfreisetzung befand sich der<br />
OP-Saal im regulären OP-Betrieb mit konstanter<br />
Zulufttemperatur (20 °C) und konstanter Luftumströmungsgeschwindigkeit<br />
(Differentialflow innerhalb<br />
der TAV mit 0,39 m/s) um das OP-Bett.<br />
Alle Messungen wurden ebenfalls ohne Rauchentwicklung<br />
durchgeführt, um die jeweiligen<br />
Hintergrundkonzentrationen zu bestimmen.<br />
Die Messungen am Geräteeingang der Absaugung<br />
(Rohgas) befanden sich ca. 5 cm vor <strong>dem</strong><br />
Eingang in den Filter. Dafür wurde ein T-Stück<br />
mit Schlauchtülle angebracht, an der die Messungen<br />
erfolgten (vgl. Bild 1 und Bild 2).<br />
Analog hierzu erfolgten die Messungen<br />
am Geräte<strong>aus</strong>gang (Reingas) im Auslass des<br />
Absauggerätes. Hierzu wurde eine Messstrecke<br />
eingebaut, die eine definierte und gerichtete<br />
Strömung des Abgases gewährleistete. Die<br />
Messstrecke war mit zwei Entnahmestellen (mit<br />
Schlauchtülle) <strong>aus</strong>gerüstet (vgl. Bild 1).<br />
Am Geräte<strong>aus</strong>gang erfolgte die Messung<br />
des Volumenstroms bei verschiedenen<br />
Gebläse-Einstellungen.<br />
3.1 OP-Raum (HTW Forschungs-OP)<br />
Der HTW-OP ist mit einer modularen Zuluft- und<br />
separat zuschaltbarer Umluftdecke <strong>aus</strong>gestattet.<br />
Die Deckenhöhe beträgt 3,0 m. Der ca. 3,2 m x<br />
3,2 m große, raummittig installierte Auslass der<br />
TAV, erzeugt ein „differentiales“ Geschwindigkeitsprofil.<br />
Die Mittelsektion hat höhere Austrittsgeschwindigkeiten<br />
als die Randbereiche<br />
(Differentialflowverteiler). Seitlich umlaufend sind<br />
feste Strömungsstabilisatoren angebracht, die bis<br />
auf 0,9 m unterhalb der Decke (2,1 m über OKFFB)<br />
reichen. An einem gemeinsamen zentralen Stativrohr<br />
sind drei Tragarme für die Aufnahme von<br />
OP-Leuchten und Peripherie (Kamera) montiert.<br />
Die umlaufende Wandheizung (vgl. Bild 3) ist,<br />
entsprechend der farblichen Abstufung, dreizonig.<br />
Jede Zone hat eine Höhe von 1 m und<br />
ist separat ansteuerbar. Die Konstruktion des<br />
OP-Raumes basiert auf der DIN 1946-4 Anhang E<br />
152
WISSENSCHAFT<br />
(Systemprüfung) und erfüllt die Anforderungen<br />
für die Hygieneabnahmeverfahren mit Schutzgradmessung<br />
und mit Turbulenzgradmessung<br />
(vgl. Tabelle 1).<br />
Die OP-Leuchtenkombination, die während<br />
der Rauchemission eingesetzt wurde, erfüllt<br />
ebenfalls die Anforderungen der DIN 1946-4 für<br />
beide Hygieneabnahmeverfahren.<br />
Während der Emissionsmessungen vom chirurgischen<br />
Rauch wurde folgender Betriebszustand<br />
eingestellt:<br />
• Zuluftdeckenbetrieb über separate RLT-Anlage<br />
• TAV-Auslass (3,2 m x 3,2 m) mit Differentialflow<br />
• Mittengeschwindigkeit oberhalb des OP-<br />
Bettes: 0,39 m/s<br />
• Randzonengeschwindigkeit mit Abschluss zur<br />
Raumluft: 0,21 m/s<br />
• Absaugung über vier bodennahe Durchlässe<br />
in den vier Raumecken<br />
• Zulufttemperatur: 20 °C<br />
• Raumlufttemperatur: 21,3 °C<br />
Tabelle 1: Hygienische Einstufung des HTW-OP´s nach DIN 1946-4 ohne OP-Leuchten.<br />
Prüfmethode Vorschrift Messergebnis Prüfung<br />
Schutzgradmessung<br />
DIN 1946-4<br />
Anhang B und C<br />
Schutzwirkung = 5,0 bestanden<br />
Turbulenzgradmessung<br />
DIN 1946-4<br />
Anhang B und D<br />
TU-Grad < 20 % bestanden<br />
Die Probennahmen erfolgten oberhalb des OP-Bettes<br />
(90 cm OKFFB). Die Wärmebelastung entsprach<br />
im Wesentlichen der Realität mit zwei OP-Leuchten,<br />
vier bis sechs Personen im Aufenthaltsbereich<br />
und wärmeabgebenden Messgeräten. Zusätzlich<br />
zu den o. a. Messungen wurden Hintergrundmessungen<br />
(ohne Rauchemission) durchgeführt. Diese<br />
lagen für alle in diesem Bericht <strong>aus</strong>gewiesenen<br />
Substanzen unterhalb der Nachweisgrenze der<br />
eingesetzten instrumentellen Analytik.<br />
Bild 4: Erzeugung und Erfassung des chirurgischen Rauches innerhalb der TAV-Schutzzone.<br />
Der OP-Raum stellt die reproduzierbar konstant<br />
gehaltene Arbeitsraumumgebung dar.<br />
Während der Rauchgasgenerierung arbeitete<br />
der HTW-OP mit einer turbulenzarmen Verdrängungsströmung<br />
<strong>aus</strong> <strong>dem</strong> Deckenbereich<br />
und einer bodennahen Abluftabsaugung über<br />
die vier Raumecken.<br />
Bild 5: Übersicht der Filtervarianten.<br />
153
WISSENSCHAFT<br />
Bild 7: Detailansicht des Aktivkohlegranulats in der<br />
Filterkassette (Variante 1).<br />
Bild 6: Draufsicht auf die geöffnete Rauchfilterkassette,<br />
Einströmseite oben. In Durchströmrichtung –<br />
Partikelfilter (weiß) und adsorptiver Filter (schwarz).<br />
Bild 8: Detailansicht der Filterschäume in der Filterkassette<br />
(Variante 2).<br />
3.2 Mobile OP-Absaugung (Tischgerät)<br />
Das entstehende Rauchgas wurde über einen<br />
flexiblen Schlauch abgesaugt und der Reinigungseinheit<br />
der OP-Absaugung zugeführt.<br />
Die Absaugung erfolgte zunächst mit einem<br />
am Skalpell angebrachten Schlauch. Es zeigte<br />
sich jedoch, dass hierdurch die Rauchgase nur<br />
unzureichend erfasst wurden. Im Weiteren<br />
wurde deshalb der Schlauch per Hand nachgeführt<br />
(vgl. Bild 4). Hierdurch erfolgte eine<br />
bessere, wenn auch nicht vollständige Erfassung<br />
der Rauchgase. Bei <strong>dem</strong> Reinigungssystem<br />
(Einsteck-Kassette) handelt es sich um einen<br />
Kombinationsfilter. Nach Passieren der Filterkassette<br />
entweichen die gefilterten Rauchgase<br />
über Lüftungsschlitze im Geräteboden in den<br />
OP-Raum. Die OP-Absaugung reinigt die<br />
angesaugte Luft mit einer Filterkassette (vgl.<br />
Bild 5 und Bild 6), die einen Schwebstofffilter<br />
(Glasfasermikrovlies) zur Partikelabscheidung<br />
und einen adsorptiven Filter (Aktivkohle) zur<br />
Schadgasabtrennung nutzt. Einströmseitig<br />
befindet sich ein Vorfilter und abströmseitig<br />
ein Nachfilter. Es standen zwei Filterkassetten<br />
zur Verfügung, die sich nur im adsorptiven<br />
Filterteil unterschieden. Variante 1 ist mit nicht<br />
imprägniertem Aktivkohlegranulat (entsprechend<br />
<strong>dem</strong> Stand der Technik, Bild 7) und<br />
Variante 2 (modifizierte Filterkassette, Bild 8)<br />
mit imprägniertem Aktivkohleschaum gefüllt.<br />
Zur Übersicht sind die beiden Varianten<br />
und der Partikelfilter in Bild 5 nochmals<br />
zusammengefasst.<br />
154
WISSENSCHAFT<br />
Tabelle 2: Abscheidegrad des eingebauten Partikelfilters.<br />
Aerosol:<br />
Prüfaerosol: Di-Ethyl-Hexyl-Sebacat für technische Tiefenfilter<br />
Partikelerzeugung: Aerosolgenerator Topas ATM 226<br />
Analysator:<br />
FMPS von TSI<br />
Prüfling:<br />
Filterkassette mit Partikelfilter, die adsorptive Filterstufe wurde vollständig entfernt<br />
Absaugvolumenstrom: 500 l/min (ohne angeschlossenen Schlauch)<br />
Filterfläche 0,57 m 2<br />
Durchströmgeschw. 0,81 m/s (Leerrohrgeschwindigkeit)<br />
Partikeldurchmesser<br />
[nm]<br />
Geräteeingang<br />
[Part./cm 3 ]<br />
Geräte<strong>aus</strong>gang<br />
[Part./cm 3 ]<br />
Abscheidegrad<br />
[%]<br />
12,4 114804 9 99,990<br />
29,4 221156 155 99,929<br />
60,4 2748696 149 99,995<br />
107,5 6874881 519 99,992<br />
191,1 4304229 130 99,997<br />
294,3 2658609 96 99,996<br />
392,4 1924852 102 99,995<br />
523,3 1416852 91 99,994<br />
3.2.1 Charakterisierung des Partikelfilters<br />
Der Partikelfilter wurde vor <strong>dem</strong> Einsatz gegenüber<br />
realem chirurgischem Rauch auf einem Filterprüfstand<br />
mit einem üblichen Testaerosol vermessen.<br />
Der Schwerpunkt lag dabei bei Partikeldurchmessern<br />
zwischen 10 und 500 nm. Nach DIN 1946-4<br />
wird für die Hygieneprüfung ein Streulicht-Testpartikeldurchmesser<br />
von 500 nm zugrunde gelegt.<br />
Die in Tabelle 2 aufgelisteten Partikeldurchmesser<br />
entsprechen einem Äquivalentdurchmesser entsprechend<br />
der elektrischen Mobilität.<br />
3.2.2 Vorbemerkung zur Auswahl der<br />
adsorptiven Materialien<br />
Da die Bandbreite der im Rauch nachgewiesenen<br />
Substanzen sehr groß ist, ist es notwendig Filtermaterialien<br />
zu betrachten, die eine breitbandige<br />
Filtrationsleistung ermöglichen. Um die Breitbandigkeit<br />
der Filtrationsleistung zu kategorisieren<br />
wird eine Einteilung <strong>aus</strong> <strong>dem</strong> <strong>Bereich</strong> des<br />
Atemschutzes gewählt. Hierbei werden Gase in<br />
Klassen eingeteilt, für die es jeweils spezifische<br />
Testsubstanzen gibt (vgl. Tabelle 3).<br />
Ein limitierender Faktor für die Filtrationsleistung<br />
in den Versuchen war die begrenzte<br />
Ansaugkraft und somit der begrenzte Volumenstrom,<br />
der in den Filter geführt wird. Aus diesem<br />
Grund müssen Filtermaterialien eingesetzt<br />
werden, die einen sehr niedrigen Strömungswiderstand<br />
hervorrufen, so dass die Durchflussmenge<br />
erhöht werden kann, ohne dass dafür die<br />
Gebläseleistung, und damit zum Beispiel auch die<br />
Geräuschentwicklung, erhöht wird.<br />
Mit Hilfe von Durchbruchstests an Einzelstoffen<br />
wurde die Filtrationsleistung des Gasfiltermaterials<br />
vorab ermittelt. Die Filtration<br />
von organischen Komponenten wurde mit<br />
Cyclohexan als Leitkomponente untersucht. Als<br />
Leitkomponenten für anorganische Gase wurden<br />
je eine basische (Ammoniak) und eine saure<br />
Komponente (Schwefelwasserstoff) gewählt.<br />
Der Durchbruch ist hier das Verhältnis zwischen<br />
Konzentration der Prüfsubstanz jeweils hinter<br />
und vor <strong>dem</strong> Filter und entspricht somit <strong>dem</strong><br />
Kehrwert der Filtereffizienz.<br />
3.2.3 Charakterisierung des adsorptiven Filters<br />
– Granulat (Variante 1)<br />
Der adsorptive Filterabschnitt der Variante 1<br />
besteht <strong>aus</strong> einem Schüttbett mit 450 g Aktivkohlegranulat<br />
(Splitterkohle) mit einer Körnung<br />
im <strong>Bereich</strong> 2,8 – 6,3 mm.<br />
Tabelle 3: Zuordnung der Testsubstanzen nach DIN EN 14387.<br />
Stoffklasse Testsubstanzen<br />
A Cyclohexan (C 6 H 12 )<br />
B Chlor (Cl 2 )<br />
Schwefelwasserstoff (H 2 S)<br />
Cyanwasserstoff (HCN)<br />
E Schwefeldioxid (SO 2 )<br />
K Ammoniak (NH 3 )<br />
155
WISSENSCHAFT<br />
Die Durchbruchsversuche (vgl. Bild 9) mit<br />
<strong>dem</strong> AK-Granulat zeigen, dass diese Filtervariante<br />
eine nur geringe Filtrationsleistung gegen<br />
die untersuchten Komponenten aufweist und<br />
dass der Durchbruch von Anfang an hohe<br />
Werte einnimmt.<br />
Bild 9: Durchbruchskurven für Cyclohexan, Schwefelwasserstoff und Ammoniak mit<br />
Aktivkohlegranulat als Filtermaterial (Variante 1).<br />
Bild 10: Durchbruchskurven für Cyclohexan, Schwefelwasserstoff und Ammoniak mit<br />
Schaumfiltermaterial (Variante 2).<br />
3.2.4 Charakterisierung des adsorptiven Filters<br />
– Schaum (Variante 2)<br />
Als Materialien für die adsorptive Variante 2<br />
wurden offenzellige Filterstrukturen, sog.<br />
Schaumfilter, eingesetzt. Die Kernkomponenten<br />
der eingesetzten Filtermedien sind<br />
polymerbasierte, sphärische Hochleistungsadsorbenzien<br />
und Ionen<strong>aus</strong>t<strong>aus</strong>cher, die in<br />
einen homogenen, offenporigen Polyurethan<br />
(PUR)-Schaum integriert sind. Durch Variation<br />
der jeweiligen Adsorbenzien, der Partikelgröße<br />
und des Porensystems, sowie durch Wahl der<br />
speziellen Schaumporosität sind sehr unterschiedliche<br />
adsorptive Anforderungen erfüllbar.<br />
Durch Anpassung der Schaumporosität kann<br />
ein sehr niedriger Strömungswiderstand erzielt<br />
werden. Das Gasfiltervolumen wurde in zwei<br />
<strong>Bereich</strong>e eingeteilt. Im ersten <strong>Bereich</strong> befinden<br />
sich Medien mit sphärischen Adsorbenzien, die<br />
mit einer Metallimprägnierung funktionalisiert<br />
wurden. In diesem Filtersegment werden die<br />
Gase der Atemschutzklassen A, B und E <strong>aus</strong> <strong>dem</strong><br />
Rohgas entfernt. Im zweiten <strong>Bereich</strong> befinden<br />
sich sphärische Ionen<strong>aus</strong>t<strong>aus</strong>cher, die der Entfernung<br />
von Ammoniak (Klasse K) dienen.<br />
Durch den Vergleich der beiden Varianten<br />
auf <strong>dem</strong> Prüfstand zeigt die Durchbruchscharakteristik<br />
der Variante 2 (Bild 10) eine<br />
relevante Filtrationsleistung gegen alle drei<br />
Testsubstanzen auf.<br />
Tabelle 4: Übersicht der Probenahme- und Analysemethoden.<br />
Analyt Probenahme Sammler Analysemethode<br />
Ultrafeine Partikel kontinuierlich FMPS<br />
Mikropartikel kontinuierlich OAS<br />
Partikelform diskontinuierlich PTFE Filter REM<br />
Partikelart diskontinuierlich PTFE Filter EDX<br />
Gas kontinuierlich FID, direktanzeigendes Gasprüfröhrchen<br />
Gas diskontinuierlich Waschflaschen IC<br />
Gas diskontinuierlich Silikagel<br />
Porapack,<br />
Chromosorb106,<br />
Tenax GR<br />
Gas diskontinuierlich Registrier-System FTIR<br />
GC-FID-MS (Headspace)<br />
GC-MS (Thermodesorption)<br />
GC-MS (Thermodesorption)<br />
GC-MS (Thermodesorption)<br />
156
WISSENSCHAFT<br />
4. Messmethoden und Analysen<br />
Chirurgischer Rauch besteht <strong>aus</strong> Wasserdampf,<br />
partikulären Schadstoffen, anorganischen Gasen,<br />
organischen Gasen und biologischen Substanzen.<br />
Die Analysen konzentrierten sich, entsprechend<br />
der Rückhaltestrategien der Filterkassetten, auf die<br />
partikulären und gasförmigen Rauchbestandteile.<br />
Gemessen wurden ultrafeine Partikel, Mikropartikel,<br />
Partikelinhaltsstoffe, anorganische Gase, organische<br />
Gase und gesamtorganischer Kohlenstoff.<br />
Die zugehörigen instrumentellen Leitmethoden<br />
waren für die Partikelgrößenbestimmung FMPS 1<br />
und OAS 2 , für Formfaktor und Zusammensetzung<br />
REM-EDX 3 . Für die Dämpfe wurden die Leitmethoden<br />
FTIR 4 , FID 5 , IC 6 und Thermo-GC-MS 7 eingesetzt.<br />
In Abhängigkeit vom Analyten wurde entweder<br />
eine direkt anzeigende Messtechnik mit<br />
direkter Messwert<strong>aus</strong>gabe oder eine diskontinuierliche<br />
Probenahme über ein Speichermedium<br />
mit späterer Auswertung im Labor eingesetzt.<br />
Tabelle 4 gibt eine Übersicht über die eingesetzten<br />
Methoden.<br />
Tabelle 5: Im Rauch nachgewiesene Substanzen beim Einsatz eines HF-Elektroskalpells und<br />
<strong>dem</strong> Modellgewebe „Schweineschwarte“.<br />
Substanz<br />
Acetaldehyd Chlorethen Mercaptan<br />
Acetamid Chloride Methanol<br />
Aceton 2,6 Diphenylphenol Methylchlorid<br />
Acetylen Essigsäure Methylthiocyanat<br />
2-Aminoethanol Ethanol Nitrose Gase<br />
Ammoniak Ethylbenzaldehyd Pyridin<br />
Benzaldehyd Ethylbenzol Pyrrole<br />
Benzoesäure m, p -Ethylstyrole Schwefeloxide<br />
Benzol Fluoride Schwefelwasserstoff<br />
Bl<strong>aus</strong>äure Glycerin Tetrahydrofuran<br />
Bromide Hexamethylamine Toluol<br />
1,4 Butandiol n-Hexylmethylamin Valeraldehyd<br />
Butanole Isooctan Wasser<br />
Butylamin-t Kohlendioxid o-, p-Xylole<br />
Butylacetat Kohlenmonoxid Gesamt-C > 700 mg/m 3<br />
Tabelle 6: Gesamt-Abscheidegrade für die untersuchten Partikelgrößen.<br />
Abscheidegrade des Partikelfilters gegen chirurgischen Rauch bei V = 318 l/min<br />
Partikelgrößenbereich<br />
[nm]<br />
Rohgas<br />
[Part./cm 3 ]<br />
Reingas<br />
[Part./cm 3 ]<br />
Abscheidegrad<br />
[%]<br />
6 - 560 10.900.000 441.000 95,90<br />
300 - 1000 49.900 2 99,99<br />
5. Messergebnisse<br />
In Tabelle 5 sind die wesentlichen im chirurgischen<br />
Rauch nachgewiesenen Substanzen<br />
aufgelistet. Es wurde eine Partikelbelastung von<br />
10.900.000 Partikel/cm 3 im Korngrößenbereich<br />
6 – 560 nm, und von 49.900 Partikel/cm 3 im Korngrößenbereich<br />
0,3 – 20 µm gemessen.<br />
Die Partikelkonzentration des Raumhintergrundes<br />
betrug zwischen 1…10 Partikel/cm 3 im<br />
betrachteten Partikelgrößenbereich.<br />
5.1 Partikelabscheidegrade<br />
Tabelle 6 zeigt die Abscheideleistung für die<br />
Partikelgrößenbereiche, die mit den zwei verschiedenen<br />
Messverfahren ermittelt wurden. In<br />
In Bild 11 und Bild 12 ist die jeweilige Rohluftpartikelverteilung<br />
dargestellt.<br />
1 FMPS – Fast Mobility Particle Sizer.<br />
2 OAS – Optical Aerosol Spectrometer.<br />
3 REM-EDX – Raster Elektronen Mikroskop-Energiedispersive<br />
Röntgenspektroskopie.<br />
4 FTIR – Fourier Transform Infratrotspektrometer.<br />
5 FID – Flammen Ionisations Detektor.<br />
6 IC – Ionen<strong>aus</strong>t<strong>aus</strong>chchromatographie.<br />
7 Thermo-GC-MS – Thermodesorber Gaschromatographie<br />
Massenspektrometer.<br />
Bild 11: Partikelgrößenverteilung am Geräteeingang beim Schneiden/Veröden<br />
(Äquivalentdurchmesser zur elektrischen Mobilität).<br />
157
WISSENSCHAFT<br />
Bild 13: PTFE-Filter nach Rohgasmessung am Geräteeingang<br />
der OP-Absaugung.<br />
Bild 12: Partikelgrößenverteilung am Geräteeingang beim Schneiden/Veröden<br />
(Äquivalentdurchmesser nach Streulichtdetektion).<br />
Die mit <strong>dem</strong> optischen Aerosol-Spektrometer<br />
(OAS) gemessenen Partikel, wurden nach Passieren<br />
der Detektionseinheit auf einem PTFE-Filter, der im<br />
Ausgang des Messgerätes angebracht ist, abgeschieden.<br />
Die Partikel auf <strong>dem</strong> PTFE-Filter wurden<br />
mit einem Rasterelektronenmikroskop analysiert.<br />
Im Geräteeingang wurden hauptsächlich organische<br />
Partikel gefunden (vgl. Bild 13). Im Geräte<strong>aus</strong>gang<br />
war beim Einsatz der Filterkassette<br />
Variante 1 Aktivkohleabrieb nachweisbar. Im<br />
Reingas nach der Filterkassette Variante 2 konnte<br />
kein Eigenmaterialabrieb festgestellt werden.<br />
5.2 Gasabscheidung<br />
Die Ergebnisse der Kurzzeit-Prüfröhrchen sind<br />
in Tabelle 7 zusammengestellt. Eine Verfärbung<br />
des Prüfröhrchens wird hierbei mit einem „Pos.“<br />
Tabelle 7: Ergebnisse der Gas-Prüfröhrchen-Messungen.<br />
Substanz<br />
Rohgasmessung<br />
ohne<br />
Skalpellbetrieb<br />
Rohgasmessung<br />
mit<br />
Skalpellbetrieb<br />
Reingasmessung<br />
Variante 1 mit<br />
Skalpellbetrieb<br />
Reingasmessung<br />
Variante 2 mit<br />
Skalpellbetrieb<br />
Kohlenstoffdioxid Pos. (~ 200 ppm) Pos. (~ 200 ppm) n. g. Pos. (~ 200 ppm)<br />
Chlorcyan Neg. Neg. n. g. n. g.<br />
Schwefeldioxid Neg. Neg. n. g. n. g.<br />
Nitrose Gase Neg. Pos. (< 0,5 ppm) Pos. (< 0,5 ppm) Neg.<br />
Benzol Neg. Neg. n. g. n. g.<br />
Stickstoffdioxid Neg. Neg. n. g. n. g.<br />
Mercaptan Neg. Pos. (~ 0,5 ppm) Pos. (~ 0,3 ppm) Neg.<br />
Ammoniak Neg. Pos. (>> 3 ppm) Pos. (>> 3 ppm) Neg.<br />
Kohlenstoffmonoxid Neg. Pos. (~ 10 ppm) Pos. (~5 ppm) Pos. (~ 5 ppm)<br />
Schwefelwasserstoff Neg. Pos. (~ 0,5 ppm) Neg. Neg.<br />
Bl<strong>aus</strong>äure Neg. Pos. (> 50 ppm) Pos. (~ 0,15 ppm) Neg.<br />
Ozon Neg. Neg. n. g. n. g.<br />
Tabelle 8: Messung des gesamten organischen Kohlenstoffs.<br />
Einstellung Mittelwerte Gesamt-C-Konzentration [mg/m 3 ]<br />
Messung Geräteeingang bei Schneiden/Veröden 26,8 – 715<br />
Messung Geräte<strong>aus</strong>gang bei Schneiden/Veröden (Variante 1) 9,9<br />
Messung Geräte<strong>aus</strong>gang bei Schneiden/Veröden (Variante 2) 3,7<br />
Raumhintergrund: OP-Luft ohne Rauchquelle < 0,2<br />
158
WISSENSCHAFT<br />
gekennzeichnet. Die ppm-Angabe stellt hier<br />
nur eine Indikation für die Größenordnung der<br />
Konzentration dar. Die Gase, die rohgasseitig<br />
nicht nachgewiesen wurden „Neg.“, wurden<br />
reingasseitig nicht weiter gesucht „n. g.“.<br />
Die maximale Hubzahl betrug bei allen Messungen<br />
10. Bei Ammoniak wurde die Verfärbung<br />
der Indikatorschichtlänge bereits beim ersten<br />
bzw. zweiten Hub erreicht.<br />
Tabelle 8 zeigt die stark schwankende Gesamtkohlenstoff-Konzentration<br />
und die mittlere<br />
Reingaskonzentration nach den Filterkassetten.<br />
Tabelle 9 und Tabelle 10 zeigen die nachweisbaren<br />
organischen Komponenten im chirurgischen<br />
Rauch.<br />
Mithilfe dieser Analytik war es möglich, sowohl<br />
qualitative als auch quantitative Aussagen zu den<br />
Inhaltstoffen von chirurgischem Rauch zu ermitteln.<br />
Ferner konnte die Abscheideleistung der Filterkassette<br />
in <strong>dem</strong> mobilen Absauggerät gegenüber<br />
Partikeln und Dämpfen bestimmt werden. Beide<br />
Filterkassetten unterscheiden sich nur durch die<br />
sorptive Filterstufe. Der Partikelfilter <strong>aus</strong> Mikroglasfaservlies<br />
erwies sich als wirksam in einem Partikelgrößenbereich<br />
zwischen 6 und 1000 nm. Große<br />
Unterschiede zeigten sich jedoch bei der Gasabscheidung<br />
zwischen <strong>dem</strong> nicht imprägnierten Aktivkohlegranulat<br />
und der imprägnierten Schaum<strong>aus</strong>führung.<br />
Tabelle 11 zeigt, dass die Variante 2 relevante<br />
Abscheidegrade gegen Rauchgase aufweist.<br />
Hinter diesem Filter waren die meisten<br />
Prüfsubstanzen nicht nachweisbar (n.n.). Die<br />
Granulat<strong>aus</strong>führung (Variante 1) zeigte deutlich<br />
niedrigere Filtrationsleistungen gegenüber<br />
Rauchgasen. Dieses Ergebnis steht im Einklang<br />
mit den Ergebnissen der Vorversuche im Labor<br />
mit den Einzelprüfsubstanzen. In den Experimenten<br />
wurde zur statistischen Absicherung der<br />
Analytik mit hoher Rauchentwicklung gearbeitet.<br />
Tabelle 9: Raumluftbelastung, Raumluftmessung am OP-Tisch ohne Skalpellbetrieb.<br />
Adsorbens<br />
Tenax<br />
Chromosorb<br />
Porapack<br />
Silikagel<br />
Positivliste / Blindwertmessungen am OP-Tisch<br />
Alle Substanzen unterhalb der Bestimmungsgrenze<br />
5.3 Absaugverhalten<br />
Zur Charakterisierung der Filterdurchströmung<br />
wurden im Labor die Druckverlustcharakteristiken<br />
der vorliegenden Filtervarianten aufgenommen.<br />
Bild 14 zeigt die Druckdifferenzen der verschiedenen<br />
Filtervarianten, isoliert auf die Filtereinheiten.<br />
Tabelle 11: Abscheidegrade η der Filterkassetten beim Schneiden/Veröden.<br />
Variante 1 Variante 2<br />
Analyt Rohgas Reingas η Reingas η<br />
[ppm] [ppm] [%] [ppm] [%]<br />
2-Aminoethanol 55 54 1,8 n.n. > 99,9<br />
Acetaldehyd 8 7 12,5 n.n. > 99,9<br />
Acetylen 368 178 51,6 n.n. > 99,9<br />
Ammoniak 50 6,3 87,4 n.n. > 99,9<br />
Benzol 40 35 12,5 n.n. > 99,9<br />
Bl<strong>aus</strong>äure 270 100 63,0 n.n. > 99,9<br />
1-Butanol 60 16 73,3 n.n. > 99,9<br />
n-Butanol 200 42 79,0 n.n. > 99,9<br />
Buthylamin 30 4 86,7 n.n. > 99,9<br />
Clorethen 200 n.n. > 99,9 n.n. > 99,9<br />
Ethylbenzol 14 12 14,3 n.n. > 99,9<br />
Kohlendioxid 800 360 55,0 360 55,0<br />
Kohlenmonoxid 66 3,5 94,7 5 92,4<br />
Methylchlorid 140 81 42,1 n.n. > 99,9<br />
Pyridin 200 n.n. > 99,9 n.n. > 99,9<br />
Salzsäure 670 320 52,2 n.n. > 99,9<br />
Tetrahydrofuran 16 3 81,3 n.n. > 99,9<br />
0-Xylol 60 59 1,7 n.n. > 99,9<br />
Tabelle 10: Positiv getestete organische Komponenten, Geräteeingang beim Schneiden/Veröden.<br />
Adsorbens<br />
Tenax<br />
Chromosorb<br />
Porapack<br />
Silikagel<br />
Positivliste / Geräteeingang beim Schneiden/Veröden mit Skalpell<br />
Furan, Aceton, Dichlormethan, Hexan, THF, Benzol, Valeraldehyd, Essigsäure,<br />
Methylthiocyanat, Toluol, Oktan, Pyrrole, 2-Ethylpyrrol, Acetamid, Glycerin. 2,5_<br />
Pyrroldinedion, Pyrrol-2-carboxamid, 5-Methylhydantion<br />
Aceton, THF, Isooctan, Toluol, Methylchlorid, Acetaldehyd, n-Hexylmethylamin,<br />
Benzaldehyd, m-Ethylstyrol, p-Ethylstyrol, Ethyl-benzaldehyd, Benzoesäure,<br />
Hexamethylamin, Acethydrazin, Isobutanol, Hexan, Isovaleraldehyd, Essigsäure,<br />
N-Methylpyrrole, Acetamid, Styrol, Divinylbenzol, Hexamine<br />
Aceton, THF, Acetaldehyd, Butan, Essigsäure, Toluol, m-Ethylstyrol, p-Ethylstyrol,<br />
Isobutanal, Methylhydrazin, Isovaleraldehyd, Mg-acetat, Methylthiocyanat, Pyrrol,<br />
Acetamid, Ethylacetamid<br />
Acetataldehyd, Methanol, Ethanol, Acetonnitrit<br />
159
WISSENSCHAFT<br />
Bild 14: Druckdifferenzen der verschiedenen Filtermaterialien in Abhängigkeit vom<br />
Volumenstrom ohne Einströmverluste über den Schlauchanschluss.<br />
Die Druckdifferenzen am Partikelfilter<br />
steigen im betrachteten Arbeitsbereich annähernd<br />
linear mit <strong>dem</strong> Volumenstrom. Die<br />
Druckdifferenzen über den jeweiligen Gasfilter<br />
steigen annähernd quadratisch mit <strong>dem</strong><br />
Volumenstrom. Bei den Gasfiltern ergeben<br />
sich sehr große Unterschiede im Druckverlust<br />
je nach eingesetztem Filtermaterial. Der<br />
Druckverlust am Gasfilter ist beim Aktivkohlegranulat<br />
ca. dreimal so hoch wie der mit den<br />
Schaumfiltermaterialien.<br />
Der Erfassungsgrad der Absaugvorrichtung<br />
erwies sich auch bei maximaler Gebläseleistung<br />
als zu gering, um starke Rauchentwicklungen<br />
zu unterbinden. Nicht erfasster Rauch stieg<br />
jedoch nie gegen die Strömungsrichtung der<br />
Raumluftströmung in den Atembereich des<br />
Operateurs auf.<br />
Zur Ermittlung des Absaugverhaltens in der<br />
realen OP-Umgebung wurde der Volumenstrom<br />
durch den Filter bei verschiedenen Gebläse-<br />
Einstellungen ermittelt. Tabelle 12 zeigt die<br />
ermittelten Werte.<br />
6. Fazit<br />
Während des Skalpellbetriebs wurden im Rohgas<br />
(Geräteeingang) zahlreiche, gesundheitsgefährdende<br />
Komponenten gefunden, u. a. Salzsäure, Bl<strong>aus</strong>äure<br />
und Schwefelwasserstoff. Diese wurden teilweise<br />
auch noch nach der Reinigungsstufe im Reingas<br />
(Variante 1, Stand der Technik) nachgewiesen.<br />
Die Summenparameter Gesamt-C und Partikelkonzentrationen<br />
wurden bei allen Messungen<br />
auch im Reingas (Geräte<strong>aus</strong>gang) in unterschiedlicher<br />
Konzentration gemessen.<br />
Während des Schneidens/Verödens waren<br />
deutliche Geruchsemissionen (subjektive Erfassung)<br />
wahrnehmbar. Diese konnten von den<br />
gleichen Probanden auch im Auslass des Reinigungssystems<br />
wahrgenommen werden, wobei<br />
die Geruchsintensität bei den Kassetten der Variante<br />
2 (mit Aktivkohleschaum) deutlich geringer<br />
waren als bei Variante 1.<br />
Der Erfassungsgrad der Absaugvorrichtung<br />
erwies sich auch bei maximaler Gebläseleistung<br />
als zu gering, um sehr starke Rauchentwicklungen<br />
zu unterbinden. Nicht erfasster Rauch<br />
stieg jedoch nie gegen die Raumluftströmung<br />
in den Atembereich des Operateurs auf.<br />
Die Messergebnisse führen ferner zu einer Funktionsbeurteilung<br />
der eingebauten Filter kassetten.<br />
Auch gegen Dämpfe und Gase konnte eine grundsätzliche<br />
Funktion nachgewiesen werden, wobei<br />
die Schaumvariante Vorteile bietet. Da kein chirurgischer<br />
Rauch trotz starker Thermik gegen den<br />
Differenzialflow der Raumbelüftung aufsteigen<br />
konnte, wurde visuell auch die sinnvolle Verdrängungswirkung<br />
der TAV nachgewiesen. Eine Kombination<br />
<strong>aus</strong> turbulenzarmer Verdrängungsströmung<br />
im Raum und einer mobilen OP-Absaugung, ist<br />
grundsätzlich eine sinnvolle technische Schutzmaßnahme<br />
vor chirurgischen Rauchgasen.<br />
Angesichts der Tatsache, dass die Raumlüftungsart<br />
TAV bei vielen HF-Anwendungen nicht<br />
grundsätzlich vorhanden ist, steigt die Bedeutung<br />
der mobilen Absaugung erheblich.<br />
Besonders hier zeigte die Studie zahlreiche<br />
Ansätze auf, an denen eine deutliche Leistungsverbesserung<br />
durch gerätekonstruktive Maßnahmen<br />
sowie durch eine modifizierte Gas-Filtertechnik<br />
erzielbar wäre.<br />
Tabelle 12: Abgesaugter Volumenstrom bei verschiedenen Einstellungen.<br />
Volumenstrom [l/min] mit Schlauch bei 20 % 50 % 100 % Turbo<br />
Variante 1 125 189 318 443<br />
Variante 2 342 456 579 719<br />
7. Ausblick<br />
In zukünftigen Experimenten sollen die Funktionsweise<br />
und die Wirksamkeit von weiteren<br />
160
WISSENSCHAFT<br />
sorptiven Schäumen in der Filterkassette untersucht<br />
werden. Ferner ist eine Anwendung der<br />
Erkenntnisse auf Kombifilterelemente (Umluftfilterdeckensysteme)<br />
bei reduzierten Außenluftvolumenströmen<br />
zu untersuchen.<br />
Die Verbreitung des Rauches wird von den<br />
Strömungsverhältnissen stark beeinflusst.<br />
Die Raucherfassung wird durch die Betriebsund<br />
Umgebungssituation so eingeschränkt,<br />
dass ein wesentlicher Teil des entstehenden<br />
Rauches nicht in der OP-Absaugung filtriert<br />
werden kann.<br />
Neben der Gestaltung des Erfassungs- und<br />
Leitsystems vor und hinter der Filterkassette<br />
besteht eine Maßnahme darin, den Absaugvolumenstrom<br />
zu erhöhen. Unter Berücksichtigung<br />
des einzuhaltenden Geräuschpegels (sowie<br />
energetischer Aspekte) muss gewährleistet<br />
werden, dass keine größere Gebläseleistung<br />
benötigt wird. Eine Optimierungsmöglichkeit<br />
für die Absaugung ergibt sich durch den<br />
Einsatz von Filtermedien mit vermindertem<br />
Strömungswiderstand. In zukünftigen Arbeiten<br />
sollen verschiedene Filtermedien auf ihren<br />
Strömungswiderstand, bei gleich bleibender<br />
Filterleistung, untersucht werden.<br />
Literatur<br />
[1] Guerra Gonzalez, O., Jarzyna, D., Reichert, F.:<br />
„Untersuchung zur Freisetzung von chirurgischem Rauch<br />
bei der HF-Chirurgie in einer realen OP-Umgebung“ in<br />
Gesundheit Beiträge und Positionen der HTW Berlin,<br />
BMV Berliner Wissenschafts-Verlag 2014.<br />
[2] Reichert, F.: „Klimaanlagen-Luftfilter unter der Lupe“.<br />
Spektrum <strong>Gebäudetechnik</strong> Robe Verlag AG, Küttigen /<br />
Schweiz, 2006.<br />
[3] Reichert, F.: „Moderne Luftfilter in RLT-Anlagen<br />
zur Filterung krankenh<strong>aus</strong>spezifischer Zuluft“.<br />
Fortbildungsveranstaltung Fachvereinigung<br />
Krankenh<strong>aus</strong>technik e.V. Gladbeck, 2006.<br />
[4] Reichert, F.: „Hygienetechnische Abnahme von 1A-OP-<br />
Sälen mit deckenintegrierter Umluft“. Jahrbuch TG<br />
Technik im Gesundheitswesen 2012/2013, Seite 337-346,<br />
FKT Verlag Fachvereinigung Krankenh<strong>aus</strong>technik e.V.<br />
Baden Baden, 2011.<br />
[5] Reichert, F.: „Ein ultraflexibler Operationssaal“.<br />
Innotech 04/2011 Berlin, 2011.<br />
[6] Jahn, R., Flach, N., Döge, N.: „Studie: Minderungstechniken<br />
gegenüber chirurgischer Rauch am Beispiel<br />
eines OP´s mit deckenintegrierter Umluft“. Projektarbeit<br />
– Life Science Engineering, HTW Berlin 2012.<br />
[7] Kleeblatt, J., Kokot, K., Rosenau, D., Schulze, L.,<br />
Sykow, E.: „Funktionsprüfung einer OP-Absaugung<br />
für chirurgischen Rauch“. Projektarbeit – Life Science<br />
Engineering, HTW Berlin 2013.<br />
i<br />
Geboren<br />
AUTOREN<br />
VITA<br />
Prof. Dipl.-Ing. Ing.-grad FRANK REICHERT<br />
1952 in Berlin<br />
Studium der Energie- und Verfahrenstechnik an der TFH und TU-Berlin<br />
1980 - 1988 Entwicklungsingenieur, später Laborleiter, Forschungs- und<br />
Entwicklungsabteilung der Delbag Luftfilter GmbH, Berlin<br />
1989 - 1992 Technischer Leiter, GFS-Luftfilter GmbH im Technologie-Innovationspark, Berlin<br />
1993 - 1995 Technischer Leiter für das Segment Filtertechnik bei der Blücher GmbH, Erkrath<br />
ab 1995 Prof. für Umweltverfahrenstechnik an der Hochschule für Technik und<br />
Wirtschaft Berlin<br />
ab 2007 Studienrichtung Life Science Engineering mit <strong>dem</strong> Schwerpunkt<br />
Prozessmesstechnik, betrieblicher Umweltschutz, Luftreinhaltung und<br />
Lufthygiene, Raumluft- und Reinraumtechnik<br />
Kontakt Tel. +49 30 50194325<br />
E-Mail: frank.reichert@htw-berlin.de<br />
Dipl.-Ing. (FH) DIRK JARZYNA<br />
Geboren 1964 in Hamm, Westfalen<br />
Studium der „Physikalischen Technik“ mit Schwerpunkt „Technischer<br />
Umweltschutz“ an der FH München<br />
1991 - 1993 Mitarbeiter im Lehrstuhl Fachbereich Prozeß- und Aerosolmeßtechnik,<br />
Gerhard-Mercator-Universität Duisburg<br />
1993 - 1996 Mitarbeiter im <strong>Bereich</strong> Messstelle des Institut für Energie- und<br />
Umwelttechnik e. V.<br />
1996 - 1997 Mitarbeiter im Lehrstuhl Fachbereich Prozeß- und Aerosolmeßtechnik,<br />
Gerhard-Mercator-Universität Duisburg<br />
seit 1997 Mitarbeiter im <strong>Bereich</strong> Messstelle des Institut für Energie- und<br />
Umwelttechnik e. V.<br />
Kontakt Tel. +49 2065 418 266<br />
E-Mail: jarzyna@iuta.de<br />
Dr.-Ing. OMAR GUERRA GONZALEZ<br />
Geboren 1974 in Cabimas, Venezuela<br />
Studium des Chemieingenieurwesens und Promotion an der TU Dortmund<br />
2001 - 2004 Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Lehrstuhl für Mechanische<br />
Verfahrenstechnik, TU Dortmund<br />
2005 - 2008 Sr. Prozessingenieur bei Kraft Foods R&D Inc., München<br />
2007 Ehrenamtlicher Lehrauftrag an der Beuth Hochschule für Technik Berlin<br />
seit 2008 Teamleiter Luftfiltration in der Forschung und Entwicklung bei Blücher<br />
GmbH, Erkrath<br />
Kontakt Tel. +49 211 92 44 247<br />
E-Mail: omar.guerra-gonzalez@bluecher.com<br />
161
WISSENSCHAFT<br />
[8] Dix, L., Urbansky, N., Falke, O., Steinmetz; R.:<br />
„Untersuchung der Leistungsfähigkeit einer mobilen<br />
OP-Absaugung, gegenüber chirurgischen Rauch, mit<br />
Hilfe analytischer Messverfahren“. Projektarbeit – Life<br />
Science Engineering, HTW Berlin 2014.<br />
[9] DIN EN 12619 „Emissionen <strong>aus</strong> stationären<br />
Quellen – Bestimmung der Massenkonzentration<br />
des gesamten gasförmigen organisch gebundenen<br />
Kohlenstoffs – Kontinuierliches Verfahren mit <strong>dem</strong><br />
Flammen ionisationsdetektor; Deutsche Fassung“.<br />
[10] DIN EN 1911 „Emissionen <strong>aus</strong> stationären<br />
Quellen – Bestimmung der Massenkonzentration<br />
von gasförmigen Chloriden, angegeben als<br />
HCl-Standardreferenzverfahren“.<br />
[11] DIN EN 14791 „Emissionen <strong>aus</strong> stationären<br />
Quellen – Bestimmung der Massenkonzentration von<br />
Schwefel dioxid-Referenzverfahren“.<br />
[12] DIN EN 15259 „Luftbeschaffenheit – Messung von<br />
Emissionen <strong>aus</strong> stationären Quellen – Anforderungen<br />
an Messstrecken und Messplätze und an die<br />
Messaufgabe, den Messplan und den Messbericht“.<br />
[13] VDI 2457 Blatt 1 „Messen gasförmiger<br />
Emissionen – Chromatographische Bestimmung<br />
organischer Verbindungen – Grundlagen“.<br />
[14] VDI 2457 Blatt 5 „Messung gasförmiger<br />
Emissionen – Chromatografische Bestimmung<br />
organischer Verbindungen – Probenahme mit<br />
Gassammelgefäßen, gaschromatografische Analyse“.<br />
[15] VDI 2470 Blatt 1 „Messung gasförmiger Emissionen;<br />
Messen gasförmiger Fluor-Verbindungen;<br />
Absorptions-Verfahren“.<br />
[16] DIN EN 143:2000; Atemschutzgeräte – Partikelfilter –<br />
Anforderungen, Prüfung, Kennzeichnung.<br />
[17] DIN EN 14387:2004; Atemschutzgeräte – Gasfilter<br />
und Kombinationsfilter – Anforderungen, Prüfung,<br />
Kennzeichnung.<br />
[18] DIN EN 1822-1:1998; Schwebstofffilter (HEPA und<br />
ULPA) Teil 1: Klassifikation, Leistungsprüfung,<br />
Kennzeichnung.<br />
[19] DIN EN 779:2002; Partikel-Luftfilter für die allgemeine<br />
Raumlufttechnik – Bestimmung der Filterleistung.<br />
[20] VDI 2262 Bl.1-4 „Luftbeschaffenheit am Arbeitsplatz,<br />
Minderung der Exposition durch luftfremde Stoffe“.<br />
[21] B. Böhringer, I. Eckle, O. Guerra Gonzalez: “Structure<br />
effects of filter media based on spherical activated<br />
carbon”. Proceedings of Carbon 2012, June 18-22,<br />
2012, Krakau, Poland.<br />
[22] B. Böhringer, O. Guerra Gonzalez, I. Eckle, M.<br />
Müller, J.-M. Giebelh<strong>aus</strong>en, C. Schrage, S. Fichtner:<br />
“Polymer-based Spherical Activated Carbons – From<br />
Adsorptive Properties to Filter Performance”.<br />
Chemie Ingenieur Technik – Special Issue:<br />
Adsorption – Delving into the Molecular Scale,<br />
Volume 83, Issue 1-2, pages 53-60, January, 2011.<br />
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das zweite Kapitel gibt eine Übersicht über die Bauteile einer<br />
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Regelschemas <strong>aus</strong> der Praxis ergänzt, die Normen und VDI-<br />
Richtlinien sind aktualisiert worden. Der aktuellen Energiesituation<br />
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162
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163
164
BLICKWINKEL<br />
Techstyle H<strong>aus</strong><br />
Für den Solar Decathlon Europe 2014 entwickelt ein deutsch-amerikanisches Team <strong>aus</strong> Studierenden<br />
der Fachhochschule Erfurt, der Brown University und der Rhode Island School of Design ein textiles,<br />
energieeffizientes Gebäude, das mit seinem innovativen Äußeren die bisherigen Vorstellungen<br />
eines solaren H<strong>aus</strong>es sprengt. So ist die Hülle <strong>aus</strong> einem teflonbeschichteten Glasfasergewebe, das<br />
als Witterungsschutz dient, während die darauf montierten, flexiblen PV-Module solare Energie<br />
erzeugen. Die Form ist dabei so modelliert, dass die PV-Module optimal zur Sonne <strong>aus</strong>gerichtet sind.<br />
Dar<strong>aus</strong> ergeben sich zwei Wölbungen der Hülle. Diese strukturieren gleichzeitig den Grundriss und<br />
sorgen für eine ideale Luftzirkulation. Der Grundriss selbst ist offen gestaltet und besteht <strong>aus</strong> einem<br />
Allraum und einem Kern. Um den Kern, mit Bad, Stauraum und Küche herum, gliedern sich Schlaf-,<br />
Wohn- und Essbereich an. Zu<strong>dem</strong> sticht <strong>aus</strong> der Nordfassade das Herz des Gebäudes her<strong>aus</strong> – der<br />
vom Hauptkern abgetrennte Technikkern. Einen <strong>aus</strong>führlichen Bericht über das Techstyle H<strong>aus</strong><br />
finden Sie ab Seite 182.<br />
Das Rendering hat Philipp Kirchner, Mitglied des Teams Techstyle H<strong>aus</strong>, erstellt.<br />
165
WISSENSCHAFT<br />
Optimale Wärmeübertrager –<br />
Laminar ist besser als turbulent<br />
PEER<br />
Reviewed<br />
Anhand von Optimierungsrechnungen wird aufgezeigt, dass sich<br />
durch laminare Wärmeübertragung Material, Förderenergiebedarf<br />
und Bauvolumen von Wärmeübertragern reduzieren lassen. Praktische<br />
Gesichtspunkte wie Verschmutzung, konstruktive Anforderungen<br />
zur Realisierung des Gegenstromprinzips und sehr geringe<br />
Materialdicken im B<strong>aus</strong>tellenbetrieb und bei der Reinigung müssen<br />
jedoch gelöst werden.<br />
Optimized Heat Exchangers –<br />
Laminar Flow is Better than Turbulent Flow<br />
Computer-based optimisation calculations show that laminar flow<br />
for heat exchangers can save material, electrical energy <strong>dem</strong>and<br />
c<strong>aus</strong>ed by the drop losses of the heat exchangers and space. Practical<br />
aspects like soiling, constructive requirements to realize the<br />
counter-flow principle and very low material thickness in terms of<br />
operation on the construction site and cleaning have to be solved.<br />
VON<br />
THOMAS KRETSCHMER<br />
166
WISSENSCHAFT<br />
1. Einleitung<br />
Der Ansatzpunkt für die hier gemachten Untersuchungen<br />
sind Erinnerungen <strong>aus</strong> einer Vorlesung<br />
von Prof. Brauer, TU Berlin in den 80er Jahren.<br />
Er erläuterte, dass die laminare Strömung für<br />
die Wärmeübertragung besser sei, als die turbulente,<br />
was wir als junge Studierende eher als<br />
Versprecher interpretierten [6]. Später erläuterte<br />
Prof. Knapp, wie er als Anfänger seinen ersten<br />
Wärmeübertrager konstruierte und dieser flach<br />
war wie eine Dose [7].<br />
Beides zusammen geno mmen hat mich<br />
bewogen, das Thema unter <strong>dem</strong> Aspekt der<br />
Optimierung aufzubereiten, da wir an der Beuth<br />
Hochschule für Technik im Fachgebiet <strong>Gebäudetechnik</strong><br />
auch Forschungsarbeiten auf diesem<br />
Gebiet durchführen [12].<br />
Um die Geometrie einfach zu halten und möglichst<br />
idealen Gegenstrom zu erzielen, werden<br />
hier nur längsdurchströmte Wärmeübertrager<br />
mit oder ohne Rippen betrachtet.<br />
Die hier dargestellten Überlegungen gehen<br />
von <strong>dem</strong> Ansatz <strong>aus</strong>, die marktüblichen Herstellmethoden<br />
und die Normung zunächst unberücksichtigt<br />
zu lassen und die Optimierung<br />
allein aufgrund der physikalischen Grundlagen<br />
durchzuführen. Erst danach werden die Randbedingungen<br />
hinterfragt. Möglicherweise sind<br />
die Chancen der Optimierung so groß, dass es<br />
sich lohnt, neue Produktionsverfahren zu suchen<br />
und normative Festlegungen zu hinterfragen.<br />
Dies bezieht insbesondere die Verwendung von<br />
Kunststoffen mit ein [4]. Die Untersuchung ist<br />
besonders für Gegenstrom-Wärmeübertrager in<br />
Kreislaufverbundsystemen [3] relevant.<br />
Bild 1: Nusseltzahl in Abhängigkeit des hydraulischen Durchmessers; Medium Luft, 10°C,<br />
konstante Wärmestromdichte.<br />
Bild 2: Längenbezogener Druckverlust für Rohrströmung; Medium Luft, 10°C.<br />
2. Laminar oder turbulent?<br />
2.1 Wärmeübergang<br />
Es ist bekannt, dass der Wärmeübergang bei<br />
turbulenter Strömung deutlich höher ist, als bei<br />
laminarer. Allerdings ist auch der Druckverlust<br />
bei turbulenter Strömung entsprechend höher.<br />
Zu den beiden Strömungsformen ‚Rohrströmung‘<br />
und ‚Spaltströmung‘ liegen umfangreiche analytische<br />
und messtechnische Ergebnisse vor.<br />
Wie Bild 1 verdeutlicht, ist die Nusseltzahl im<br />
laminaren <strong>Bereich</strong> unabhängig von der Dimension<br />
und der Geschwindigkeit. Im turbulenten<br />
Fall ist sie abhängig vom Durchmesser und der<br />
Strömungsgeschwindigkeit. Für diese Darstellung<br />
wurde die Durchströmungslänge aber nicht verändert<br />
(L = 1 m).<br />
Spaltströmung: Für die Berechnung der Nusseltzahlen<br />
wurden die Gleichungen nach [9] verwendet.<br />
Für die Spaltströmung im laminaren Fall<br />
liegt dort nur der Fall konstanter Oberflächentemperatur<br />
vor. Da jedoch die hier untersuchten<br />
Gegenstrom-Wärmeübertrager durch den Fall<br />
konstanter Wärmestromdichte gekennzeichnet<br />
sind, wurde für den laminaren Fall die analytische<br />
Lösung Nu = 140/17 [5] verwendet. Für den<br />
Übergangsbereich für 2300
WISSENSCHAFT<br />
nach [9] verwendet. Randbedingungen: konstante<br />
Wärmestromdichte, Luft, 10°C.<br />
2.2 Druckverlust<br />
Der längenbezogene Druckverlust ist gemäß<br />
Bild 2 im laminaren Fall linear von der Strömungsgeschwindigkeit<br />
abhängig, im turbulenten Fall<br />
nahezu quadratisch. Die genauen Berechnungen<br />
sind in Abschnitt 3.2 dargelegt.<br />
Es gilt:<br />
Bild 3: Spalt und Rohr.<br />
∆p<br />
L<br />
2<br />
⋅ρ w<br />
⋅ζ= ;<br />
⋅<br />
d2<br />
h<br />
⎧ ≈ζ const für turbulente Strömung<br />
⎫<br />
⎪<br />
⎪<br />
⎨ =ζ 64 / Re für laminare Rohrströmung<br />
⎬<br />
⎪<br />
⎪<br />
⎩ =ζ 96/Re für laminare Spaltströmung<br />
⎭<br />
(1)<br />
Bild 4: Vergleich der Dimensionen: oben: Rohrquerschnitt, unten: Spalt.<br />
2.3 Oberfläche, Spannungen und Dehnungen<br />
Ziel der Optimierung ist, die geeigneten<br />
Spaltweiten bzw. Durchmesser für einen Luft-<br />
Wasser-Wärme übertrager zu finden. Dazu wird<br />
ermittelt, wie sich Oberfläche, Spannungen<br />
und Dehnungen bei Verkleinerung der Dimensionen<br />
verhalten.<br />
Das Verhältnis von wärmeübertragender<br />
Oberfläche zur Querschnittsfläche des Wärmeübertragers<br />
beträgt gemäß Bezeichnungen<br />
in Bild 3:<br />
Für den Kreisquerschnitt:<br />
A<br />
Oberfläche<br />
A<br />
frei<br />
⋅⋅π ld<br />
⋅l4<br />
= =<br />
2<br />
(2)<br />
π ⋅ 4/d<br />
d<br />
Für den Spalt:<br />
A<br />
Oberfläche<br />
A<br />
frei<br />
⋅⋅lb2<br />
⋅l2<br />
= =<br />
(3)<br />
⋅bs<br />
s<br />
Bild 5: Längsberippte Rohre.<br />
verwendet. Für die übrigen Aspekte der 2-seitig<br />
beheizte ebene Spalt. Die Längenabhängigkeit<br />
ist gemäß Gleichung 43 <strong>aus</strong> [9] berücksichtigt.<br />
Rohrströmung: Für die Berechnung der Nusseltzahlen<br />
wurden ebenfalls die Gleichungen<br />
Bei gleicher Gesamt-Querschnittsfläche vergrößert<br />
sich gemäß Bild 4 die Oberfläche reziprok<br />
zum Durchmesser bzw. zur Spaltweite.<br />
Die Spannungen aufgrund von Druckdifferenzen<br />
und die relativen Durchbiegungen bleiben<br />
bei Verkleinerung der Dimensionen gleich,<br />
die Wanddicke s R kann also bei Halbierung des<br />
Durchmessers d bzw. Halbierung des Stützabstandes<br />
b A ebenfalls halbiert werden. Damit<br />
bleibt das Verhältnis von freier Querschnittsfläche<br />
zu Gesamt-Querschnittsfläche unabhängig<br />
vom Durchmesser bzw. der Spaltweite s.<br />
168
WISSENSCHAFT<br />
2.4 Rippen<br />
Gegebenenfalls werden Lamellen zur Wärmeübertragung<br />
eingesetzt. Für Gegenstrom-Wärmeübertrager<br />
könnten z. B. längsberippte Rohre<br />
zum Einsatz kommen (Bild 5).<br />
Der Rippen-Übertragungsgrad beschreibt die<br />
Verringerung der Wärmeübertragung durch<br />
Abnahme der Übertemperatur mit der Rippenbreite.<br />
Er wird hier nicht als Rippenwirkungsgrad<br />
bezeichnet, da kein Energieverlust stattfindet:<br />
2<br />
tanh(<br />
f<br />
)<br />
λ<br />
L<br />
bR<br />
=η<br />
Rippe 2:f;<br />
Nu<br />
⋅⋅=<br />
(4)<br />
f<br />
λ<br />
R<br />
⋅ sd<br />
Rh<br />
Im laminaren Fall ist wie oben gezeigt die Nusseltzahl<br />
nicht von der Dimension abhängig.<br />
Werden alle Maße im selben Verhältnis verändert,<br />
so bleibt der Rippen-Übertragungsgrad<br />
bei laminarer Strömung konstant. Im turbulenten<br />
Fall sinkt die Nusseltzahl mit Verringerung<br />
der Dimensionen gemäß Bild 1, dadurch<br />
steigt sogar der Rippen-Übertragungsgrad.<br />
Eine Verringerung der Größen bedeutet also<br />
bezüglich des Rippen-Übertragungsgrades<br />
keine Verschlechterung.<br />
Die geometrische Verringerung aller Dimensionen<br />
ist daher wärmetechnisch und unter<br />
Aspekten der Festigkeit ohne Nachteil möglich.<br />
3. Optimierung<br />
Die beste Möglichkeit für die Optimierung ist,<br />
nicht das optimale Verhältnis von Nutzen und<br />
Aufwand zu finden, sondern einen Nutzen im<br />
Sinne einer Anforderung vorzugeben und dann<br />
dieses Ziel mit geringstmöglichem Aufwand zu<br />
erzielen. Dies hat den Vorteil, dass die Frage<br />
des Nutzens mit den zunächst unbekannten<br />
Randbedingungen wie Klima, Betriebszeit<br />
und Temperaturanforderungen nicht in die<br />
Berechnung einzubeziehen ist. Außer<strong>dem</strong> gibt<br />
es mehrere Aspekte des Aufwands, die nur<br />
mit zusätzlichen Ansätzen zu einem Gesamtaufwand<br />
zusammengeführt werden könnten.<br />
Es werden hier drei wesentliche Aufwände<br />
getrennt betrachtet. Dies sind:<br />
• Materialaufwand<br />
• Bauvolumen<br />
• Förderenergiebedarf<br />
Es wird gezeigt, dass die Optima für diese drei Aufwände<br />
bei <strong>dem</strong>selben Parameterwert liegen, eine<br />
Verrechnung der Aufwände erübrigt sich damit.<br />
Der Nutzen eines Wärmeübertragers ist<br />
durch die dimensionslose Temperaturänderung<br />
(Wärme übertragungsgrad) gegeben.<br />
Diese hängt bei gegebenen Massenströmen<br />
und Bauweise nur vom Produkt <strong>aus</strong><br />
Wärmedurchgangskoeffi zient und Bezugsfläche<br />
ab. Um mit dimen sionslosen Kennzahlen<br />
zu arbeiten, wird dieses Produkt auf den Wärmekapazitätsstrom<br />
der Luft bezogen. Dieser<br />
Kennwert wird hier gemäß [3] als Wärmeübertragungszahl<br />
KA bezeichnet. Für die hier<br />
gemachten Berechnungen wird ein sehr hoher<br />
Kennwert KA = 18 zugrunde gelegt. Ohne<br />
weitere Detailberechnungen wird p<strong>aus</strong>chal<br />
angesetzt, dass dafür luftseitig eine äußere<br />
Wärme übertragungszahl Ka von 24 erforderlich<br />
ist. Die wasserseitige Berechnung erfolgt<br />
in dieser Veröffentlichung nicht.<br />
3.1 Baulänge, Bauvolumen und Materialbedarf<br />
Bei gegebener Luftgeschwindigkeit im Spalt<br />
beträgt die erforderliche gesamte Spaltbreite<br />
V&<br />
L<br />
2 ⋅ V&<br />
L<br />
b = =<br />
(5)<br />
L<br />
⋅ sw ⋅ dw<br />
hL<br />
Die erforderliche Oberfläche beträgt:<br />
⋅<br />
& ⋅ cmK P LL<br />
a<br />
A =<br />
(6)<br />
α<br />
L<br />
und damit die erforderliche Baulänge L<br />
A<br />
& ⋅⋅dwcmK P<br />
⋅dwcmK LLdwcmK hLdwcmK a<br />
L = =<br />
⋅ =<br />
⋅b2<br />
αL<br />
⋅⋅V22<br />
&<br />
L<br />
⋅⋅ρ dwcK hLLP ⋅⋅<br />
L<br />
a<br />
= (7)<br />
4 α⋅<br />
L<br />
Mit<br />
Nu<br />
folgt<br />
⋅α d hL<br />
L<br />
= (8)<br />
λ<br />
2<br />
wcK ⋅⋅ρ d hLLP ⋅⋅<br />
L<br />
a<br />
L = (9)<br />
N λ<br />
L<br />
u4<br />
⋅⋅<br />
Da die Nusseltzahl wiederum vom hydraulischen<br />
Durchmesser und der Länge L abhängt, ist die<br />
erforderliche Baulänge L iterativ zu ermitteln.<br />
Das Ergebnis der Iteration zeigt Bild 6. Bei<br />
gegebenem Nutzen sinkt die erforderliche<br />
Baulänge, wenn die Spaltweite verringert<br />
wird, auch wenn dadurch die Strömung<br />
laminar wird.<br />
169
WISSENSCHAFT<br />
Das Bauvolumen wird bestimmt durch den<br />
Zuluftquerschnitt A Q und die Baulänge L. Für<br />
Luft-Wasser-Wärmeübertrager ist das erforderliche<br />
Bauvolumen für das Wasser sowie für<br />
das Material des Übertragers selbst sehr klein<br />
im Verhältnis zum Luftvolumen und bleibt<br />
unberücksichtigt. Im Abschnitt 2 wurde schon<br />
gezeigt, dass der Anteil von Material und Wasser<br />
bei kleinen Dimensionen konstant bleibt, so dass<br />
diese Vereinfachung die Optimierungsergebnisse<br />
nicht verändert. Damit beträgt das Bauvolumen<br />
bei gegebener Länge<br />
Bild 6: Baulänge und Breite eines Wärmeübertragers (Nur Luftvolumen) für Ka = 24.<br />
V<br />
V<br />
WÜ<br />
L<br />
⋅⋅sbL<br />
L<br />
= =<br />
V&& w<br />
(10)<br />
L<br />
Die Länge wird gemäß Gleichung (9) iterativ <strong>aus</strong><br />
den Sollbedingungen errechnet.<br />
Bild 7 zeigt, dass das Bauvolumen abnimmt,<br />
je kleiner die Spaltweite ist. Gemäß Bild 6 ist<br />
dies aber nur auf die Verringerun g der Baulänge<br />
zurückzuführen, da die Querschnittsfläche A Q bei<br />
gegebenem Volumenstrom nur von der vorgegebenen<br />
Geschwindigkeit abhängt.<br />
Gemäß den Ausführungen in Abschnitt 2<br />
ist das Materialvolumen direkt proportional<br />
zum Bauvolumen. Dar<strong>aus</strong> folgt, dass der Materialbedarf<br />
durch die kleineren Maße sinkt,<br />
obwohl die Strömung dabei in den laminaren<br />
<strong>Bereich</strong> umschlägt.<br />
L<br />
Bild 7: Bauvolumen (Nur Luftvolumen VWÜ) für einen Wärmeübertrager.<br />
3.2 Leistungsbedarf<br />
Als Leistungsbedarf wird der Ventilator-Strombedarf<br />
zur Kompensation des luftseitigen Druckverlustes<br />
des Wärmeübertragers verwendet.<br />
Dabei wird ein Gesamtwirkungsgrad (mechanisch<br />
und elektrisch) von 50 % angesetzt. Für die<br />
Laminarströmung ist der Rohrreibungsbeiwert<br />
ζ = 96/Re, für die turbulente Strömung ist nach<br />
[9] die Rohrströmungsgleichung anzuwenden. In<br />
beiden Fällen ist der hydraulische Durchmesser<br />
d h = 2s die Bezugslänge.<br />
Für die Druckverlustberechnung im turbulenten<br />
Fall wird die Gleichung 10 Lab2 in [9] verwendet.<br />
Diese lässt sich in Mathematica explizit<br />
darstellen.<br />
f<br />
5000<br />
93121<br />
κ<br />
Re⋅ ⋅ ⋅=<br />
(11)<br />
d h<br />
Bild 8: Widerstandsbeiwert von rauhen Spalten gemäß Gleichung (11).<br />
ln 2 [10]<br />
=ζ<br />
2<br />
251<br />
⎞<br />
⎛ ++<br />
⎡<br />
⋅⋅⋅<br />
2f1f<br />
2 5 Re<br />
ln[10]<br />
4<br />
f<br />
ln[10]<br />
−⋅⋅<br />
W<br />
⎟<br />
⎢<br />
⎥ ⎤ ⎜ ⎝<br />
⎣<br />
⎦ ⎠ 170
WISSENSCHAFT<br />
W ist dabei die Lambert W- Funktion 1 . Gleichung<br />
(11) ist eine exakte Darstellung der<br />
Gleichung 10 Lab2 <strong>aus</strong> [9].<br />
Das mit <strong>dem</strong> Programm Mathematica© mittels<br />
Gleichung (11) berechnete Diagramm wird in<br />
Bild 8 dargestellt. Es ist identisch zum <strong>aus</strong> [9]<br />
bekannten Diagramm. Die laminare Strömung<br />
ist hier für den Spalt mit ζ=96/Re berechnet.<br />
Zusätzliche Druckverluste für Ein- und Abströmung<br />
sind hier nicht berücksichtigt. Sie sind<br />
wegen der konstanten geometrischen Verhältnisse<br />
unabhängig von den Abmaßen.<br />
Der elektrische Leistungsbedarf P ermittelt<br />
sich zu:<br />
P<br />
V&<br />
L<br />
&<br />
=<br />
V &<br />
2<br />
L<br />
∆⋅pV<br />
L<br />
L<br />
=<br />
L<br />
η⋅ ges<br />
ges<br />
wh<br />
Bild 9 zeigt, dass der Leistungsbedarf durch<br />
Verringerung der Spaltweite nicht erhöht wird,<br />
sondern bei der laminaren Strömung konstant<br />
bleibt.<br />
L<br />
⋅ρ⋅⋅ζ<br />
(12)<br />
⋅η⋅<br />
d2<br />
Bild 9: Elektrischer Leistungsbedarf für die Luftförderung im Wärmeübertrager.<br />
3.3 Zusammenfassung der<br />
Optimierungsergebnisse<br />
Je kleiner die Spaltweite bzw. der Durchmesser,<br />
desto geringer ist der Platzbedarf und der<br />
Materialbedarf.<br />
Die Strömung ist bei kleinen Abmaßen<br />
immer laminar. Der Nachteil geringerer Nusseltzahlen<br />
bei laminarer Strömung wird durch<br />
die Verringerung der Dimensionen immer<br />
überkompensiert.<br />
Ist aber die Strömung ohnehin laminar, so<br />
steht auch einer Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit<br />
nichts im Wege, da der Wärmeübergang<br />
dann von dieser unabhängig ist. Die<br />
Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit<br />
bewirkt dann zusätzlich eine drastische Verringerung<br />
der Druckverluste. Für den reibungsabhängigen<br />
Anteil ohne Zu- und Abströmverluste<br />
sinkt dieser quadratisch mit sinkender Geschwindigkeit,<br />
so dass dies einen hohen Ansporn darstellen<br />
sollte, raumlufttechnische Anlagen anders<br />
zu konstruieren. In [3] wurde aufgezeigt, dass<br />
die Erhitzer- und Kühlfunktion in ein Kreislaufverbundsystem<br />
integriert werden sollten. In [2]<br />
wurde dargestellt, dass alle Klimatisierungsfunktionen<br />
innerhalb eines Aggregates erbracht<br />
werden können.<br />
1 W-Function: http://dlmf.nist.gov/4.13<br />
Diese ist in Mathematica © mit „ProductLog“ bezeichnet.<br />
Bild 10: Eine neue Klimatisierung?<br />
Alle Aspekte zusammengenommen, ergibt<br />
sich das Potenzial, Klimaanlagen in Zukunft<br />
anders zu konstruieren, um bei gleichen<br />
Baumaßen geringere Geschwindigkeiten zu<br />
erzielen.<br />
Einen Konzeptansatz dazu zeigt Bild 10.<br />
Die vertikale Durchströmung erlaubt die Führung<br />
eines Sorptionsmittels im Gleichstrom,<br />
die Art der Luftführung ermöglicht geringe<br />
Durchströmungsgeschwindigkeiten bei kurzen<br />
Durchströmungslängen.<br />
4. Hygienische Aspekte<br />
Hygienische Anforderungen erschweren den<br />
Einsatz von Laminar-Wärmeübertragern in der<br />
Raumlufttechnik. Die VDI 6022 nimmt auf die<br />
Maße nicht direkt Bezug. „Die Möglichkeit<br />
der Inspektion und Reinigung nasser oder<br />
verschmutzter luftführender Flächen“ [8] muss<br />
aber gegeben sein.<br />
171
WISSENSCHAFT<br />
i<br />
Geboren<br />
Kontakt<br />
AUTOREN<br />
VITA<br />
Prof. Dipl.-Ing. THOMAS KRETSCHMER<br />
1960 in Berlin<br />
Studium Energie- und Verfahrenstechnik TU Berlin<br />
14 Jahre leitende Tätigkeit in Ingenieurbüros: Projektleitung<br />
Planung, Optimierung, Beratung, Computersimulation<br />
Schwerpunkte: Energieeffizienz, integrale Planung Gebäude und<br />
Technische Ausrüstung, Architektenberatung für Energiedesign<br />
Hochschullehrer an der Beuth Hochschule für Technik Berlin seit<br />
2006, davon 2 Jahre Gastprofessur am Studiengang Architektur,<br />
seit<strong>dem</strong> Professor für die <strong>Studiengänge</strong> Facility Management und<br />
Gebäude- und Energietechnik<br />
Beuth Hochschule für Technik Berlin<br />
FB IV: Architektur und <strong>Gebäudetechnik</strong><br />
Luxemburger Straße 10<br />
13353 Berlin<br />
Tel: 030 4504-5133<br />
E-Mail: tkr@beuth-hochschule.de<br />
5. Materialdicken<br />
Die Materialdicken zur Realisierung von Laminar-Wärmeübertragern<br />
müssen ein Mindestmaß<br />
aufweisen, um im B<strong>aus</strong>tellenbetrieb und<br />
bei der Reinigung <strong>aus</strong>reichend widerstandsfähig<br />
zu sein. Eine Halbierung der Spaltweite<br />
bzw. des Rohrdurchmessers bedeutet eben<br />
auch eine Halbierung der Materialdicken. Hier<br />
müssen ggfs. Schutzgitter die feinen Strukturen<br />
schützen.<br />
6. Wasserverteilung und Konstruktion<br />
Da hier große Querschnitte, kleine Spaltweiten<br />
und kurze Baulängen empfohlen werden,<br />
ist zu berücksichtigen, dass damit und in Verbindung<br />
mit <strong>dem</strong> angestrebten Gegenstromprinzip<br />
die Wasserverteilung sehr komplex<br />
wird. Daher werden in einer gesonderten<br />
Veröffentlichung in der folgenden <strong>GI</strong> („Der<br />
Einfluss nicht optimaler Durchströmung auf<br />
die Wärmeübertragung“) konstruktive Vorschläge<br />
untersucht und Berechnungsmethoden<br />
aufgezeigt.<br />
Dazu wird in [10] <strong>aus</strong>geführt: „Der<br />
Lamellen abstand bei Wärmeübertragern muss<br />
<strong>aus</strong> energetischen und hygienischen Gründen<br />
mindestens 2,0 mm, bei Kühlern 2,5 mm betragen.<br />
Lufterwärmer, die zur Trocknung vor der<br />
ersten Filterstufe eingesetzt werden, müssen<br />
mindestens einen Lamellenabstand von 4 mm<br />
gewährleisten.“ Die Bautiefe soll 300 bis<br />
450 mm bei 2 mm Spalt nicht überschreiten.<br />
In der RLT-RICHTLINIE 01 des RLT-Herstellerverbandes<br />
[8] und in der DIN EN 13053 [1] werden<br />
dieselben Werte widergegeben.<br />
Diesen Anforderungen sollte eine klare<br />
Reinigungs- und Filterstrategie gegenübergestellt<br />
werden. Wenn sich nachweisen lässt,<br />
dass die hygienischen Bedingungen auch mit<br />
anderen Mitteln erreicht werden können,<br />
sollte <strong>dem</strong> Einsatz anderer Bauweisen nichts<br />
im Wege stehen. Es ist auch nicht einleuchtend,<br />
dass Wärmeübertrager unabhängig von<br />
der Form der Lamellen und den im Strömungsweg<br />
liegenden Hindernissen eine einheitliche<br />
Spaltweite aufweisen sollen. Für Laminar-Wärmeübertrager<br />
muss auf Strömungshindernisse<br />
generell verzichtet werden.<br />
Abkürzungsverzeichnis<br />
A Fläche<br />
A Q Zuluftquerschnitt<br />
b Breite<br />
b A Stützabstand<br />
d h hydraulischer Durchmesser<br />
f Dimensionslose Rippenkennzahl<br />
Ka<br />
KA<br />
äußere Wärmeübertragungszahl<br />
A<br />
Ka:<br />
⋅α<br />
L<br />
= & ⋅ cm<br />
cm P LL<br />
Wärmeübertragungszahl (NTU)<br />
⋅ Ak<br />
KA: = & ⋅ cm<br />
cm P LL<br />
k Wärmedurchgangskoeffizient<br />
L Länge<br />
m· L · C PL Luftmassenstrom * spez.<br />
Wärmekapazität der Luft<br />
Nu Nusseltzahl<br />
∆p Druckdifferenz<br />
P Leistung<br />
Re Reynoldzahl<br />
s Spaltweite<br />
s R Materialdicke<br />
172
WISSENSCHAFT<br />
www.gi-journal.de<br />
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V Volumen<br />
V· L Luftvolumenstrom<br />
w Geschwindigkeit<br />
α L Wärmeübergangskoeffizient der<br />
Luftseite<br />
η R Rippen-Übertragungsgrad<br />
η gesamt Wirkungsgrad des Ventilators<br />
(mech. & elektrisch)<br />
ρ L Dichte der Luft<br />
ζ Rohreibungsbeiwert<br />
κ Rauhigkeit der Oberfläche<br />
Literatur<br />
[1] DIN EN 13053 (02-2013) Lüftung von Gebäuden – Zentrale<br />
raumlufttechnische Geräte – Leistungskenndaten<br />
für Geräte, Komponenten und Baueinheiten.<br />
[2] Kretschmer, T.: Kombinierter Wärme- und Stoff<strong>aus</strong>t<strong>aus</strong>ch<br />
für Kreislaufverbundsysteme: Gleichstrom ist<br />
besser als Gegenstrom. <strong>GI</strong> 3/13.<br />
[3] Kretschmer, T.: Wohin mit <strong>dem</strong> Erhitzer un d Kühler bei<br />
Kreislaufverbundsystemen? <strong>GI</strong> 2/13.<br />
[4] Patentschrift Donald Herbst DE 10 2008 034 Wärmet<strong>aus</strong>cher,<br />
Verfahren zur Verwendung in einer Klimaanlage.<br />
www.herbst-technik.com/PAT/P101.<br />
[5] Per Olsson: Transport Phenomena in Newtonian Fluids<br />
- A Concise Primer. Springer, 30.08.2013, Seite 73 und<br />
diverse andere Quellen.<br />
[6] Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult. Brauer († 2009) Vorlesung<br />
Verfahrenstechnik ca. 1985.<br />
[7] Prof. Dr.-Ing. Helmut Knapp († 2012) Vorlesung<br />
Kältetechnik.<br />
[8] RLT-Richtlinie 01 - Allgemeine Anforderungen an<br />
Raumlufttechnische Geräte. August 2011. Herstellerverband<br />
Raumlufttechnische Geräte e.V.<br />
[9] VDI Wärmeatlas 2006 (10. Auflage).<br />
[10] VDI 3803 B1 (02-2010) S. 27 ff.<br />
[11] VDI 6022 B1 (07-2011) S. 14.<br />
[12] ZIM-Projekt Enthalpiet<strong>aus</strong>cher katube.X-changer, gefördert<br />
durch das BMWi (2011); www.katube.eu/ZIM/11.<br />
<strong>GI</strong> erscheint in der DIV Deutscher Industrieverlag GmbH, Arnulfstr. 124, 80636 München<br />
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173
FACHWISSEN<br />
AUTOREN<br />
VITA<br />
Geboren 1985<br />
Dipl.-Ing. (BA) STEFAN NEUPETSCH<br />
Geboren 1974<br />
Projektleiter und F+E für mehrfachfunktionale<br />
Wärmerückgewinnungssysteme, Kälteund<br />
Wärmepumpensysteme, Sonderlösungen<br />
für raumlufttechnische Anwendungen<br />
bei BerlinerLuft. Klimatechnik GmbH<br />
Enrico Stieler<br />
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Gebäude mit einer neuen zentralen Lüftungsanlage <strong>aus</strong>gestattet. Die Lüftungsanlage wurde mit<br />
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und deren Inbetriebnahme.<br />
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1. Einleitung<br />
Das Künstlerh<strong>aus</strong> Mousonturm (siehe Bild 1),<br />
Frankfurts ältestes Hochh<strong>aus</strong>, ist Teil der vielfältigen<br />
Kulturszene in Frankfurt am Main. Erbaut<br />
1924/25 nach einem Entwurf der Architekten<br />
Gärtner und Wollmann als Erweiterungsbau auf<br />
<strong>dem</strong> Gelände der Seifen- und Parfümfabrik Mouson.<br />
Ab 1988 wurde das Künstlerh<strong>aus</strong> Mousonturm<br />
als Spiel- und Produktionsstätte für nationale<br />
und internationale freischaffende Künstler <strong>aus</strong><br />
den <strong>Bereich</strong>en Tanz, Theater, Performance,<br />
Musik, Kleinkunst, Literatur und Bildende Kunst<br />
eröffnet. In der ersten Jahreshälfte 2012 wurde<br />
das Gebäude saniert, der Theatersaal entkernt,<br />
grundlegend modernisiert und den kulturellen<br />
Erfordernissen angepasst. Nach einem Bericht<br />
der Tageszeitung „Die Welt“ lag die Investition<br />
der Umbaumaßnahmen bei 3,8 Millionen Euro.<br />
Der große Saal fasst bis zu 265 Zuschauer. Diesen<br />
kann nun freie Sicht geboten werden – nach<strong>dem</strong><br />
tragende Säulen an die Seiten verlegt und die<br />
Bühne verbreitert wurde. Die komplette Ver-<br />
Bild 1: Das Künstlerh<strong>aus</strong> Mousonturm in Frankfurt am Main.<br />
174
FACHWISSEN<br />
anstaltungstechnik, Heiz- und Lüftungstechnik<br />
wurden bei diesem Umbau ebenfalls erneuert.<br />
Hierbei wurde das Gebäude auch mit einer<br />
neuen zentralen Lüftungsanlage <strong>aus</strong>gestattet.<br />
Die technische Planung wurde durch das Ingenieurbüro<br />
Melenk, Zotzenheim <strong>aus</strong>geführt, der<br />
Anlagenbau wurde von Imtech, Frankfurt realisiert.<br />
Die Lüftungsanlage wurde mit Geräten der<br />
BerlinerLuft. Klimatechnik GmbH, Bexbach<br />
(BLKT) <strong>aus</strong>gestattet. Die BerlinerLuft. Klimatechnik<br />
GmbH lieferte sowohl das Klimazentralgerät<br />
Baureihe „VarioCond“ mit einer Zuluft- und<br />
Abluftleistung von je 20 000 m³/h, als auch die<br />
EcoCond+-Wärmerückgewinnungseinheit sowie<br />
die Regelung für die Gesamtanlage und deren<br />
Inbetriebnahme.<br />
Hier setzte die BLKT erstmals ein zentrales<br />
RLT-Gerät der Baureihe VarioCond mit <strong>dem</strong><br />
neuen Hochleistungs-Kreislaufverbundsystem<br />
EcoCond+ zur Wärmerückgewinnung ein, das<br />
mit einer integrierten reversiblen Wärmepumpe<br />
auch bei extremen Betriebsbedingungen<br />
die benötigten Heiz- und Kälteleistungen zur<br />
Luftkonditionierung erzeugt. Die Nutzung für<br />
Musik- und Kulturveranstaltungen erforderte<br />
eine zusätzliche technische Ausstattung. Um<br />
einen geräuscharmen Betrieb der Anlage zu<br />
gewährleisten, wurden die Paneele der Klimageräte<br />
mit speziellen Kunststoffmatten versehen.<br />
2. Das Hochleistungs-Kreislaufverbundsystem<br />
EcoCond+: Aufbau,<br />
Funktion und Betriebsweise<br />
Das neu entwickelte System EcoCond+ (siehe<br />
Bild 2), ist ein Hochleistungs-Kreislaufverbundsystem<br />
(KV-System) zur Wärmerückgewinnung<br />
in zentralen RLT- und Klimaanlagen.<br />
EcoCond+ besteht <strong>aus</strong> je einem Luft-Wasser-<br />
Wärmeübertrager im Zuluft- und Abluftsektor<br />
des RLT-Geräts, die durch einen Pumpen-Wasserkreislauf<br />
miteinander verbunden sind. Hinzu<br />
kommt eine, in der kompakten EcoCond+-Einheit<br />
enthaltene, reversible Wärmepumpe, die in<br />
Abhängigkeit von der zu erzeugenden thermischen<br />
Leistung mit einem oder mehreren FUgeregelten<br />
Scroll-Verdichtern <strong>aus</strong>gestattet wird<br />
(Kältemittel R407C). Die Wärmepumpe speist die<br />
von ihr erzeugte Heiz- oder Kälteleistung über<br />
Wasser-Kältemittel-Plattenwärmeübertrager, die<br />
als Verdampfer (Kühlbetrieb) oder als Verflüssiger<br />
(Heizbetrieb) arbeiten, in den Wasserkreislauf<br />
Bild 2: Das kompakte EcoCond+-System in einer Ausführung<br />
mit drei Scroll-Verdichtern.<br />
des KV-Systems ein. Die reversible Wärmepumpe<br />
nimmt im Heizfall Wärme <strong>aus</strong> der Abluft auf,<br />
beziehungsweise gibt Abwärme im Kühlfall an<br />
die Abluft im RLT-Gerät ab. Die Wärmepumpe<br />
hat im Normalbetrieb eine Leistungszahl von<br />
etwa 4, die bei günstigen Betriebsbedingungen<br />
auf Werte von über 5 steigt.<br />
EcoCond+ wird als kompakte anschlussfertige<br />
Einheit inklusive Wärmepumpe, Hydraulik und<br />
Regelung angeboten und auf die Konfiguration<br />
und die Betriebsbedingungen der RLT-Anlage<br />
individuell angepasst. Durch die Integration der<br />
reversiblen Wärmepumpe in das KV-System wird<br />
die Gesamteffizienz der Anlage gesteigert. So<br />
verringern sich im Vergleich zu einem Standard-<br />
KV-System mit externer Erzeugung der Heiz- und<br />
Kälteleistung die Betriebskosten der RLT-Anlage<br />
um bis zu 35 %, wor<strong>aus</strong> sich Amortisationszeiten<br />
von oft weniger als 1,5 Jahren ergeben.<br />
2.1 Winterbetrieb<br />
Für den Winterbetrieb wurden folgende Temperaturen<br />
angesetzt: Die Ablufttemperatur<br />
beträgt 22 °C, die Zulufttemperatur 21 °C und<br />
die Auslegungs-Außentemperatur -12 °C. Für<br />
diesen Betriebszustand ist das RLT-Gerät mit<br />
<strong>dem</strong> EcoCond+-Wärmerückgewinnungssystem<br />
in Bild 3 dargestellt. Dabei haben die in Bild 3<br />
eingetragenen Punkte folgende Bedeu tung:<br />
175
FACHWISSEN<br />
Punkt 4:<br />
Das nun 32,1 °C warme Wasser im KV-<br />
System wird in einem Wasser-Wasser-<br />
Plattenwärme übertrager mit einer Heizleistung<br />
von 50 kW auf eine Temperatur von<br />
41,9 °C nacherhitzt. Das Heizwasser kommt von<br />
einer Pumpen-Warmwasserheizung.<br />
Punkt 5:<br />
Das 41,9 °C warme Wasser erreicht den Luft-<br />
Wasser-Wärmeübertrager im Zuluftstrang des<br />
RLT-Gerätes und erwärmt dort mit einer Heizleistung<br />
von insgesamt 223 kW die -12 °C kalte<br />
Außenluft auf die Soll-Temperatur von 21 °C.<br />
Danach strömt das Wasser mit einer Temperatur<br />
von -1,6 °C <strong>aus</strong> <strong>dem</strong> Wärmeübertrager <strong>aus</strong> und<br />
der Prozess beginnt erneut mit Punkt 1.<br />
Bild 3: Die Funktionen und<br />
Betriebspunkte der RLT-<br />
Anlage und des EcoCond+-<br />
Systems im Winter betrieb.<br />
KONTAKT<br />
BerlinerLuft<br />
Klimatechnik GmbH<br />
In der Kolling<br />
66450 Bexbach<br />
Tel.: 06826 52070<br />
E-Mail: infoblkt@berlinerluft.de<br />
Punkt 1:<br />
Aus <strong>dem</strong> im Zuluftstrang des RLT-Geräts angeordneten<br />
Luft-Wasser-Wärmeübertrager des<br />
Kreislaufverbundsystems strömt das Wasser mit<br />
einer Temperatur von -1,6 °C <strong>aus</strong>.<br />
Punkt 2:<br />
Das Wasser erreicht den im Abluftstrang<br />
befindlichen Luft-Wasser-Wärmeübertrager des<br />
KV-Systems. Dort entzieht das Wasser <strong>aus</strong> der<br />
22 °C warmen Abluft eine Wärmeleistung von<br />
etwa 71 kW und wird dadurch auf rund 12,3 °C<br />
erwärmt. Durch diesen Wärmeentzug sinkt die<br />
Temperatur der Abluft von 22 °C auf 11,5 °C.<br />
Punkt 3:<br />
Das von der Abluft auf 12,3 °C vorerwärmte<br />
Wasser im KV-System nimmt im<br />
Verflüssiger der EcoCond+-Wärmepumpe<br />
(Wasser-Kältemittel-Plattenwärmeübertrager)<br />
eine Heizleistung von rund 100 kW<br />
auf und wird dadurch auf 32,1 °C erwärmt.<br />
Punkt 6:<br />
Im Heizbetrieb nutzt die EcoCond+-Wärmepumpe<br />
die Wärme der Abluft nach <strong>dem</strong> KVS-Wärmeübertrager<br />
als Wärmequelle. Dabei arbeitet der<br />
Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager als Verdampfer<br />
und entzieht der Abluft eine Wärmemenge<br />
von 78 kW, wodurch die Ablufttempe ratur<br />
von 13,5 °C auf etwa 2 °C abkühlt. In diesem<br />
Betriebszustand hat die Wärmepumpe eine Leistungszahl<br />
von 4,2.<br />
Steigt die Temperatur der Außenluft auf über<br />
-4 °C, reicht allein die Leistung der Wärmepumpe<br />
zur Zulufterwärmung <strong>aus</strong>. Dann wird die<br />
zusätzliche Heizleistung <strong>aus</strong> der Warmwasser-<br />
Pum penheizung nicht mehr benötigt. Bei einer<br />
Außenlufttemperatur von 9 °C erreicht die<br />
Wärme pumpe sogar eine Leistungszahl von 5,2.<br />
2.2 Sommerbetrieb<br />
Für den Sommerbetrieb wurden folgende<br />
Temperaturen angesetzt: Die Ablufttemperatur<br />
beträgt 50 °C, die Zulufttemperatur 18,5 °C<br />
und die Außenlufttemperatur 28,5 °C. Die sehr<br />
hohe Ablufttemperatur basiert auf der Annahme<br />
eines warmen Sommertages, eines vollbesetzten<br />
Theaters und auf hohen Gerätelasten,<br />
die besonders durch die Beleuchtungsanlagen<br />
freige setzt werden. Das RLT-Gerät mit <strong>dem</strong><br />
EcoCond+-Wärmerückgewinnungssystem ist<br />
für diesen Betriebszustand in Bild 4 dargestellt.<br />
Dabei haben die in Bild 4 eingetragenen Punkte<br />
folgende Bedeutung:<br />
Punkt 1:<br />
Aus <strong>dem</strong> im Zuluftstrang des RLT-Geräts angeordneten<br />
Luft-Wasser-Wärmeübertrager des<br />
Kreislaufverbundsystems strömt das Wasser mit<br />
einer Temperatur von 25,9 °C <strong>aus</strong>.<br />
176
FACHWISSEN<br />
Punkt 2:<br />
Im Sommerbetrieb ist aufgrund der hohen Ablufttemperaturen<br />
keine „Kälterückgewinnung“ <strong>aus</strong><br />
der Abluft möglich. Daher wird der KVS-Wärmeübertrager<br />
in der Abluft nicht durchströmt. Durch<br />
Öffnen des Bypassventils strömt das Wasser im<br />
KV-System nun direkt zum Kältemittel-Wasser-<br />
Plattenwärmeübertrager, der als Verdampfer der<br />
EcoCond+-Kältemaschine arbeitet. Hier entzieht das<br />
Kältemittel <strong>dem</strong> Wasser 70 kW Wärme, wodurch die<br />
Wassertemperatur von zuvor 25,9 °C auf 11,8 °C sinkt.<br />
Punkt 3:<br />
Das jetzt 11,8 °C kalte Wasser erreicht den<br />
Luft-Wasser-Wärmeübertrager des KV-Systems<br />
im Zuluftstrang. Das kalte Wasser entzieht<br />
der 28,5 °C warmen Außenluft 70 kW Wärme,<br />
wodurch die Luft auf den Zuluftzustand von<br />
18,4 °C abgekühlt wird. Gleichzeitig steigt die<br />
Temperatur des Wassers auf 25,9 °C an. Der Prozess<br />
beginnt erneut mit Punkt 1.<br />
Nun ist aber noch die von der EcoCond+-Kältemaschine<br />
im Verdampfer aufgenommene Wärmemenge<br />
von 70 kW an die Abluft abzuführen.<br />
Dies wäre bei „normalen“ Ablufttempera turen<br />
von etwa 26 bis 27 °C, wie sie meist in Bürogebäuden<br />
auftreten, ohne größere Probleme von der<br />
EcoCond+-Kältemaschine zu bewältigen. Da im<br />
Künstlerh<strong>aus</strong> Mousonturm aber eine sehr hohe<br />
Ablufttemperatur von 50 °C angesetzt wird, muss<br />
diese Temperatur vor <strong>dem</strong> Errei chen des Verflüssigers<br />
der Kältemaschine erst verringert werden.<br />
Dies erfolgt im RLT-Gerät durch den Einsatz einer<br />
Verdunstungskühlung (siehe oberer <strong>Bereich</strong> in<br />
Bild 3). Die Verdunstungskühlung schafft eine<br />
Abkühlung der Abluft auf etwa 28,5 °C. Diese<br />
Temperatur reicht <strong>aus</strong>, dass im nachgeschalteten<br />
Verflüssiger eine Wärmemenge von 87 kW an die<br />
Abluft abgegeben werden kann, die dann mit einer<br />
Fortlufttemperatur von 43,2 °C in die Außenluft<br />
abgeleitet wird. In diesem Betriebszustand hat<br />
die Kältemaschine eine Leistungszahl von 4,0.<br />
Steigt die Außenluft auf eine Temperatur<br />
von 33 °C, wird zu deren Kühlung auf die<br />
Zulufttempe ratur von 18,5 °C eine Kälteleistung<br />
Projekt<br />
Projektentwickler/Auftraggeber/Bauherr<br />
TGA Fachplanung<br />
Ausführung Lüftungstechnik<br />
Eingesetzte TGA Produkte<br />
Bild 4: Die Funktionen<br />
und Betriebspunkte<br />
der RLT-Anlage und des<br />
EcoCond+-Systems im<br />
Sommerbetrieb.<br />
von 104 kW benötigt, die von der EcoCond+-<br />
Kältemaschine erzeugt werden muss. Dadurch<br />
steigt aber auch die von der Kältemaschine im<br />
Verflüssiger an die Abluft abzugebende Wärmemenge<br />
entsprechend an. Um diese Wärmeabgabe<br />
sicherzu stellen, wird im Abluftstrang nach<br />
der ersten Verdunstungskühlung eine zweite<br />
nachgeschaltet, um eine Ablufttemperatur vor<br />
<strong>dem</strong> Verflüssiger von etwa 30 °C zu erreichen.<br />
Das System der Verdunstungskühlung ist mit<br />
einer regelbaren Pumpe für die zwei Befeuchter<br />
<strong>aus</strong>gestattet, um die Befeuchtungs- und damit die<br />
Kälteleistung exakt an den aktuellen Bedarf anzupassen.<br />
Die Befeuchter werden zum einen über<br />
die Eintrittstemperatur in den Wärme übertrager<br />
im Abluftstrang und zum anderen über die Kondensationstemperatur<br />
im Verflüssiger geregelt.<br />
Dies gewährleistet, dass die Befeuchter nicht<br />
unwirtschaftlich betrieben werden.<br />
Künstlerh<strong>aus</strong> Mousonturm, Frankfurt<br />
Frankfurter Aufbau AG<br />
Ingenieurbüro Melenk in Zotzenheim<br />
Imtech Deutschland GmbH & Co. KG<br />
Klimazentralgerät Typ Variocond RXL und<br />
Hocheffiziente Systemlösung Ecocond +<br />
177
FACHSTUDIUM<br />
Forschung, Lehre, Praxis –<br />
Auf die Verknüpfung kommt es an<br />
Mit dieser Ausgabe startet die <strong>GI</strong>-Redaktion eine neue Serie. Sie stellt <strong>Studiengänge</strong> vor, die das Thema „<strong>Gebäudetechnik</strong><br />
& <strong>Innenraumklima</strong>“ beinhalten. Die Serie gibt Einblick in die aktuelle Ausbildungssituation der Nachwuchskräfte an<br />
deutschen Hochschulen. Außer<strong>dem</strong> schlägt sie eine Brücke zwischen Wissenschaft und Praxis, in<strong>dem</strong> sie die Möglichkeit<br />
bietet, einen Überblick über die Schmieden potentieller zukünftiger Mitarbeiter zu bekommen. Um beide Seiten<br />
abzubilden, spricht die <strong>GI</strong>-Redaktion sowohl mit Lehrenden als auch mit Studierenden der Hochschulen. Zum Start<br />
der Serie stellt die <strong>GI</strong>-Redaktion das Studienangebot der Technischen Universität München (TUM) vor. Werner Lang,<br />
Professor am Lehrstuhl für energieeffizientes und nachhaltiges Planen und Bauen, und Kl<strong>aus</strong> Mindrup, Absolvent des<br />
Masterstudiengangs „Energieeffizientes und Nachhaltiges Bauen“, haben sich den Fragen der <strong>GI</strong>-Redaktion gestellt.<br />
Prof. Dr. -Ing. Werner<br />
Lang (TUM)<br />
Welche auf die <strong>Gebäudetechnik</strong><br />
bezogenen Abschlüsse bietet Ihre<br />
Hochschule an?<br />
Master für energieeffizientes und<br />
nachhaltiges Bauen<br />
Der interdisziplinäre Masterstudiengang<br />
für energieeffizientes<br />
und nachhaltiges Bauen (ENB) richtet<br />
sich an Absolventen der Fachrichtungen<br />
Architektur, Bauingenieurwesen,<br />
Umweltingenieurwesen<br />
sowie bei geeigneter Qualifikation<br />
auch Absolventen gleichwertiger <strong>Studiengänge</strong>, denen je<br />
nach Vorkenntnissen Fachwissen <strong>aus</strong> den jeweils anderen<br />
Fachrichtungen gezielt und vertieft vermittelt wird. Die<br />
Besonderheit ist die fachübergreifende, interdisziplinäre<br />
Lehre der erforderlichen Fähigkeiten im <strong>Bereich</strong> des energieeffizienten<br />
und nachhaltigen Bauens. Dies geschieht in<br />
einer inhaltlich integrierten Weise, die Zusammenhänge<br />
erkennbar werden lässt und sich die Synergieeffekte einer<br />
fachübergreifenden Ausbildung nutzbar macht, die zu<br />
einer effektiven Umsetzung von energieeffizientem und<br />
nachhaltigem Bauen notwendig sind.<br />
Master ClimaDesign<br />
Der weiterbildende Masterstudiengang ClimaDesign<br />
der TUM, getragen von der Fakultät für Architektur,<br />
dient der fachlich spezialisierten Vertiefung und wissenschaftlichen<br />
Erweiterung im <strong>Bereich</strong> des energieeffizienten<br />
Planen und Bauens, der Bauklimatik und der<br />
architektonischen Gestaltungsqualität und bereitet auf<br />
Schlüsselpositionen in der beruflichen Praxis, sowie in<br />
Forschung und Entwicklung auf nationaler und internationaler<br />
Ebene vor. Der notwendige Hintergrund<br />
dieses weiterbildenden Studiengangs ist, dass bei der<br />
Planung von Gebäuden die Komplexität seit <strong>dem</strong> Ende<br />
des 20. Jahrhunderts stetig zugenommen hat. Politische<br />
und gesetzliche Vorgaben zur Optimierung der Energieeffizienz,<br />
zur stärkeren Nutzung erneuerbarer Energien,<br />
aber auch gesellschaftliche Anforderungen an<br />
den Klima- und Ressourcenschutz prägen das heutige<br />
Bauwesen. Dies erfordert interdisziplinär <strong>aus</strong>gebildete<br />
Ingenieure im <strong>Bereich</strong> des nachhaltigen Bauens, damit<br />
diese als Schnittstellen zwischen den am Bau beteiligten<br />
Disziplinen agieren können.<br />
Im Mittelpunkt des Masterstudiengangs steht die<br />
Vermittlung von vernetzten und systemorientierten<br />
Denk- und Arbeitsweisen. Dies ist erforderlich, um die<br />
Abhängigkeiten und Synergien zwischen den Faktoren<br />
Standort, Nutzung, Gebäudegeometrie, Fassadengestaltung,<br />
<strong>Gebäudetechnik</strong>, lokale Energiepotenziale<br />
und Bauphysik aufeinander abzustimmen und in eine<br />
sinnvolle Beziehung zueinander zu bringen. Ziel ist es,<br />
Architektur und Technik nicht wie derzeit in der Praxis<br />
üblich, seriell und unabhängig von einander zu planen,<br />
sondern eine aufeinander abgestimmte Einheit zu bilden,<br />
welche auf den individuellen Standort reagiert und lokale<br />
Potenziale nutzt.<br />
Warum sollte man ihrer Meinung nach als Student Ihre<br />
Hochschule wählen?<br />
Die TUM zählt zu den besten Universitäten Europas. Spitzenleistungen<br />
in Forschung und Lehre, Interdisziplinarität<br />
und Talentförderung zeichnen sie <strong>aus</strong>. Dazu kommen<br />
starke Allianzen mit Unternehmen und mit wissenschaftlichen<br />
Einrichtungen auf der ganzen Welt. Die TUM ist<br />
eine der drei ersten Exzellenz-Universitäten Deutschlands.<br />
Im internationalen Shanghai-Ranking (ARWU) verteidigte<br />
sie 2013 ihren Spitzenplatz unter den deutschen Universitäten.<br />
Beide oben genannten <strong>Studiengänge</strong> sind international<br />
<strong>aus</strong>gerichtet und ermöglichen die Vernetzung<br />
der Studierenden auf internationaler Ebene.<br />
178
FACHSTUDIUM<br />
Wie kommt Ihrer Hochschule die Lage in der bayerischen<br />
Hauptstadt zugute?<br />
München ist die drittgrößte Stadt Deutschlands und zu<strong>dem</strong><br />
sehr attraktiv aufgrund der guten Infrastruktur. Wissenschaftler<br />
und Studierende kommen gerne nach München, da zusätzlich<br />
zu <strong>dem</strong> her<strong>aus</strong>ragenden Angebot der TUM die Stadt<br />
vielseitige Kultur- und Freizeitangebote bietet. Darüber hin<strong>aus</strong><br />
bestehen gute Aussichten auf Arbeitsplätze für Ingenieure<br />
und Aka<strong>dem</strong>iker am Technologiestandort München. Zu<strong>dem</strong><br />
haben viele Industrieverbände ihren Sitz in München, wodurch<br />
häufig auch eine enge Zusammenarbeit mit der TUM besteht.<br />
Wie bereiten Sie die Studierenden auf das spätere<br />
Berufsleben vor?<br />
Das vermittelte Wissen erlaubt es den Absolventen der<br />
Masterstudiengänge, ihr neu erworbenes Fachwissen<br />
in führender Weise als integriertes Mitglied in einem<br />
der etablierten Ingenieurberufe anzuwenden, um hier<br />
besonders energieeffiziente und nachhaltige Siedlungen,<br />
Infrastruktursysteme oder Projekte im <strong>Bereich</strong> Hoch- und<br />
Tiefbau zu entwickeln und zu realisieren.<br />
Beispiel: Interdisziplinäres Projekt im Masterstudiengang<br />
ENB<br />
In <strong>dem</strong> gemeinsamen Projekt wird in interdisziplinären Teams<br />
gezielt an aktuellen Fragestellungen <strong>aus</strong> der Forschung<br />
und Wirtschaft zusammen gearbeitet. Es werden Themen<br />
aufgegriffen, die der Komplexität einer nachhaltigen und<br />
energieeffizienten Planung und Entwicklung eigenständiger<br />
und projektspezifischer Lösungsansätze in der gestaltbaren<br />
Umwelt gerecht werden. Gefördert wird dabei die Schnittstelle<br />
zwischen den Denk- und Herangehensweisen der<br />
einzelnen Disziplinen. Das Verständnis und die Diskussion<br />
bilden zukünftig die Grundlage für nachhaltige Planungen.<br />
In welchen <strong>Bereich</strong>en arbeiten Ihre Absolventen<br />
üblicherweise?<br />
• Ingenieur-, Architektur- und Planungsbüros, Bauunternehmen,<br />
Forschung, Technische Verwaltung von<br />
Bund, Ländern und Kommunen<br />
• Vermittlung der erforderlichen Fähigkeiten im energieeffizienten<br />
und nachhaltigen Planen, Bauen, Betreiben<br />
und Rückbauen<br />
• Neues eigenständiges Tätigkeitsbild<br />
• Schnittstelle zwischen klassischem Bauingenieur / Architekt<br />
und Umweltingenieur<br />
• Führende Position in einem der etablierten Ingenieurberufe<br />
• Beratende, planende und koordinierende Funktion im<br />
energieeffizienten und nachhaltigen Planen, Bauen,<br />
Betreiben und Rückbauen<br />
• Erarbeitung neuer räumlich-struktureller, technischer<br />
und konstruktiver Lösungen für energieeffiziente und<br />
nachhaltige Siedlungen und Gebäude unter Beachtung<br />
der hierfür notwendigen Infrastruktureinrichtungen<br />
wie Energieversorgung, Wasserver- und Entsorgung<br />
sowie Verkehrswege unter Berücksichtigung architektonischer,<br />
klimatischer und energetischer Aspekte<br />
Was ist Ihr Forschungsschwerpunkt?<br />
Die Forschungsfelder beinhalten wesentliche Grundlagenthemen<br />
einer nachhaltigen Stadt- und Gebäudeplanung<br />
und den hiermit in Verbindung stehenden Energie-,<br />
Stoff- und Verkehrsströmen.<br />
Gebäudebezogen werden architektonische Fragen nach<br />
Typus, Topos, Tektonik und Textur erweitert um die Aspekte<br />
des lokalen Klimas und des Energieeinsatzes. Die Beachtung<br />
der lokalen Verhältnisse wie Klima, Topografie, Geologie, Infrastruktur,<br />
und die Verwendung von erneuerbaren Energien<br />
und Materialien stehen im Vordergrund der Untersuchungen.<br />
Das Erarbeiten von Wissen im <strong>Bereich</strong> der funktionalen, technischen<br />
und gestalterischen Zusammenhänge des ressourcenschonenden<br />
Bauens ist Grundbedingung. Hierzu ist die<br />
Kenntnis entsprechender Entwicklungen<br />
im <strong>Bereich</strong> der Bau- und Anlagentechnik,<br />
der Gebäude- und Solartechnik, sowie<br />
der Möglichkeiten der Simulation von<br />
Energie-, Verkehrs- und Stoffströmen<br />
von großer Bedeutung. In den Vordergrund<br />
treten Konzepte und Strategien,<br />
die zu einem angemessenen Einsatz von<br />
Technik in Architektur, Stadt und Landschaft führen. Dies<br />
erfordert eine gesamtheitliche Betrachtung, die ökonomische<br />
Fragestellungen einschließt.<br />
Forschende Einrichtungen der TUM zu diesen Themen:<br />
• Munich School of Engineering/TUM.Energy<br />
• Lehrstuhl für Lehrstuhl für Bau klimatik und H<strong>aus</strong>technik<br />
INFO<br />
Hochschule:<br />
Bundesland:<br />
Studiengang:<br />
Studiendauer<br />
(Regelstudienzeit):<br />
Abschluss:<br />
Zielgruppe:<br />
Technische Universität München<br />
Bayern<br />
Master Studium energieeffizientes und<br />
nachhaltiges Bauen<br />
LINKTIPP<br />
www.enpb.bgu.tum.de<br />
M.Sc. Energieeffizientes und<br />
Nachhaltiges Bauen<br />
4 Semester<br />
Master of Science (M.Sc.)<br />
Bachelorabsolventen, schwerpunktmäßig <strong>aus</strong> den<br />
Fachbereichen Architektur, Bauingenieur- und Umweltingenieurwesen<br />
sowie verwandte <strong>Studiengänge</strong><br />
Berufsperspektiven: Die Arbeitsfelder erstrecken sich von <strong>dem</strong> Einsatz in<br />
der Forschung über Planungs-, Architektur- und Ingenieurbüros<br />
sowie Bauunternehmen bis zur technischen<br />
Verwaltung von Bund, Ländern und Kommunen, sowohl<br />
auf nationaler als auch auf internationaler Ebene.<br />
179
FACHSTUDIUM<br />
• Lehrstuhl für Bauphysik<br />
• Lehrstuhl für Bauprozessmanagement und Immo bilienent<br />
wicklung<br />
• Lehrstuhl für energieeffizientes und nachhaltiges<br />
Planen und Bauen<br />
• Lehrstuhl für Holzbau und Bau konstruktion<br />
• Zentrum für nachhaltiges Bauen<br />
• Zentrum Stadtnatur und Klima anpassung<br />
• Cradle to Cradle<br />
INFO<br />
Hochschule:<br />
Bundesland:<br />
Studiengang:<br />
Studiendauer<br />
(Regelstudienzeit):<br />
Abschluss:<br />
Zielgruppe:<br />
CLIMADESIGN<br />
Technische Universität München<br />
Bayern<br />
Master Studium ClimaDesign<br />
4 Semester<br />
Master of Science (M.Sc.)<br />
ClimaDesign richtet sich an bereits berufstätige Architekten<br />
und Ingenieure als Weiterbildungsangebot, sowie<br />
an Absolventen der Fachrichtungen Architektur, Bauingenieurwesen,<br />
Maschinenbau, Versorgungstechnik,<br />
Elektrotechnik und Physik mit mindestens einem Jahr<br />
Berufserfahrung.<br />
Berufsperspektiven: Die Absolventen sind in der Lage während des gesamten<br />
Planungsprozesses nachhaltig mitzuwirken und ganzheitlich<br />
zu beraten, angefangen bei der Konzeptionsphase bis<br />
hin zur Detailoptimierung eines Gebäudes. In der Praxis<br />
bilden sie damit die notwendige Schnittstelle zwischen<br />
Architekt, Bauherr und weiteren Fachplaner.<br />
für energieeffizientes und nachhaltiges Planen und Bauen<br />
vom Verein für Bauforschung und Berufsbildung des Bayerischen<br />
Bauindustrieverbands gemeinsam mit der TUM ins<br />
Leben gerufen wurde, wodurch eine unmittelbare Kommunikation<br />
von Forschung, Lehre und Praxis sichergestellt<br />
wird. Zu<strong>dem</strong> existiert mit der Projektplattform Energie, die<br />
am Zentrum für nachhaltiges Bauen angegliedert und eine<br />
Kooperation zwischen der TUM und <strong>dem</strong> Bayerischen Bauindustrieverband<br />
e.V. ist, eine Plattform, die <strong>dem</strong> gegenseitigen<br />
Gedanken-, Wissens- und Erfahrungs<strong>aus</strong>t<strong>aus</strong>ch beider Partner<br />
mit ihren jeweiligen Tätigkeitsschwerpunkten in den <strong>Bereich</strong>en<br />
Baupraxis, Forschung und Lehre dient.<br />
Wie setzt sich Ihr Angebot von denen anderer Studienorte<br />
ab?<br />
Die genannten <strong>Studiengänge</strong> gibt es in keiner vergleichbaren<br />
Form an einem anderen deutschen Studienort.<br />
Wie werden sich Ihre <strong>Studiengänge</strong> in der Zukunft<br />
entwickeln?<br />
Aufgrund der stetig steigenden Bewerberzahlen und positiven<br />
Resonanz der Studierenden wird das Studien angebot<br />
weiter wachsen und durch den ständigen Wissenstransfer <strong>aus</strong><br />
aktuellen Forschungsprojekten und Entwicklungen <strong>aus</strong> der<br />
Praxis bereichert werden. Zu<strong>dem</strong> wird eine weitergehende<br />
Internationalisierung in der Lehre stattfinden, denn ab <strong>dem</strong><br />
Jahr 2017 wird Eng lisch die primäre Unterrichtssprache sein.<br />
LINKTIPP<br />
www.climadesign.de<br />
Wie viel Kontakt haben Sie mit Firmen<br />
<strong>aus</strong> der Praxis?<br />
Ist vom jeweiligen Forschungsthema<br />
abhängig. Häufig finden Forschungsprojekte<br />
auf Landes-, Bundes- und EU-Ebene<br />
jedoch in enger Zusammenarbeit mit<br />
Unternehmen statt. Hierbei ist besonders<br />
zu beachten, dass der Stiftungslehrstuhl<br />
Die Antworten auf die einzelnen Fragen setzen sich zusammen<br />
<strong>aus</strong> Antworten von Prof. Lang und bereits vorhandenen<br />
Textb<strong>aus</strong>teinen der Homepage der TUM, des Lehrstuhls<br />
für energieeffizientes und nachhaltiges Planen und Bauen,<br />
des Lehrstuhls für Bauklimatik und H<strong>aus</strong>technik, des Zentrums<br />
für nachhaltiges Bauen, der Projektplattform Energie<br />
und der Broschüre „Inter disziplinärer Masterstudiengang<br />
Energieeffizientes und nachhaltiges Bauen (M.Sc.)“.<br />
Werdegang Prof. Dr.-Ing. Werner Lang<br />
Seit 2010: Univ.-Prof. für energieeffizientes und nachhaltiges Planen<br />
und Bauen, TUM – eine Stiftung der Bayerischen Bauindustrie; Leiter<br />
des Zentrums für nachhaltiges Bauen der TUM; Direktor des Oskar von<br />
Miller Forums, München<br />
2009-2010: Direktor des ‚Center for Sustainable Development’ an der UTSoA<br />
2008-2010: Associate Professor für<br />
Nachhaltiges Planen und Bauen an<br />
der ‚University of Texas at Austin<br />
KONTAKT<br />
School of Architecture’ (UTSoA)<br />
Prof. Dr.-Ing. Werner Lang<br />
Lehrstuhl für energieeffizientes und<br />
nachhaltiges Planen und Bauen<br />
Sekretariat: Jutta Bergmann<br />
Raum 2221, Arcisstr. 21, 80333 München<br />
Tel.: +49 89 289-23990 Fax: +49 89 289-23991<br />
E-Mail: jutta.bergmann@tum.de<br />
2006: Gründung des Architekturbüros<br />
Lang Hugger Rampp GmbH<br />
Architekten, München<br />
2001-2007: Lehrbeauftragter für<br />
‚Sonderthemen bei Fassadenkonstruktionen‘<br />
und ‚B<strong>aus</strong>toffkunde‘ an<br />
der, Fakultät für Architektur, TUM<br />
2001-2006: Architekturbüro Werner Lang, München<br />
2000: Promotion zum Dr.-Ing. an der TUM; Pro motionspreis des Bundes<br />
der Freunde der TUM<br />
1994-2001: Wissenschaftlicher Assistent am Lehrstuhl für Gebäudetechnologie,<br />
Prof. Dr. Thomas Herzog, Fakultät für Architektur, TUM<br />
seit 1993: Mitglied der Bayerischen Architektenkammer<br />
1990-1994: Mitarbeit im Architekturbüro Kurt Ackermann + Partner, München<br />
1990: M.Arch.II (UCLA), Award for Best Thesis der UCLA School of Architecture<br />
and Urban Planning<br />
1988-1990: Fulbright Stipendiat,University of California at Los Angeles (UCLA)<br />
1988: Diplom (Hans Döllgast Preis) an der TUM<br />
1985/86: Auslandsstudium an der Architectural Association, London<br />
1982-1988 Studium der Architektur an der TUM<br />
180
FACHSTUDIUM<br />
Wie haben Sie sich für Ihren Studiengang<br />
entschieden?<br />
Nach Abschluss meines Erststudiums<br />
der Energie- Gebäude-<br />
und Umwelttechnik an der<br />
Fachhochschule Münster waren<br />
mir im Wesentlichen zwei Dinge<br />
wichtig. Auf der einen Seite wollte<br />
ich meine dort erworbenen<br />
Kl<strong>aus</strong> Mindrup<br />
Kenntnisse im <strong>Bereich</strong> der Gebäudeenergietechnik<br />
vertiefen, was in direkter Konsequenz<br />
bedeutet hätte, den dort angebotenen konsekutiven<br />
Master zu belegen. Auf der anderen Seite haben mich<br />
stets die Schnittstellen zu den anderen am Bau beteiligten<br />
Akteuren interessiert. Insbesondere die Zusammenarbeit<br />
mit Studierenden des Bauingenieurwesens und<br />
der Architektur im Rahmen eines vom VDI <strong>aus</strong>gelobten<br />
studentischen Wettbewerbs „Integrale Planung“ hat<br />
mich in meiner Entscheidung bestärkt. Ich wollte meine<br />
berufliche Zukunft dahingehend <strong>aus</strong>zurichten, in der<br />
interdisziplinären Planung von Bauprojekten tätig zu sein.<br />
Hierfür wollte ich mich vor allem im <strong>Bereich</strong> des Bauprozessmanagement<br />
fortbilden, aber auch mein Verständnis<br />
über die Arbeitsweise der Architekten und mein Wissen<br />
um konstruktive Erfordernisse am Bau erweitern.<br />
Der Master für energieeffizientes und nachhaltiges<br />
Bauen bietet ein breites Lehrangebot der Fakultäten Bau<br />
Geo Umwelt, der Architektur sowie einigen weiteren Fachgebieten<br />
und fordert eine intensive Zusammenarbeit mit<br />
Studierenden mit unterschiedlichsten Hintergründen. Nach<br />
meiner damaligen Erwartung konnte ich so meinen individuellen<br />
fachlichen Schwerpunkt <strong>aus</strong>prägen und gleichzeitig<br />
Teamfähigkeit, Kreativität und die Fähigkeit, komplexen<br />
Aufgaben lösungsorientiert zu begegnen, trainieren.<br />
Nach welchen Kriterien haben Sie Ihre Hochschule<br />
<strong>aus</strong>gewählt?<br />
Primär stand das inhaltliche Angebot der Lehre im Vordergrund.<br />
Der zweite wichtige Punkt war, dass durch<br />
das Studium und durch eine mögliche Beschäftigung im<br />
Anschluss der Kontakt zu diversen Unternehmen in der<br />
Wirtschaft hergestellt werden soll.<br />
Ist es für Sie wichtig in München zu studieren?<br />
Der alpine Bergsport hat mich seit der Kindheit begeistert.<br />
Die Aussicht für die kommenden Jahre in der Bayerischen<br />
Landeshauptstadt zu studieren und zu leben,<br />
war der Entscheidung an die TUM zu gehen natürlich<br />
nicht abträglich.<br />
Was genießen Sie am meisten an Ihrem Studium?<br />
Das Angebot rund um das Studium und der Kontakt zu<br />
den Kommilitonen. Gerade während vieler abendlich<br />
stattfindender Vorträge bei Stammtischen oder Exkursionen,<br />
privat organisiert oder von der Uni angeboten,<br />
kann über Ideen, Probleme und Wünsche mit den<br />
Mitstudierenden geredet und diskutiert werden. Ich<br />
glaube, dass die enge Gemeinschaft der Studierenden<br />
untereinander, die in den vergangenen zwei Jahren<br />
entstanden ist, eines der wertvollsten Dinge ist, die<br />
wir <strong>aus</strong> <strong>dem</strong> Master mit in die berufliche Zukunft<br />
nehmen können.<br />
Was möchten Sie beruflich erreichen?<br />
Mit <strong>dem</strong> Abschluss des Masterstudiengangs für energieeffi<br />
zientes und nachhaltiges Bauen als Basis, steht uns eine<br />
breite Fassette an beruflichen Möglichkeiten offen. Persönlich<br />
ist mit wichtig dass ich, wenn ich in einigen Jahrzehnten<br />
auf meine berufliche Tätigkeit zurückblicke, die bebaute<br />
Umwelt mitgeprägt und einen bleibenden Wert für die<br />
Generationen nach uns geschaffen habe.<br />
Wie stellen Sie sich Ihre künftige Arbeit vor?<br />
Der Job in <strong>dem</strong> ich arbeiten werde, sollte ein hohes<br />
Maß an Eigenverantwortung mit sich bringen. Wichtig<br />
ist mir, dass das Tätigkeitsfeld nicht auf ein thematisch<br />
isoliertes Detail beschränkt ist, sondern ein System als<br />
Ganzes behandelt.<br />
Werdegang Kl<strong>aus</strong> Mindrup<br />
Seit 2014: Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Holzbau und<br />
Baukonstruktion, Arbeitsschwerpunkte: Gebäudeenergietechnik und<br />
Integrale Holzbauplanung<br />
2011-2013: Masterstudium des energieeffizienten und nachhaltigen<br />
Bauens an der Technischen Universität München<br />
2008-2011: Bachelorstudium der Energie- Gebäude- und Umwelttechnik<br />
an der Fachhochschule Münster<br />
2002-2006: Handwerkliche Ausbildung zum Elektroinstallateur<br />
KONTAKT<br />
Kl<strong>aus</strong> Mindrup, M.Sc.<br />
Lehrstuhl für Holzbau und<br />
Baukonstruktion<br />
Arcisstraße 21, 80333 München<br />
Tel.: +49 89 289 22097<br />
k.mindrup@tum.de<br />
181
WISSENSWERT<br />
Team Erfurt von links nach rechts: David Trampe, Philipp Bauer, Sonja Schwenkglenks, Sarah Hodum, Felicitas Bach, Timur Kolsuz, Philipp Kirchner,<br />
Claudia Lorenz,Sascha Emmert, Richard Ziegler, Benjamin Andreas, Benjamin Wendrich, es fehlt: Andreas Beck.<br />
Solar Decathlon Europe 2014<br />
Das Techstyle H<strong>aus</strong> der Erfurter Fachhochschule,<br />
der Rhode Island School of Design und der<br />
Brown University<br />
1. Einführung<br />
Wie der Titel bereits erahnen lässt, ist der Solar Decathlon<br />
ein Wettbewerb, bei <strong>dem</strong> sich Studierende <strong>aus</strong><br />
einer Riege von internationalen Hochschulen, in zehn<br />
Disziplinen messen. Der renommierte Studentenwettbewerb<br />
wurde 2002 in den USA gegründet und findet<br />
in diesem Jahr zum dritten Mal in Europa statt. Die<br />
Her<strong>aus</strong>forderung liegt darin, ein sorlarbetriebenes<br />
H<strong>aus</strong> zu entwerfen und dies 1:1 zu realisieren. Nach<br />
2010 und 2012 in Madrid, wird der Wettbewerb nun in<br />
der Cité du Soleil, vor historischer Kulisse in Versailles<br />
stattfinden. 20 Teams <strong>aus</strong> 16 verschiedenen Nationen<br />
werden zehn Tage im Juni ihren Wettbewerbsbeitrag<br />
aufbauen, präsentieren und sich gegen ihre Konkurrenten<br />
behaupten müssen.<br />
Wir haben für den Wettbewerb ein elegantes, textiles<br />
H<strong>aus</strong> entwickelt, das trotz der innovativen, unkonventionellen<br />
Materialwahl den Passivh<strong>aus</strong>standard erreicht.<br />
Wir, das sind Studierende der Rhode Island School<br />
of Design und der Brown University, beheimatet in<br />
Providence USA, sowie der Fachhochschule Erfurt.<br />
Hier fällt bereits die erste Besonderheit unseres<br />
Teams auf. Als internationales Team stehen wir vor<br />
einigen Her<strong>aus</strong>forderungen. Alles begann 2012, als die<br />
Bewerbungsphase für den Solar Decathlon 2014 anlief.<br />
Ein Team <strong>aus</strong> Mitgliedern aller drei Hochschulen tat sich<br />
zusammen, um einen gemeinsamen Entwurf auf die<br />
Beine zu stellen. Bereits hier wurde deutlich, dass der<br />
Wettbewerb eine einzigartige Möglichkeit ist und sich<br />
gerade die außergewöhnliche Vielfalt des Teams sehr<br />
schnell zu einem großen Vorteil entwickeln könnte.<br />
Ingenieure, Architekten, Filmstudenten, Industriedesigner,<br />
Möbeldesigner und Textilstudenten treffen<br />
für gewöhnlich während des Regelstudiums selten<br />
oder gar nicht aufeinander, doch der Wettbewerb<br />
erlaubte es uns, die fachlichen Grenzen zu überschreiten<br />
und ein interdisziplinäres Zusammenarbeiten<br />
zu erproben.<br />
182
WISSENSWERT<br />
Trotz der nicht unerheblichen Hindernisse wie Sprache<br />
und Zeitverschiebung war es uns stets möglich, den<br />
Kontakt zwischen den Kontinenten aufrecht zu halten,<br />
unser Konzept in vielerlei Hinsicht voranzutreiben und<br />
die Leidenschaft und Verbundenheit des Teams mit<br />
unserem Projekt auf höchstem Niveau zu halten. Denn<br />
von Anfang an war klar, dass die Idee eines textilen,<br />
energie effizienten H<strong>aus</strong>es den Kern und die Stärke des<br />
Entwurfs darstellt und ein unglaubliches Potential besitzt.<br />
Es ist sehr spannend, bereits während des Studiums<br />
einmal die Möglichkeit zu haben, vom ersten<br />
Entwurfskonzept bis zur Realisierung an <strong>dem</strong> Projekt<br />
mitzuwirken. Auch die Zusammenarbeit mit zwei<br />
renommierten amerikanischen Universitäten, der<br />
dadurch entstehende Aust<strong>aus</strong>ch und der letztlich<br />
stattfindende internationale Wettbewerb in Versailles<br />
sind eine wichtige und positive Erfahrung, auch für die<br />
weitere Berufslaufbahn.<br />
Was wir mit diesen Möglichkeiten entworfen haben,<br />
ist unser „Techstyle H<strong>aus</strong>“ (Bild 1), dessen Entwicklung<br />
und Funktionsweise wir im vorliegenden Beitrag <strong>aus</strong>führlich<br />
schildern werden.<br />
Bild 1: Außenrendering in Boisbuchet, Frankreich.<br />
2. Wie entstand der Entwurf?<br />
Bereits vor der Bewerbung für den Solar Decathlon<br />
Europe 2014 (SDE 2014), war es zur Zusammenarbeit<br />
der FH Erfurt (FHE) und der Rhode Island School of<br />
Design (RISD) gekommen. Durch die jahrelange Arbeit<br />
und Erfahrung der RISD im <strong>Bereich</strong> Textildesign und<br />
der guten technischen und praxisnahen Ausbildung<br />
der FHE wurde schnell die Idee zu einem H<strong>aus</strong> <strong>aus</strong> Textil<br />
geboren. Aus der Idee entwickelte sich das Konzept zum<br />
Techstyle H<strong>aus</strong>. Um auch die Ingenieuraufgaben dieses<br />
Projektes bewältigen zu können, wurde die Brown University<br />
mit in das Projekt eingebunden.<br />
Nach der Zulassung zum SDE 2014 im Dezember 2012,<br />
kam es Anfang 2013 zum ersten Zusammentreffen der<br />
deutschen und amerikanischen Studenten in Erfurt. Bei<br />
diesem Workshop arbeiteten rund 30 Studenten beider<br />
Länder Hand in Hand und bildeten so die Basis für das<br />
Team „Inside Out“.<br />
Das Ergebnis dieses ersten Workshops waren drei<br />
grundsätzlich unterschiedliche Ansätze. Ein „herkömmliches“<br />
H<strong>aus</strong> mit einer textilen Hülle, eine Freiform und<br />
eine modulare Variante. Jeder dieser Entwürfe war ein<br />
Resultat <strong>aus</strong> Modellbau, freiem Experimentieren und<br />
der Arbeit mit digitalen Werkzeugen. Beim Entwerfen<br />
mit Textilien oder Membranen hat sich der Modellbau<br />
als unabdingbare Herangehensweise bewährt. Schließlich<br />
entschieden wir uns für die modulare Variante - und<br />
begaben uns auf Sponsorensuche.<br />
Bild 2: Sponsorentreffen in Erfurt.<br />
Bild 3: The Tube (Entwurf Erfurt Sommer 2013).<br />
Bild 4: The Wave (Entwurf Erfurt Sommer 2013).<br />
183
WISSENSWERT<br />
Bild 5: Entwurf der Amerikanischen Studierenden Sommer 2013.<br />
Bild 6: Ergebnis des Sommerworkshops 2013 in Providence.<br />
PAVILLION MANUFACTURED SOLAR ARRAY<br />
(MONOCRYSTALLINE PHOTOVOLTAIC<br />
MODULES LAMINATED TO VINYL SKIN)<br />
SHEERFILL EXTERNAL MEMBRANE<br />
SUSPENDED INSULATION CAVITY<br />
BELOW STRUCTURAL FRAME<br />
Dafür wurden im März mehrere Vertreter möglicher<br />
Sponsoren zu einem ersten Treffen in die FH nach Erfurt<br />
eingeladen. Amerikanische und deutsche Studenten<br />
präsentierten den aktuellen Entwurf und in kleineren<br />
Gruppen wurde über die Realisierbarkeit und Lösungsansätze<br />
gesprochen (Bild 2).<br />
In den darauf folgenden Monaten entwickelten wir<br />
viele neue Entwurfsideen, die Kommunikation hierbei<br />
war jedoch durch die Zeitverschiebung erschwert. Wir<br />
stellten fest, dass regelmäßige Webkonferenzen und<br />
Mailverkehr unabdingbar waren. Zusätzlich reisten die<br />
Erfurter Studenten im Sommer 2013 nach Providence,<br />
wo ein weiterer Workshop stattfand.<br />
Von deutscher Seite wurden zwei Entwürfe präsentiert.<br />
Ein geradliniger „The Tube“ (Bild 3) und ein<br />
geschwungener „The Wave“ (Bild 4). Beide Entwürfe<br />
basieren auf einer Rahmenkonstruktion, welche mittels<br />
Auskreuzungen <strong>aus</strong> Stahlseilen und Abstandshaltern<br />
zwischen den Rahmen <strong>aus</strong>gesteift werden.<br />
„The Tube“ ist eine einfache modulare Weiterentwicklung<br />
des ursprünglichen Entwurfs. Er vereinfacht<br />
den Grundriss und reduziert die Räume auf einen<br />
Allraum mit eingestelltem Kern, der die anfallende<br />
Technik beinhaltet. Grundidee war, dass der Kern als<br />
Maschine im Kontrast zur weichen Hülle des Gebäudes<br />
steht. Diese Wirkung sollte durch ein Sonnensegel,<br />
bestehend <strong>aus</strong> Solarkollektoren oberhalb des Kerns,<br />
verstärkt werden.<br />
Diese Grundgedanken wurden für „The Wave“<br />
beibehalten, jedoch wurde die Flexibilität des Textils<br />
genutzt, um verschiedene Raumhöhen zu generieren.<br />
Beispielsweise hat der Eingangsbereich eine geringere<br />
Raumhöhe als der Wohnraum.<br />
Der Entwurf der amerikanischen Studenten nutzte<br />
ebenfalls die Flexibilität des Textils, um die Hülle frei zu<br />
formen. Hierbei folgte die Neigung jedoch der Sonnen-<br />
INTERIOR TEXTILE SKIN<br />
DECK, FLOOR, CORE ASSEMBLY<br />
0 0,5m 1,5m 2,5m<br />
Bild 7: Explosionsaxonometrie der Konstruktion.<br />
Bild 8: Der Grundriss des Techstyle H<strong>aus</strong>es.<br />
184
WISSENSWERT<br />
einstrahlung, da das Textil mit flexiblen Photovoltaik-<br />
Modulen versehen werden sollte (Bild 5).<br />
Als Ergebnis des Sommerworkshops entstand ein Entwurf,<br />
der die positiven Eigenschaften der verschiedenen<br />
Entwürfe vereint (Bild 6): die Rahmenkonstruktion, die<br />
weiche Gebäudehülle, die Zonierung des Grundrisses,<br />
der Kern als Maschine, sowie eine Dachneigung für<br />
optimale solare Einträge.<br />
3. Was kann die Form?<br />
Die Hülle des Techstyle H<strong>aus</strong>es besteht <strong>aus</strong> einer äußeren<br />
Membran als Wetterschutz mit flexiblen PV-Modulen,<br />
einer dämmenden Schicht und einem inneren Textil.<br />
Die tragende Funktion wird dabei durch die in die Hülle<br />
integrierten Stahlrahmen übernommen (Bild 7). Dies<br />
ermöglicht es, dass die Form optimal an die Sonneneinstrahlung<br />
eines französischen Sommers angepasst<br />
ist. So ergeben sich zwei Wölbungen, die den freien<br />
Grundriss strukturieren und eine ideale Luftzirkulation<br />
ermöglichen. Der Grundriss (Bild 8) kennzeichnet<br />
sich durch einen zentralen Kern, um den herum sich<br />
ein Allraum anordnet. Darin befindet sich im Norden<br />
der Schlafbereich für bis zu vier Personen. Dieser kann<br />
durch Schiebeelemente vom Wohnbereich im Süden<br />
abgetrennt werden (Bild 9). Eine Kochinsel erweitert die<br />
am Kern angesiedelte Küche und grenzt an den großzügigen<br />
Essplatz. Bad, Küche, Dusche und Abstellraum<br />
bilden zusammen den Funktionskern.<br />
Eine Wohnraumerweiterung ist möglich auf <strong>dem</strong><br />
Kern, der nicht bis an die innere Membran ragt: ein<br />
Loft – hier kann ein weiterer Schlafplatz entstehen,<br />
entspannt, oder gelesen werden. Der Funktionskern<br />
trennt sich zusätzlich vom Technikkern (Mec-Box),<br />
wodurch ein Durchgang im Norden entsteht, der den<br />
Duschbereich erweitert und nach Bedarf geöffnet oder<br />
geschlossen werden kann. Die Mec-Box selbst stößt <strong>aus</strong><br />
der Nordfassade her<strong>aus</strong> und vermindert dadurch die<br />
Lärmbelästigung durch sämtliche technische Anlagen,<br />
die darin Platz finden.<br />
4. Was ist neu?<br />
Was das H<strong>aus</strong> besonders macht, ist in erster Linie die<br />
textile Außenhülle und die geschwungene Form (Bild<br />
10), doch was bringt es Neues mit sich?<br />
Zunächst wurde das H<strong>aus</strong> traditionell in Richtung<br />
Nord-Süd <strong>aus</strong>gerichtet. Dadurch wird ermöglicht, dass<br />
die Hülle einmal von Ost nach West spannt und somit<br />
nicht nur das ‚Dach‘, sondern auch die ‚Wand‘ bildet.<br />
Damit gehen hohe Anforderungen an diese Hülle einher.<br />
Sie ist eine Neuentwicklung, deren äußeres Textil<br />
Bild 9: Innenperspektive mit Blick ins Grüne.<br />
Bild 10: Modell von der Süd-West-Seite.<br />
als Wetterschutz dient und über PV-Module solare<br />
Energie umwandelt, während das innere Textil einen<br />
angenehmen Wohnkomfort garantiert und die Akustik<br />
reguliert. Dazwischen entsteht eine Schicht, in der sich<br />
nicht nur die tragenden Stahlrahmen befinden, sondern<br />
auch die Dämmebene. Hier war wichtig, dass sich die<br />
Dämmung der Form anpassen kann, weshalb wir nun<br />
eine Glaswolldämmung mit Fiberglas zwischen ein Netz<br />
<strong>aus</strong> ‚strappings‘ gespannt haben.<br />
Die Form selbst ermöglicht es, dass die PV-Module<br />
ideal der Sonne entgegen <strong>aus</strong>gerichtet sind und sie bietet<br />
die Chance, dass der freie Grundriss strukturiert wird.<br />
Eine neue Entwicklung ist auch der Kern, der durch<br />
die Teilung in seiner Größe gebrochen wird, jedoch<br />
weiterhin sehr kurze Leitungswege garantiert und<br />
185
WISSENSWERT<br />
Bild 11: Die Lüftungsanlage für das Techstyle H<strong>aus</strong>.<br />
einige Pavillons namhafter Architekten. In diesem Sommer<br />
wird das Techstyle H<strong>aus</strong> im Rahmen eines solchen<br />
Workshops aufgebaut, um in Zukunft den Workshopteilnehmern<br />
als Unterkunft zu dienen. Unser H<strong>aus</strong> wird also<br />
weit über die Grenzen seines zukünftigen Standortes<br />
hinweg die Idee des nachhaltigen, energieeffizienten<br />
Bauens transportieren und erfahrbar machen.<br />
Bild 12: Montage der PV-Module.<br />
außer<strong>dem</strong> ebenfalls leicht zerlegbar und transportierbar<br />
ist. Die Lüftungs<strong>aus</strong>lässe befinden sich hierbei oberhalb<br />
des Kernes. Außer<strong>dem</strong> verstärkt die gewölbte Form des<br />
H<strong>aus</strong>es die Luftzirkulation und unterstützt somit die<br />
Belüftung des H<strong>aus</strong>es.<br />
Der textile Aufbau der Außenhaut ermöglicht die<br />
freie Form des Techstyle H<strong>aus</strong>es und macht es zu<strong>dem</strong><br />
leicht transportierbar, sowie schnell auf- und abbaubar.<br />
Nur zehn Container benötigen wir, um unser H<strong>aus</strong><br />
zu transportieren.<br />
Das macht es umso einfacher, das H<strong>aus</strong> nach <strong>dem</strong><br />
Wettbewerb in Versailles nach Lessac zu transportieren.<br />
In der dortigen Domaine de Boisbuchet finden Gestalterworkshops<br />
statt und auf <strong>dem</strong> Gelände stehen bereits<br />
4. Wie versorgt sich das H<strong>aus</strong> selbst?<br />
Da das Techstyle H<strong>aus</strong> während der zweiwöchigen,<br />
öffentlichen Wettbewerbsphase in Versailles u.a. in den<br />
Kategorien Energieeffizienz, elektrische Energiebilanz,<br />
Komfort und Nachhaltigkeit von einer Fachjury bewertet<br />
wird, wurde der Pavillon als Passivh<strong>aus</strong> konzipiert.<br />
Um die fünf Passivh<strong>aus</strong>kriterien Heizenergiebedarf<br />
< 15 kWh/m²a, Heizlast < 10 W/m², Luftdichtheit n50<br />
< 0,6/h, Primärenergiebedarf < 120 kWh/m²a und Übertemperaturhäufigkeit<br />
< 10 % erfüllen zu können, ist ein<br />
optimales Zusammenwirken von Gebäude, Gebäudehülle<br />
und technischen Geräten von höchster Bedeutung.<br />
Dies erforderte von Beginn an eine rege und konstruktive<br />
Kommunikation zwischen den verschiedenen Teammitgliedern.<br />
Das Ergebnis dieser Arbeit ist ein Gebäude,<br />
welches in der Lage ist, seinen Energiebedarf selbst<br />
zu decken und seinen Bewohnern dabei den höchst<br />
möglichen Komfort zu bieten.<br />
4.1 Mec-Box und Kern<br />
Das Herzstück des Pavillons bilden die sogenannte Mec-<br />
Box und der Funktionskern. Als „Maschine“ konzipiert<br />
186
WISSENSWERT<br />
werden alle technischen Geräte zu einer kompakten<br />
Einheit zusammengeführt. Die Mec-Box, ein sich vor<br />
der Nordfassade befindlicher hochgedämmter Technikraum,<br />
beinhaltet neben <strong>dem</strong> Warmwassertank<br />
und der Wärmepumpe die für ein Passivh<strong>aus</strong> wichtige<br />
Lüftungsanlage. Bad, Küche, Dusche und Abstellraum<br />
bilden zusammen den Funktionskern. Über die Decke<br />
dieses Kerns werden sowohl Lüftungs- als auch Wasserleitungen<br />
<strong>aus</strong> der Mec-Box in den Kern geführt. Das<br />
kompakte Design dieser beiden Einheiten spart nicht<br />
nur Leitungswege, sondern reduziert die Durchdringung<br />
der hochgedämmten Gebäudehülle auf ein Minimum.<br />
Zugleich hilft es Energieverluste zu reduzieren.<br />
Kreislauf bietet den Vorteil, dass die Räumlichkeiten im<br />
Falle von Kühlung und/oder Entfeuchtung nicht überlüftet<br />
werden müssen. Dadurch lässt sich Strom sparen<br />
und unerwünschte Wärmegewinne durch Öffnen der<br />
Fenster lassen sich verhindern. Durch den Einsatz von<br />
zwei Wärmepumpen kann zur selben Zeit Warmwasser<br />
produziert und das H<strong>aus</strong> gekühlt werden.<br />
Zuletzt besteht die Möglichkeit, an<br />
geeigneten Tagen über Öffnungsflügel<br />
in Nord- und Südfassade eine natürliche<br />
Belüftung zu erzeugen. In diesem Fall<br />
kann auf eine mechanische Belüftung<br />
verzichtet werden.<br />
LINKTIPP<br />
www.techstyleh<strong>aus</strong>.com<br />
4.2 Lüftungsanlage<br />
Die Lüftungsanlage für das Techstyle H<strong>aus</strong> wurde nach<br />
<strong>dem</strong> Prinzip herkömmlicher Passivhäuser konzipiert. Die<br />
Anlage Vitovent 300-F (Bild 11) der Firma Viessmann<br />
versorgt die Bewohner des H<strong>aus</strong>es mit <strong>aus</strong>reichend<br />
Frischluft. Um dies zu gewährleisten, sind mehrere<br />
CO 2<br />
Sensoren im Raum verteilt. Über vier Zuluftdüsen<br />
wird die gefilterte Frischluft im Raum gleichmäßig<br />
verteilt. Gleichzeitig sorgen drei weitere Düsen dafür,<br />
dass die verbrauchte Luft abgesaugt wird. Diese wird<br />
dazu genutzt, die kühlere Frischluft zu erwärmen. Der<br />
Wärmerückgewinnungswert liegt hier bei 84,5 %. Um<br />
die Anlage möglichst flexibel nutzen zu können, kann<br />
diese Luftmengen zwischen 85 m³ - 216 m³ pro Stunde<br />
bewegen und benötigt dabei maximal 175 W Strom.<br />
Durch diese Flexibilität können z. B. Spitzen während<br />
des Wettbewerbes abgedeckt werden.<br />
Damit das H<strong>aus</strong> auch während sehr kalter Tage ein<br />
angenehmes Wohnklima bietet, wurde die Vitovent<br />
300-F mit der Vitocal 242-S (Bild 11) kombiniert. Die<br />
Vitocal 242-S ist eine Split-Wärmepumpe mit integrierter<br />
Solarfunktion zur solaren Trinkwassererwärmung<br />
und besteht <strong>aus</strong> einer internen und einer externen<br />
Einheit. Mit ihr lässt sich die Frischluft bei Bedarf<br />
zusätzlich erwärmen bevor diese in den Raum einströmt.<br />
Dieser Vorgang wird mithilfe von Temperatursensoren<br />
geregelt.<br />
Um die Räumlichkeiten an extrem heißen Tagen<br />
<strong>aus</strong>reichend kühlen zu können, wurde ein zweiter,<br />
separater Lüftungskreislauf geplant. Das Daikin FDXS-<br />
F/RXS System (Bild 11) nutzt die Funktionsweise einer<br />
Luft-Flüssigkeits-Wärmepumpe. Diese Pumpe befindet<br />
sich auf der Nordseite des Gebäudes, unterhalb der<br />
Außendecks. Mit ihrer Hilfe wird kühle, entfeuchtete<br />
Luft in den Wohnraum eingebracht. Die Entfeuchtung<br />
der Luft ist speziell für den öffentlichen Betrieb während<br />
des Wettbewerbs nötig, da hier mit einem erhöhten<br />
Personenaufkommen zu rechnen ist. Dieser zweite<br />
4.3 Warmwassererzeugung<br />
Hauptbestandteil des Systems sind drei 1,26 m² große<br />
Vitocell 200-T Vakuum-Röhrenkollektoren, die sich auf<br />
der Südseite des Gebäudes befinden. Diese versorgen<br />
einen 220 Liter Wassertank, welcher sich innerhalb der<br />
Vitocal 242-S Anlage befindet. Das System ist so <strong>aus</strong>gelegt,<br />
dass das Wasser auf 49 °C erhitzt werden kann.<br />
Darüber hin<strong>aus</strong> kann besonders während der Wintermonate,<br />
an denen eine geringere Sonneneinstrahlung<br />
vorherrscht, mittels eines zusätzlichen elektrischen<br />
Heizsystems, welches sich innerhalb des Vitocal 242-S<br />
befindet, das Wasser erhitzt werden.<br />
4.4 Photovoltaik<br />
Zusammen mit der amerikanischen Firma Pvillion,<br />
welche auf die Fertigung von Solarmodulen für textile<br />
Oberflächen spezialisiert ist, wurde eine Solaranlage<br />
entwickelt, die eine Leistung von 5 kW Peak erzeugt.<br />
Auf einer Fläche von insgesamt 23 m² befinden sich<br />
70 flexible PV-Module (Bild 12). Bei diesen handelt es<br />
sich um SunPower C60 Mono-Kristalline Silikonzellen,<br />
die auf der Außenmembran befestigt sind und einen<br />
Wirkungsgrad von 22,5 % besitzen. Im Laufe eines<br />
Jahres können diese ca. 5500 kWh Strom produzieren.<br />
Während der Wettbewerbsphase sind es ca. 365 kWh.<br />
Ermöglicht wird dies durch die Form der Gebäudehülle,<br />
die die Module exakt nach Süden <strong>aus</strong>richtet.<br />
4.5 Beleuchtung<br />
Der Funktionskern sowie ein Teil des Außenbereiches<br />
werden mittels energieeffizienter LED-Leuchtstreifen<br />
beleuchtet. Diese sind zum Teil verdeckt eingebaut<br />
und sorgen für eine angenehme Atmosphäre während<br />
der Abendstunden. Im Ess- Wohn- und Schlafbereich<br />
kommen Tisch- sowie Stehlampen zum Einsatz. Um<br />
die gesamte Beleuchtung so effizient wie möglich zu<br />
gestalten, verwenden wir vor allem im <strong>Bereich</strong> des<br />
Funktionskerns Präsenzmelder.<br />
187
WISSENSWERT<br />
3/8 A500 Gr.42<br />
3/8 A36<br />
/4 A500 Gr.42<br />
A500 Gr.42<br />
72 Gr.50<br />
A500 Gr.42<br />
A500 Gr.42<br />
A500 Gr.42<br />
A500 Gr.42<br />
A500 Gr.42<br />
A B C D E<br />
1 2 3 4 5<br />
Bild 13: Die Tragkonstruktion des Techstyle H<strong>aus</strong>es:<br />
A Top Braces 3x3x3/8 A500 Gr. 42 1 RIB HSS 8x6x3/8 A500 Gr. 42<br />
B Diangonals L3x3x3/8 A36 2 RIB HSS 10x6x1/2 A500 Gr. 42<br />
C Struts HSS 4x4x1/4 A500 Gr. 42 3 RIB HSS 8x6x1/4 A500 Gr. 42<br />
D Edge HSS 5x5 1/4 A500 Gr. 42 4 RIB HSS 10x6x1/2 A500 Gr. 42<br />
E Floor W10x26 A572 Gr. 50 5 RIB HSS 8x6x3/8 A500 Gr. 42<br />
4.6 Gebäudeautomation<br />
Wie eingangs erwähnt, ist das optimale Zusammenspiel<br />
aller Komponenten innerhalb eines Passivh<strong>aus</strong>es von<br />
größter Wichtigkeit. Aus diesem Grund sind alle technischen<br />
Einheiten, vom Lichtschalter bis zur Lüftungsanlage,<br />
über ein KNX-Bussystem miteinander vernetzt. Mit<br />
einem zentralen Display lassen sich sämtliche Vorgänge<br />
im H<strong>aus</strong> steuern und überwachen. Um im <strong>Bereich</strong> Komfort<br />
und Innovation noch einen Schritt weiter gehen<br />
zu können, ist es den Bewohnern sowie den Besuchern<br />
möglich, die Anlage von je<strong>dem</strong> beliebigen Punkt im<br />
H<strong>aus</strong> per Smartphone oder Tablet zu steuern.<br />
Zum jetzigen Zeitpunkt lassen sich die Passivh<strong>aus</strong>-<br />
Kriterien natürlich nur rechnerisch ermitteln, aber sie<br />
bestätigen derzeit, dass die Werte eingehalten und<br />
sogar übertroffen werden. Sowohl Heizwärmebedarf,<br />
mit 12 kWh/m²a, als auch Primärenergiebedarf, mit<br />
90,3 kWh/m²a, liegen schon jetzt unter den geforderten<br />
Werten. Mit 11,2 W/m² bzw. 10,8 W/m² liegen<br />
Heiz- und Kühllast leicht darüber. Die Übertemperaturhäufigkeit<br />
wurde mit 8,3 % ermittelt. Die exakten<br />
Daten werden anschließend während der zweiwöchigen<br />
Wettbewerbsphase ermittelt und im späteren Betrieb<br />
in Boisbuchet kontinuierlich optimiert. Darüber hin<strong>aus</strong><br />
konnte mit unterschiedlichen Simulationstools errechnet<br />
werden, dass der Energieverbrauch des Pavillons bei ca.<br />
2900 kWh/a liegt. Zusammen mit <strong>dem</strong> Energiegewinn<br />
von 5500 kWh/a erzeugt das Gebäude einen Überschuss<br />
von 2600 kWh/a, welcher in das öffentliche Netz eingespeist<br />
werden kann.<br />
Bild 14: Transport des Techstyle H<strong>aus</strong>es.<br />
Bild 15: Schieben und Ziehen zum Spannen der Membran <strong>aus</strong> Glasfaser mit<br />
Teflonbeschichtung.<br />
5. Und das soll halten?<br />
Die Tragkonstruktion des Techstyle H<strong>aus</strong>es besteht im<br />
Wesentlichen <strong>aus</strong> fünf geschwungenen Zweigelenkrahmen,<br />
die <strong>aus</strong> Stahlhohlprofilen gefertigt werden. Wegen<br />
des kleinen Radius der Krümmungen und der großen<br />
Zugkräfte, die <strong>aus</strong> der Spannung der Membran resultieren,<br />
war es unmöglich – wie ursprünglich geplant – alle<br />
Rahmen <strong>aus</strong> Brettschichtholz herzustellen. Die innere<br />
und äußere Membran ist an allen Rahmen außer <strong>dem</strong><br />
dritten, mit Hilfe eines Kederschienensystems befestigt.<br />
Der dritte und innerste Rahmen – ähnlich der Form<br />
eines Halbkreises – dient zur Aussteifung der Konstruktion.<br />
Für denselben Zweck sind in der „Dachebene“<br />
Hohlprofile als Druckstäbe zwischen den Rahmen angeordnet.<br />
Zusätzlich wird in der „Wandebene“ zwischen<br />
Rahmen 1 und 2 sowie zwischen Rahmen 4 und 5 mit<br />
Stahlseilen <strong>aus</strong>gesteift (Bild 13).<br />
Der zweite und vierte Rahmen besteht <strong>aus</strong> Stahlhohlprofilen<br />
der amerikanischen Bezeichnung HSS der<br />
Dimension 10‘‘x6‘‘x1/2‘‘ (vergleichbar mit 200x150x8<br />
188
WISSENSWERT<br />
nach metrischem System). Aufgrund ihrer Größe werden<br />
diese beiden Rahmen für den Transport (Bild 14)<br />
in fünf Teile zerlegt. Jeweils zwei dieser Teile sind<br />
gekrümmt, der Rest ist gerade. Die Rahmen 1, 3 und 5<br />
haben einen Querschnitt von 8‘‘x6‘‘x3/8‘‘ (vergleichbar<br />
mit 250x150x10 nach metrischem System). Für den Transport<br />
sind die Rahmen 1 und 3 in vier Teile zerlegt, der<br />
dritte Rahmen ist dreigeteilt. Bei allen Rahmen ermöglichen<br />
angeschweißte Kopfplatten mit aufgeschweißten<br />
Querblechen und Schraubverbindungen einen schnellen<br />
Aufbau sowie einen biegesteifen Anschluss (Bild 13).<br />
Die Tragkonstruktion des Fußbodens, welcher <strong>aus</strong> Furniersperrholz<br />
gefertigt wird, besteht <strong>aus</strong> TJI-Trägern, die<br />
orthogonal zu den Rahmen spannen. Diese TJI-Träger und<br />
die fünf Rahmen übertragen die Last auf einen horizontalen<br />
Rahmen <strong>aus</strong> Stahlhohlprofilen. Für den Wettbewerbsbau<br />
in Versailles werden unter je<strong>dem</strong> der fünf Rahmen<br />
drei „floor jacks“ als „low-impact-footing –Variante“<br />
gesetzt, die alle Lasten in den Boden leiten. Gegen mögliche<br />
abhebende Kräfte werden sie im Boden verankert.<br />
Da das Regelwerk des Solar Decathlon den Boden<strong>aus</strong>hub<br />
im „Solar Village“ verbietet, nutzen wir diese 15 <strong>dem</strong>ontierbaren<br />
Heber, welche zugleich die Möglichkeit bieten,<br />
eventuelle Gefälle des Bauplatzes <strong>aus</strong>zugleichen. Die<br />
dauerhafte Lösung für die Nachnutzung in Boisbuchet<br />
wird eine herkömmliche Flachgründung sein.<br />
An allen Rahmen – außer <strong>dem</strong> Rahmen 1 – sind<br />
unterseitig in Abständen von 55 bis 70 cm schmale<br />
Hohlkastenträger <strong>aus</strong> Holz befestigt.<br />
An der Oberseite und der Unterseite dieser Hohlkastenträger<br />
werden in Nord-Süd-Richtung Nylon-Gurtbänder<br />
gespannt. Zwischen diesen beiden „Netzen“ liegt die<br />
Dämmung, die sich somit der Krümmung der Membran<br />
anpasst. Sie besteht <strong>aus</strong> 30 cm dicker Glaswolle der<br />
Wärmeleitstufe 032 mit unterseitiger Vlieskaschierung.<br />
Über ihr wird eine Dampfbremse und unter ihr eine<br />
Dampfsperre angebracht.<br />
Die äußere Membran besteht <strong>aus</strong> Glasfaser mit einer<br />
Teflonbeschichtung. Als innere Membran dient eine von<br />
RISD Studenten entwickelte Sonderanfertigung (Bild 15).<br />
Der Technik-Kern ist ein circa 2,50 m breiter, 5 m<br />
langer und 3 m hoher Holzrahmenbau, der mit Furniersperrholz<br />
konstruiert wurde. Die Deckenbalken spannen<br />
bis zur Nordfassade und liegen auf dessen Riegeln auf.<br />
So entsteht zum einen auf <strong>dem</strong> Kern <strong>aus</strong>reichend Raum<br />
für ein Loft, zum anderen können darin die H<strong>aus</strong>technikleitungen<br />
<strong>aus</strong> der Mec-Box geführt werden.<br />
6. Wie wird das finanziert?<br />
Das Finanzteam besteht <strong>aus</strong> jeweils einem studentischen<br />
Vertreter der Hochschulen und betreut das Gesamtbudget<br />
und die Spesenabrechnungen des Teams. Zu den<br />
Aufgaben zählen die Sponsorensuche, die Erstellung von<br />
Personal- und Reisekostenkalkulationen, die Verwaltung<br />
der Ausgaben, die Ermittlung der Gesamtkosten und die<br />
Finanzberichterstattung. Die Sponsorenakquise umfasst<br />
die Suche nach Kapitalgebern in Form von Materialien,<br />
Geld- und Sachgeschenken, aber auch Beratung. Auf<br />
deutscher Seite suchen wir nur nach Unternehmen, die<br />
unseren Wettbewerbsbeitrag mit Sacheinlagen unterstützen,<br />
da wir im Gegensatz zu unseren amerikanischen<br />
Partnerhochschulen keine monetären Spenden annehmen<br />
dürfen. Dies soll allerdings nicht bedeuten, dass<br />
wir auf gar keine Mittel zurückgreifen können, da uns<br />
das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, kurz<br />
BMWi, durch Bundesfördermittel tatkräftige Unterstützung<br />
zugesichert hat.<br />
Den ursprünglichen Plan, welcher vorsah die Gesamtkosten<br />
in drei gleich große Anteile aufzuteilen, konnten<br />
wir nicht umsetzen. Das liegt daran, dass sowohl<br />
der Brown University als auch der RISD ein wesentlich<br />
höheres Budget zur Verfügung steht. Derzeit kann<br />
jedoch noch keine Aussage über die Summe der tatsächlichen<br />
Projektkosten getroffen werden. Das theoretische<br />
Drittel, welches von deutscher Seite aufgebracht wird,<br />
ist zu 40 % vom BMWi gefördert.<br />
In Zahlen <strong>aus</strong>gedrückt handelt es sich hierbei um rund<br />
164 000 Euro Fördermittel, die <strong>aus</strong> <strong>dem</strong> Bundesh<strong>aus</strong>halt<br />
kommen. Empfänger und verwaltendes Gremium der<br />
Bundesfördermittel ist die Fachhochschule Erfurt. Die<br />
Gelder des BMWi decken hauptsächlich die Lohn- und<br />
Reisekosten der studentischen und wissenschaftlichen<br />
Mitarbeiter ab, um mit den beteiligten Universitäten<br />
<strong>aus</strong> Providence, Rhode Island, vor Ort den Aufbau des<br />
Techstyle H<strong>aus</strong> koordinieren und betreuen zu können. Die<br />
restlichen 60 % der zu gewinnenden Fördermittel werden<br />
durch eine Anzahl internationaler Sponsoren finanziert.<br />
Die erhaltenen Geldspenden, die von der RISD und<br />
der Brown University entgegen genommen wurden, sind<br />
für Entwicklungsworkshops, Reisekosten und Materialeinkäufe<br />
verwendet worden. Finanzielle Unterstützung<br />
erhält das Team vom Bundesministerium für Wirtschaft<br />
und Energie, der Brown University, der Rhode Island<br />
School of Design sowie von folgenden Sponsoren:<br />
Saint Gobain ist einer unserer Hauptgeldgeber,<br />
er unterstützte uns zu<strong>dem</strong> mit Dämmung, Textilien<br />
sowie Fensterglas und half uns bei unserer<br />
Öffentlichkeitsarbeit.<br />
Pvilion ist der Hersteller unserer flexiblen PV-Module<br />
und hat uns bei der Photovoltaikplanung geholfen.<br />
Shawmut Construction ist eine Baumanagementfirma,<br />
die uns nicht nur finanziell unterstützt, sondern<br />
auch auf der B<strong>aus</strong>telle mit Rat und Tat zur Seite steht.<br />
189
WISSENSWERT<br />
i<br />
AUTOREN<br />
VITA<br />
Wir sind weiterhin auf der Suche nach finanzieller,<br />
materieller und intellektueller Unterstützung, um das<br />
Projekt erfolgreich abschließen zu können.<br />
FELICITAS BACH<br />
Masterstudentin Architektur Fachhochschule Erfurt<br />
Geboren<br />
07.05.1991, Eschwege<br />
07. 2013 Bachelor Architektur,<br />
Fachhochschule Erfurt<br />
09. 2012 - 03. 2013 Praktikum bei DNSarchitekten in Zürich<br />
10. 2013 Beginn Master Architektur FH Erfurt<br />
Kontakt<br />
E-Mail: felicitas.bach@fh-erfurt.de<br />
Viessmann, Hersteller von Heiztechniksytemen, hat<br />
uns bei der H<strong>aus</strong>technikplanung unterstützt und unsere<br />
Lüftungsanlagen gesponsort.<br />
Schneider Electrics sponsort unsere gesamten elektrischen<br />
Systeme.<br />
HB Welding stellte unsere Stahlrahmen her, stand uns<br />
bei deren Planung zur Seite und half bei deren Aufbau.<br />
Birdair versorgte uns nicht nur mit <strong>dem</strong> äußeren Textil,<br />
sondern half auch bei der Membranplanung sowie<br />
mit technischer Unterstützung auf der B<strong>aus</strong>telle.<br />
Außer<strong>dem</strong> unterstützen uns: Solar Decathlon Europe<br />
2014, EnOB, Hines, Taco, Vitra, ximedia, Zola European<br />
Windows, Aspen Aerogel, Capone Iron Corporation, Chicago<br />
Metal-Rolled Products, DAAD, Daikin, Domaine de Boisbuchet,<br />
HB Welding, Herrick & White, Kinder Industries,<br />
Microsoft, Mid-City Steel, National Lumber, Orange, Philips<br />
Color Kinetics, SETEC Engineering, Simpson Gumpertz &<br />
Heger, Stoll, Tigo Energy, Bank of America, Branch River<br />
Plastics, DPR, Dickson Textiles, Home Depot, Intesis, Kaldewei,<br />
Leonard Safety Equipment, Michael Freitas Plumbing<br />
and Mechanical, Murdock Webbing, Robert Bosch Tool<br />
Corporation, Theben KNX, Utilidata und VIS Design.<br />
7. Und wie geht es weiter?<br />
Seit April wird der Pavillon (Bild 16) in Providence aufgebaut<br />
und die einzelnen, vorgefertigten Module im<br />
Anschluss nach Frankreich verschifft. Der Wettbewerbsaufbau<br />
beginnt Mitte Juni, vor historischer Kulisse in<br />
Versailles. Nach der Eröffnung am 27. Juni ist das H<strong>aus</strong><br />
bis zum 13. Juli für die Öffentlichkeit zugänglich und<br />
wir freuen uns auf einen regen Andrang an Besuchern,<br />
denen wir unser Konzept eines textilen, energieeffizienten<br />
H<strong>aus</strong>es gerne näher bringen wollen.<br />
Nach der Teilnahme am Solar Decathlon 2014 beginnt<br />
die letzte Reise für unser Techstyle H<strong>aus</strong>. Sobald die fünftägige<br />
Abbauphase abgeschlossen ist, wird das Gebäude<br />
in die Region Poitou-Charente im Süd-Westen Frankreichs<br />
befördert. In der dort ansässigen Domaine de Boisbuchet,<br />
nahe des Ortes Lessac, wird es zum einen als Prototyp<br />
einer Wohnsiedlung und zum anderen als Forschungsobjekt<br />
für textiles Bauen dienen. Auf diesem Landgut<br />
werden in den Sommermonaten mehrere Workshops<br />
für Architekten, Künstler, Designer und Studenten abgehalten.<br />
Während diese Workshops tagsüber in Pavillons<br />
von Shi geru Ban, Jörg Schlaich oder Simón Vélez stattfinden,<br />
werden das Techstyle H<strong>aus</strong> und die, für die Zukunft<br />
geplante, Techstyle Siedlung die passende Unterkunft für<br />
die Nacht bieten. So sind die jungen Gestalter und andere<br />
Gäste in der Lage, neueste Technik in Sachen H<strong>aus</strong>bau<br />
kennenzulernen und diese weiter zu entwickeln. Dieser<br />
Schritt ist <strong>dem</strong> Team wichtiger als die bloße Teilnahme<br />
am Solar Decathlon Wettbewerb, denn durch die Nachnutzung<br />
wird unsere Idee von textilem Bauen nicht nur<br />
publik gemacht, sondern auch gelebt.<br />
Doch ehe es soweit ist, liegen noch einige sehr spannende<br />
Wochen vor uns...<br />
Bild 16: Pavillon mit gespannter Membran.<br />
190
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Textform (z.B. Brief, Fax, E-Mail) oder durch Rücksendung der Sache widerrufen. Die Frist beginnt nach Erhalt dieser<br />
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dass ich vom DIV Deutscher Industrieverlag oder vom Vulkan-Verlag per Post, per Telefon, per Telefax, per E-Mail, nicht über interessante, fachspezifische Medien- und Informationsangebote informiert und beworben werde.<br />
Diese Erklärung kann ich mit Wirkung für die Zukunft jederzeit widerrufen.<br />
PARN762013
FACHINTERVIEW<br />
„Serienreif würde eine solche Bauweise<br />
den Baumarkt revolutionieren“<br />
In Kooperation mit der amerikanischen Partnerhochschule Rhode Island School of Design<br />
(RISD) und der Brown University (Providence Rhode Island) ist die Fakultät Architektur<br />
und Stadtplanung der Fachhochschule Erfurt (FHE) im Teamwettbewerb Solar Decathlon<br />
Europe 2014 im französischen Versailles vertreten. Betreut wird das Team von den<br />
Professoren Laura Briggs und Jon Knowles (RISD) sowie Ludwig Rongen (FHE). Wie die<br />
Chancen für ihr Techstyle H<strong>aus</strong> stehen und warum solch ein Wettbewerb wichtig ist,<br />
beantwortet Ludwig Rongen im <strong>GI</strong>-Interview.<br />
Warum sind Projekte wie das Techstyle H<strong>aus</strong> und Aktionen<br />
wie der Solar Decathlon Europe wichtig?<br />
Solar Decathlon Europe:<br />
Dieser Wettbewerb ist <strong>aus</strong> mehreren Gründen<br />
sehr wichtig:<br />
• Schon immer hatten – und das wird<br />
sich auch in Zukunft nicht ändern –<br />
ArchitektInnen eine hohe soziale Verantwortung.<br />
Der Solar Decathlon trägt<br />
erheblich dazu bei, die nachwachsenden<br />
Generationen von ArchitektInnen<br />
für die Themen unserer Zeit, nämlich Klima- und<br />
Umweltschutz sowie Energie, die nicht nur unseren<br />
Berufszweig etwas angehen, zu sensibilisieren.<br />
• Die Studierenden haben die einmalige Gelegenheit<br />
„eigenverantwortlich“ ein reales Projekt, bei <strong>dem</strong> es<br />
um sehr Vieles geht, von der allerersten Vorentwurfsplanung<br />
bis zur baulichen Umsetzung zu realisieren. Dabei<br />
müssen die Studierenden auch das Finanzmanagement<br />
und alle anderen notwendigen „Nebenarbeiten“ selbst<br />
managen. Um eine derartige Erfahrung sammeln zu<br />
können, bedarf es im realen Berufsleben mehrere Jahre.<br />
• Die Studierenden lernen, an verantwortlicher<br />
Stelle in einem Team zu<br />
arbeiten, eine unverzichtbare Schlüsselkompetenz<br />
für ArchitektInnen.<br />
• Der Solar Decathlon ist ein internationaler<br />
Wettbewerb, die Studierenden<br />
sammeln also wertvolle Auslandserfahrung und knüpfen<br />
z. T. wichtige berufliche Kontakte und schließen neue<br />
wertvolle Freundschaften im Ausland, die ggf. ein Leben<br />
lang halten.<br />
• Die Teilnahme an einem solchen Wettbewerb steigert das<br />
Image der teilnehmenden Hochschulen und ist für die Vita<br />
der Studierenden ein nicht zu unterschätzender Vorteil.<br />
• Ich könnte diese Auflistung um zahl reiche weitere<br />
Argumente für den Solar Decathlon ergänzen, das<br />
würde an dieser Stelle aber zu weit führen.<br />
„Die Studierenden<br />
sammeln<br />
Auslandserfahrung<br />
und knüpfen<br />
berufliche Kontakte“<br />
„Es braucht auch<br />
eine gehörige<br />
Portion Glück.“<br />
Techstyle H<strong>aus</strong>:<br />
Projekte wie das Techstyle H<strong>aus</strong> sind wichtig, weil sie<br />
• Themen aufgreifen, bei denen es<br />
noch großen Forschungs- und Entwicklungsbedarf<br />
gibt, was durch das große<br />
Interesse der beteiligten Sponsoren<br />
bestätigt wird.<br />
• Es ist eine große Her<strong>aus</strong>forderung,<br />
aufzuzeigen, dass ein energieautarkes<br />
H<strong>aus</strong> auch mit einer textilen Gebäudehülle<br />
machbar ist. Wenn eine solche<br />
Bauweise serienreif wird, dann wird sie den Baumarkt<br />
revolutionieren.<br />
Was können die Teilnahme und ein eventueller Sieg<br />
beim Solar Decathlon Europe für den Forschungsstandort<br />
Deutschland bedeuten?<br />
Erstens ein riesiges Image.<br />
Darüber hin<strong>aus</strong>: Bestätigung und weitere Stärkung des<br />
weltweit existierenden Vertrauens in deutsches Knowhow<br />
und deutsche Qualität<br />
Wie sehen Sie die Chancen Ihres<br />
Teams gegenüber der internationalen<br />
Konkurrenz?<br />
Das ist sehr schwer zu sagen. Um einen solchen<br />
Wettbewerb zu gewinnen, braucht<br />
es auch eine gehörige Portion Glück.<br />
Ich kann aber sagen, dass wir schon jetzt „gewonnen“<br />
haben:<br />
• Wertvolle Erfahrungen für die Studierenden und<br />
auch die Lehrenden, die über den eigentlichen Wettbewerb<br />
weit hin<strong>aus</strong>gehen<br />
• Wertvolle neue Freunde<br />
• Wertvolle Kontakte zur Industrie ... und wir hatten<br />
und haben immer noch sehr viel Spaß an dieser<br />
Arbeit.<br />
192
FACHINTERVIEW<br />
Was ist das Besondere am deutsch-amerikanischen Techstyle<br />
H<strong>aus</strong>-Konzept?<br />
Das Besondere ist,<br />
• dass es bislang noch kein energieautarkes textiles<br />
Gebäude gibt,<br />
• dass unser Techstyle<br />
H<strong>aus</strong> flexibel<br />
ist, als Einzelh<strong>aus</strong>,<br />
als H<strong>aus</strong>gruppe<br />
und auch als<br />
gestapeltes H<strong>aus</strong><br />
realisiert werden kann,<br />
„Den Begriff<br />
‚nachhaltig‘ benutze<br />
ich nicht gerne.“<br />
• dass das H<strong>aus</strong> auch auf innerstädtischen Dächern (städtebauliche<br />
Nachverdichtung) errichtet werden kann.<br />
• dass das H<strong>aus</strong> auch als temporärer Bau (Notunterkünfte,<br />
Deckung vorübergehenden Überbedarfs) dienen kann.<br />
Wie schätzen Sie den Beitrag ein, den nachhaltiges Gebäu<strong>dem</strong>anagement<br />
zum europäischen Klimaziel leistet?<br />
Den Begriff „nachhaltig“ benutze ich nicht gerne. Es ist<br />
längst inflationär, diesen Mode begriff zu gebrauchen.<br />
Ohne ein gezieltes Gebäu<strong>dem</strong>anagement halte ich es für<br />
unmöglich, unser hohes und völlig begründetes Klimaschutzziel<br />
auch nur annähernd<br />
zu erreichen. Alleine<br />
durch die Bemühungen<br />
von Idealisten kann dieses<br />
hohe und für unser<br />
aller Wohl und vor allem<br />
für das Wohl unserer<br />
Nachkommen zwingend<br />
erforderliche Ziel nicht<br />
erreicht werden.<br />
KONTAKT<br />
Prof. Ludwig Rongen<br />
Fachgebiet Baukonstruktionslehre mit<br />
Schwerpunkt Altb<strong>aus</strong>anierung<br />
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Projektierung von Warmwasserheizungen<br />
Dieses Buch wendet sich an alle, die mit der Planung und/oder Ausführung<br />
von Warmwasserheizungen befasst sind.<br />
Die Planung einer Heizanlage unter den heute äußerst wichtigen Gesichtspunkten<br />
des Umweltschutzes und der sparsamen Nutzung der<br />
Energie darf sich nicht auf Einzelkomponenten beschränken, sondern<br />
muss die Heizanlage als Ganzes betrachten und sie außer<strong>dem</strong> im Hinblick<br />
auf Minimierung der Schadstoffemission, Betriebssicherheit, einfache Bedienung,<br />
zuverlässige Regelung, Wirtschaftlichkeit sowie Komfort für die<br />
Nutzung optimieren. Unter Beachtung dieser Anforderungen ist die Zielsetzung<br />
des Buches, eine Anleitung zur Projektierung solcher Anlagen zu<br />
geben. Angefangen bei der Auflistung der für die Bearbeitung nötigen<br />
Unterlagen, Auswahl des für den Einzelfall am besten geeigneten Heizsystems<br />
und seiner Komponenten über die vielfältigen Auslegungs- und<br />
sonstigen Berechnungen bis hin zur Erstellung der Ausschreibungsunterlagen<br />
und energetischen sowie wirtschaftlichen Bewertung.<br />
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Tel.: +49 201 82002-14<br />
Fax: +49 201 82002-34<br />
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Wolfgang Burkhardt, Roland Kr<strong>aus</strong><br />
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665 Seiten, 170x240 mm<br />
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ISBN: 978-3-8356-3259-2<br />
Preis: € 84,–<br />
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193
POLITIK\\VERBAND<br />
Michael Müller, Senator für Stadtentwicklung und Umwelt Berlin, eröffnete die Berliner Energietage 2014 mit einer Rede zur Klimaschutz- und<br />
Energiepolitik der Hauptstadt. Bildnachweis: „Berliner Energietage“<br />
Berliner Energietage –<br />
Strategien für ein klimaneutrales<br />
Berlin 2050<br />
Vom 19. – 21. Mai fanden die 15. Berliner<br />
Energietage im Ludwig Erhard H<strong>aus</strong><br />
LINKTIPP<br />
Berliner Energietage in Charlottenburg statt. Das Programm<br />
umfasste neben der ganztägigen Fachmesse<br />
über 45 halbtägige Veranstaltungen,<br />
u.a. Vortragsreihen, Podien und<br />
Workshops, die in vier Themabereiche<br />
unterteilt waren: „Energie- und Klimapolitik“,<br />
„Praxisforum Energieeffizienz“, „neue Konzepte<br />
der Energieversorgung“ und „Schaufenster Energie-/<br />
Klimainnovationen“. Die Energietage wurden vom<br />
Berliner ImpulsE-Programm der Senatsverwaltung für<br />
Stadtentwicklung und Umwelt veranstaltet und sowohl<br />
das Rahmenprogramm als auch die Kernveranstaltungen<br />
organisierte Jürgen Pöschk, Geschäftsführer der<br />
Energie- und Umwelt-Managementberatung Pöschk<br />
(EUMB Pöschk) und des VME Verlag- und Medienservice<br />
Energie. Rund 50 Ministerien, Bundesverbände,<br />
Forschungseinrichtungen, Naturschutzorganisationen<br />
und Energiedienstleister wirkten ebenfalls mit.<br />
Strategien für ein klimaneutrales Berlin<br />
Ein Schwerpunkt der diesjährigen Berliner Energietage<br />
war die angestrebte Klimaneutralität der Hauptstadt.<br />
Verschiedene Akteure der Branche beleuchteten das<br />
Thema. Dr. Kl<strong>aus</strong> Müschen, Abteilungsleiter Klimaschutz<br />
und Energie am Umweltbundesamt und Stellvertretender<br />
Vorsitzender des Klimaschutzrats Berlin, moderierte<br />
die Veranstaltung.<br />
194
POLITIK\\VERBAND<br />
Referatsleiter Lothar Stock,<br />
Senatsverwaltung für Stadtentwicklung<br />
und Umwelt.<br />
Klimaneutrales<br />
Berlin: Wie<br />
kann dieses Ziel<br />
erreicht werden?<br />
Klimaschutzpolitik<br />
in Berlin ist nichts<br />
Neues. Schon im Jahr<br />
1992 ist das erste<br />
Energiekonzept für<br />
Berlin mit <strong>dem</strong> Ziel,<br />
bis 2010 eine Senkung<br />
der Energienutzung<br />
um 25 % zu erreichen,<br />
erstellt worden. Dieser<br />
Plan enthielt bereits<br />
eine ganze Reihe von<br />
Schwerpunkten, die<br />
heute bei Energiekonzepten allgemein bekannt sind.<br />
Viele der Anregungen <strong>aus</strong> dieser Zeit sind inzwischen<br />
bundesrechtlich verankert. Andere Städte setzen sich<br />
solche Ziele erst jetzt. In Berlin sind sie bereits im Jahr<br />
2010 mit einer Reduzierung von 27,6 % gegenüber<br />
<strong>dem</strong> Jahr 1990 erreicht worden.<br />
In einem Entwurf des Energiewendegesetzes<br />
sind die Klimaschutzziele sowie die Instrumente<br />
zu ihrer Erreichung – allen voran das Integrierte<br />
Energie- und Klimaschutzkonzept – verankert. Der<br />
Gesetzentwurf legt fest, dass das Land Berlin bis<br />
zum Jahr 2050 klimaneutral werden soll. Um dieses<br />
Ziel zu erreichen, sollen die energiebedingten<br />
Kohlendioxi<strong>dem</strong>issionen bis zum Jahr 2020 um<br />
mindestens 40 %, bis zum Jahr 2030 um mindestens<br />
60 % und bis zum Jahr 2050 um mindestens 85<br />
% im Vergleich zu den Emissionen im Jahr 1990<br />
reduziert werden.<br />
„Fahrplan“ der Berliner Energie- und<br />
Klimaschutzpolitik<br />
Mit welchen konkreten Maßnahmen in welchen<br />
Handlungsbereichen – z.B. Energieerzeugung und<br />
-verteilung, Verkehr, Handel, Gewerbe und Handel,<br />
öffentlicher Sektor – diese Klimaschutzziele erreicht<br />
werden sollen, wird in einem integrierten Energieund<br />
Klimaschutzkonzept dargestellt. Der Erlass dieses<br />
Konzeptes als „Fahrplan“ der Berliner Energieund<br />
Klimaschutzpolitik wird in <strong>dem</strong> Gesetzentwurf<br />
verpflichtend festgeschrieben. Das Konzept enthält<br />
einen Maßnahmenplan und wird unter Einbindung<br />
der Öffentlichkeit erarbeitet. Grundlage sind die<br />
Ergebnisse der Machbarkeitsstudie „Klimaneutrales<br />
Berlin 2050“.<br />
Prof. Dr. Bernd Hirschl vom<br />
Institut für ökologische<br />
Wirtschaftsforschung GmbH.<br />
Fazit der<br />
Machbarkeitsstudie<br />
Es gibt mindestens<br />
zwei Wege, auf denen<br />
Berlin bis 2050 klimaneutral<br />
werden<br />
kann. Zum einen<br />
bieten Kraft-Wärme-<br />
Kopplung (KWK) und<br />
Solarenergie hohe<br />
Eigenversorgungsanteile<br />
und sind in der<br />
Stadt gut realisierbar.<br />
Zum anderen muss der<br />
Emissionsverbrauch in<br />
allen <strong>Bereich</strong>en stark<br />
reduziert werden.<br />
Dafür müssen Innovative Versorgungsmöglichkeiten<br />
eingesetzt werden. Eine Vor<strong>aus</strong>setzung ist die<br />
gemeinsame Gestaltung von Politik, Verwaltung,<br />
Wirtschaft und der Zivilgesellschaft.<br />
Maren Kern, Vorstandsmitglied<br />
des Verbandes Berlin-<br />
Brandenburgischer<br />
Wohnungsunternehmen e. V. (BBU).<br />
Klimaneutrales<br />
Berlin <strong>aus</strong> der<br />
Sicht der Wohnungswirtschaft<br />
Die Wohnungswirtschaft<br />
hat bereits viele<br />
Beiträge zur Erreichung<br />
des Ziels geleistet.<br />
Der BBU vertritt in<br />
Berlin und Brandenburg<br />
360 öffentliche,<br />
genossenschaftliche,<br />
private und kirchliche<br />
Mitgliedunternehmen<br />
mit etwa 1,1 Millionen<br />
Wohnungen. 90 %<br />
dieser Wohnungen<br />
sind bereits teilweise oder komplett modernisiert<br />
und rund zwei Drittel der Berliner BBU-Wohnungen<br />
werden klimafreundlich mit Fern- oder Nahwärme<br />
versorgt. Die Wohnungen der Mitgliedsunternehmen<br />
195
POLITIK\\VERBAND<br />
emittieren schon jetzt nur halb so viel CO 2<br />
wie vom<br />
Kyoto-Protokoll im Jahr 1990 vorgegeben. Diese Maßnahmen<br />
bringen Berlin eine jährliche Entlastung von<br />
über 730 000 Tonnen CO 2<br />
. Die Mitgliedsunternehmen<br />
sind zuversichtlich, die Werte bis zum Jahr 2020 auf<br />
nur noch ein Drittel der CO 2<br />
-Werte im Vergleich zum<br />
Jahr 1990 senken zu können.<br />
Der BBU zielt mit einem Projekt, <strong>dem</strong> Alpha-Projekt<br />
(Allianz für Anlageneffizienz), gemeinsam mit 20 Partnern<br />
<strong>aus</strong> Industrie, Kammern und Ingenieurbüros, auf<br />
die systematische Erfassung und Aktivierung von Effizienzoptimierungspotential.<br />
Durch die Modernisierung<br />
bestehender Heizungsanlagen, die Verringerung von<br />
Vorlauftemperaturen, den hydraulischen Abgleich und<br />
die Optimierung von Ventilen und Pumpen ist eine<br />
CO 2<br />
-Einsparung von bis zu 15 % erreichbar.<br />
Maren Kern forderte weitere Maßnahmen: Vorrang<br />
für freiwillige Klimaschutzvereinbarungen,<br />
Technologieoffenheit (Wahl der im jeweiligen Fall<br />
effizientesten Klimaschutzinvestition), energetische<br />
Quartierskonzepte, Verbesserung im Steuersystem,<br />
eine Erhöhung der „grünen“ Energien bei den Energieträgern,<br />
Landesförderung, insbesondere in Form von<br />
Zuschüssen zur gerechteren Verteilung der Last, eine<br />
gemeinsame Strategie für Berlin und Brandenburg und<br />
eine Verbesserung von Bildung, Beratung und Information<br />
sowie die Qualifizierung im Handwerk und bei<br />
Anlagenbetreibern.<br />
Reiner Wild, Geschäftsführer des<br />
Berliner Mietervereins.<br />
Klimaneutrales<br />
Berlin <strong>aus</strong><br />
Mietersicht<br />
Das Ergebnis der<br />
Machbarkeitsstudie<br />
ist positiv. Die Risiken<br />
sind nicht so hoch, wie<br />
befürchtet. Die Frage<br />
ist, wie das Vorgehen<br />
konkretisiert werden<br />
kann. 85 % aller<br />
Berliner wohnen zur<br />
Miete. Es ist also wichtig<br />
zu betrachten, wie<br />
die Kosten <strong>aus</strong> <strong>dem</strong><br />
Wärme- und Warmwasserbedarf gesenkt werden<br />
können. Da die prognostizierten Werte die Nettokaltmieten<br />
übersteigen. Die Frage der Lastverteilung<br />
bei Sanierungen ist ebenfalls bedeutend, denn bisher<br />
trägt der Mieter einen großen Anteil der Kosten. Die<br />
Sanierungsrate muss in je<strong>dem</strong> Fall erhöht werden.<br />
Ein weiteres Problem sieht Wild bei der Technologieoffenheit.<br />
Der Mieterverein untersucht regelmäßig<br />
energetische Gebäudesanierungen durch Vermieter.<br />
Das Ergebnis: Fast kein privater Vermieter wählt<br />
erneuerbare Energien.<br />
Ebenfalls problematisch ist die Wirtschaftlichkeit<br />
und Akzeptanz nachgerüsteter Lüftungssysteme<br />
bei Erhöhung der Dämmung. Der Mieterverein<br />
kennt Fälle von Mietsteigerungen von 100-150<br />
Euro nur aufgrund der Nachrüstung eines Lüftungssystems.<br />
Dafür ist es schwer Akzeptanz<br />
aufzubringen. Die sozialen Rahmenbedingungen<br />
müssen beachtet werden.<br />
Dr. Andreas Schnauß, Vattenfall<br />
Europe Berlin.<br />
Klimaneutrales<br />
Berlin <strong>aus</strong><br />
Sicht von<br />
Energieversorgern<br />
Es gibt großes Verbesserungspotential<br />
bei<br />
ineffizienten Heizkesseln.<br />
In Berlin macht Öl<br />
noch 20 % des Wärmemarkts<br />
<strong>aus</strong>, wohingegen<br />
in einigen anderen<br />
Großstädten der Anteil<br />
bereits bei Null liegt.<br />
Allgemein gibt es<br />
im Wärmesektor kaum<br />
Möglichkeiten, nur mit erneuerbaren Energien zu<br />
planen, eine Ausnahme ist Biomasse. Die Hochzeiten<br />
für Solarenergie stimmen kaum mit der Heizperiode<br />
überein. Außer<strong>dem</strong> sind die Dachflächen in<br />
der Großstadt verglichen mit den Geschossflächen<br />
recht klein. Das gleiche gilt für die Bodenfläche<br />
in Bezug auf Wärmepumpen. Dazu kommen<br />
Grundwasserprobleme.<br />
Die Integration großer Mengen vorhandener Windenergie<br />
ist ebenfalls ein bedeutendes Thema. Ein<br />
Ansatz wäre Power to Heat, wobei die Windenergie<br />
erst – wie üblich – in Strom umgewandelt und der<br />
Strom dann zur Erzeugung von Wärme eingesetzt<br />
wird. Der Wirkungsgrad ist zwar gering. Aber es<br />
würden erneuerbare Energien eingesetzt, die sonst<br />
196
POLITIK\\VERBAND<br />
verloren gehen würden und es würde dadurch weniger<br />
Gas zur Wärmeerzeugung verwendet.<br />
KWK bietet Effizienz und Kapazität für Berlin. KWK<br />
ist dezentral und lastnah und kann u. a. durch Wärmespeicher<br />
zukunftsfähiger gemacht werden. Eine weitere<br />
effiziente Möglichkeit ist Fernwärme.<br />
Um Berlin bis zum Jahr 2050 klimaneutral zu gestalten,<br />
müssen gegenüber den heutigen Werten 80 %<br />
eingespart werden. Durch weitere Gebäudedämmung<br />
und reduzierte Wärmeerzeugung sind im Mittel Einsparungen<br />
von 60 % möglich. Die übrige Menge noch zu<br />
halbieren, ist nicht leicht.<br />
Es wird bereits jetzt<br />
schon mehr Gas als<br />
Kohle und Öl im Wärmemarkt<br />
verwendet.<br />
Erdgas ist hier eine klimafreundliche<br />
Möglichkeit.<br />
Gute Netzpotentiale<br />
spielen ebenfalls<br />
eine große Rolle. Diese<br />
sind eine Vor<strong>aus</strong>setzung<br />
für ein klimaneutrales<br />
Berlin. Die infrastrukturellen<br />
Vor<strong>aus</strong>setzungen<br />
Antje Retzlaff von der GASAG AG. sehen in Berlin gut <strong>aus</strong>.<br />
Auf <strong>dem</strong> Markt überwiegen<br />
Mehrfamilienhäuser und es gibt einen hohen Anteil<br />
an dezentralen Heizsystemen, z. B. ca. 250 000 Gas-Etagenheizungen.<br />
Noch gibt es aber ca. 76 000 Ölanlagen in<br />
Berlin, wovon etwa 58 000 über 15 Jahre alt sind. Auch<br />
viele Gasfeuerungsanlagen sind alt und ineffizient. Diese<br />
Tillmann Heuser, BUND Berlin.<br />
Klimaneutrales<br />
Berlin <strong>aus</strong><br />
Sicht von<br />
Umweltverbänden<br />
Ein gemeinsamer Dialog<br />
verschiedener Akteure<br />
und die Entwicklung<br />
der Akzeptanz für den<br />
Erfolg des Energiekonzeptes<br />
sind wichtig. Es<br />
muss überlegt werden,<br />
wie das Konzept gerade<br />
bei Eigentümern<br />
Akzeptanz finden kann,<br />
um Kooperationsbedingungen<br />
zu schaffen. Die Diskussion wird von vielen<br />
Experten zu technologisch geführt. Smart-Metering<br />
und Co. lohnt sich im kleinen Rahmen, z. B. im Zweipersonenh<strong>aus</strong>halt,<br />
nicht. Der Rahmen muss konkretisiert<br />
und es muss ein Diskursprozess gestartet werden, damit<br />
eine gemeinsame Lösung gefunden und das Ziel einer<br />
klimaneutralen Hauptstadt erreicht werden können.<br />
zu erneuern oder zu ersetzen, bietet ein hohes Potential<br />
für eine Verringerung des CO 2<br />
-Ausstoßes.<br />
Bei der Ersetzung alter Anlagen kommt im preiswertesten<br />
Fall eine Brennwertanlage in Frage. Wenn aber die Möglichkeit<br />
besteht, kann das Bioerdgas auch in einer Mischungsanlange,<br />
wie z. B. einem BHKW, einer KWK-Anlage oder auch<br />
einer Gaswärmepumpe, eingesetzt werden.<br />
Für eine erfolgreiche Klimapolitik müssen Förder- und<br />
Informationsinstrumente im Vordergrund stehen, nicht<br />
Ordnungspolitik, die die Akzeptanz der Nutzer gefährden<br />
könnte. Eine enge Abstimmung mit anderen Bundesländern,<br />
insbesondere Brandenburg ist wünschenswert.<br />
INFO<br />
Deutscher TGA-Award: Die Preisträger<br />
• Kategorie: Neubau/Heizungstechnik<br />
- Schnepf Planungsgruppe Energietechnik GmbH & Co.<br />
KG, Nagold, Projekt: Bürogebäude<br />
- MHG Heiztechnik GmbH, Buchholz i. d. Nordheide,<br />
Projekt: Ferienwohnungen und Gastronomiebetrieb im<br />
„Boardinghouse Potsdam“<br />
• Kategorie: Neubau/Sanitärtechnik<br />
- iWater Wassertechnik GmbH & Co. KG, Troisdorf,<br />
Projekt: Hafencity Universität Hamburg<br />
• Kategorie: Neubau/Klima- und Lüftungstechnik<br />
- LTM GmbH, Ulm, Projekt: Gymnasium Buchloe als<br />
Passivh<strong>aus</strong><br />
- Feddersen Ingenieure GmbH Beratende Ingenieure für<br />
<strong>Gebäudetechnik</strong>, Berlin, Projekt: Mehrfamilienh<strong>aus</strong>, Berlin<br />
• Kategorie: Neubau/Gebäudeautomation<br />
- Sauter Deutschland Sauter-Cumulus GmbH, Freiburg,<br />
Projekt: Bürogebäude NuOffice in München<br />
• Kategorie: Modernisierung/Heizungstechnik<br />
- mgf Mietergenossenschaft Gartenstadt Farmsen e.<br />
G., Hamburg, Projekt: Denkmalgeschützte Genossenschaftssiedlung<br />
Gartenstadt Farmsen in Hamburg<br />
- Sokratherm GmbH Energie- und Wärmetechnik, Hiddenh<strong>aus</strong>en,<br />
Projekt: Energiebunker Hamburg<br />
• Kategorie: Innovatives Konzept/Heizungstechnik<br />
- Ingenieurbüro Lang, Berlin, Projekt: Wohngebiet, Berlin<br />
• Kategorie: Innovatives Konzept/Energiekonzept<br />
- Buderus Deutschland, Wetzlar, Projekt: Energie PLUS H<strong>aus</strong><br />
197
POLITIK\\VERBAND<br />
AUTOREN<br />
VITA<br />
Die KlimaSchutzPartner des Jahres 2014 wurden am 19. Mai im<br />
Rahmen der Berliner Energietage öffentlich geehrt.<br />
© KlimaSchutzpartner / Ines Meier<br />
REBECCA SCHOPFER<br />
Geboren 8.5.1979 in Maryland, USA<br />
Studienrichtung: <strong>Gebäudetechnik</strong> (Diplom)<br />
Institutionelle Anbindung: HRI, TU Berlin<br />
Studienarbeit an der Shanghai Jiaotong University<br />
Auf der Fachmesse,<br />
die die<br />
Berliner Energietage<br />
begleitete,<br />
zeigten rund 70<br />
Anbieter <strong>aus</strong> der<br />
gesamten Energiebranche<br />
ihre<br />
Produkte und Dienstleistungen. Darunter waren einige<br />
Gründer <strong>aus</strong> der Region mit neuen Produkten. Dazu<br />
gab es auf der Fachmesse eine gut besuchte Jobbörse<br />
von greenjobs.de, im Rahmen derer auch ein Bewerbungscheck<br />
angeboten wurde. Diese Möglichkeit war<br />
fast <strong>aus</strong>gebucht, was großes Interesse beim potentiellen<br />
Nachwuchs im <strong>Bereich</strong> Energie zeigt.<br />
Im Rahmen der Berliner Energietage wurden sowohl<br />
der Preis „KlimaSchutz Partner 2014“ als auch der<br />
Deutsche TGA-Award verliehen. Seit 2010 wird in Berlin<br />
jedes Jahr in drei Kategorien jeweils ein<br />
KlimaSchutz-Preisträger gewählt. Dieses<br />
LINKTIPP<br />
Machbarkeitsstudie Jahr wurde für das realisierte Projekt „Wir<br />
machen <strong>aus</strong> Sonne Eis“ die Florida Eis<br />
Manufaktur GmbH in Spandau prämiert<br />
und die Ziegert | Roswag | Seiler Architekten<br />
Ingenieure erhielten für die Planung eines<br />
neuen Firmengebäudes den Preis in der<br />
Kategorie „erfolgversprechende innovative Planung“. Die<br />
Initiative Clubmob.Berlin wurde mit einem Sonderpreis<br />
für die Umsetzung des Carrotmob-Prinzips in die Berliner<br />
Club landschaft <strong>aus</strong>gezeichnet. Der Deutsche TGA-Award<br />
wurde zum ersten Mal verliehen. Die TGA-Planerzeitschrift<br />
„Moderne <strong>Gebäudetechnik</strong>“ zeichnet mit diesem Preis<br />
Fachplaner und Industrieunternehmen im <strong>Bereich</strong> Technische<br />
Gebäude<strong>aus</strong>rüstung <strong>aus</strong>, die relevante Nachhaltigkeitseffekte<br />
erreichen. Insgesamt wurden zehn Preise in<br />
drei Kategorien vergeben: Neubau, Modernisierung und<br />
Innovatives Konzept verliehen (siehe Infokasten).<br />
Ein weiteres wichtiges Thema waren die Auswirkungen<br />
der EnEV 2014, die am 1. Mai in Kraft getreten ist. Es<br />
wurden die wichtigsten Neuerungen der EnEV-Novelle<br />
präsentiert. Hierzu gehörten die Änderungen beim Energie<strong>aus</strong>weis<br />
und die ab 2016 wirkenden Anhebungen der<br />
energetischen Standards für Neubauten gegenüber der<br />
letzten Novelle 2009 sowie die Pflicht, ab 2015 ineffiziente<br />
Heizkessel nach 30 Betriebsjahren zu ersetzen. Ein weiteres<br />
bedeutendes Thema waren die Energienetze. Einige<br />
Veranstaltungen waren den Strom- und Wärmenetzen<br />
und dezentralen Systemen sowie Speichermöglichkeiten<br />
(z. B. Power-to-Heat und Power-to Gas) gewidmet.<br />
Michael Müller, Senator für Stadtentwicklung und<br />
Umwelt Berlin, der den dreitägigen Kongress eröffnete,<br />
bezeichnete die Berliner Energietage als „die“<br />
Fachtagung, Fachmesse und Veranstaltung im <strong>Bereich</strong><br />
Energieeffizienz in Deutschland. Der Senator gratulierte<br />
Veranstalter Jürgen Pöschk zum 15. Jubiläum der Berliner<br />
Energietage und begrüßte, dass die Veranstaltung<br />
von Jahr zu Jahr wachse.<br />
Die Veranstalter der Berliner Energietage konnten<br />
einen Teilnahmerekord von über 8000 Besuchern verzeichnen.<br />
Über 270 Referentinnen und Referenten<br />
verschiedener Institutionen sprachen auf den verschiedenen<br />
Veranstaltungen.<br />
198
PATENTSCHAU<br />
Randabschalungsvorrichtung<br />
DE-PS 102008054710, Veröffentlichungstag der Patenterteilung: 29.07.2010,Patentinhaber: Sommer Anlagentechnik<br />
GmbH, 84051 Essenbach<br />
Eine Randabschalungsvorrichtung<br />
mit einem sich in Längsrichtung<br />
erstreckenden, im Querschnitt<br />
U-förmigen Profilkörper,<br />
von <strong>dem</strong> wenigstens zwei Greifköpfe<br />
nach oben abstehen, und<br />
mit einem auf <strong>dem</strong> Profilkörper<br />
angebrachten Aufsatzschalungselement<br />
ist dadurch gekennzeichnet,<br />
dass das Aufsatzschalungselement<br />
an seiner Unterseite<br />
wenigstens zwei Fixierelemente<br />
hat, die mit <strong>dem</strong> jeweils darunterliegenden<br />
Greifkopf fluchten<br />
und mit diesem über eine<br />
formschlüssige Verbindung lösbar<br />
gekoppelt sind, wozu der Greifkopf<br />
außenseitig Durchmesserverjüngungen<br />
hat und das Fixierelement<br />
als ein an diese angepasstes<br />
Gabelelement <strong>aus</strong>gebildet<br />
ist, das in Längsrichtung auf<br />
das Fixierelement formschlüssig<br />
aufgeschoben ist.<br />
Verfahren zum Betreiben eines Gasnetzes<br />
DE-PS 102008058736, Veröffentlichungstag der Patenterteilung: 05.08.2010, Patentinhaber: Technische Universität<br />
Cl<strong>aus</strong>thal, 38678 Cl<strong>aus</strong>thal-Zellerfeld<br />
Die Erfindung betrifft ein Verfahren<br />
zum Betreiben eines Gasnetzes.<br />
Erfindungsgemäß wird in <strong>dem</strong> Gasnetz,<br />
insbesondere in einem Mitteldruckbereich,<br />
über eine Druckregelanlage<br />
der Gasnetzdruck aktiv<br />
variiert. Weitere Komponenten des<br />
Gasnetzes können den variierten<br />
Druck erfassen, wodurch eine einfache<br />
Signalübermittlung zwischen<br />
einer zentralen Druckregelanlage<br />
und den Komponenten ermöglicht<br />
ist. Vorzugsweise wird ein derartiges<br />
Drucksignal verwendet, um die<br />
Gaseinspeisung durch mindestens<br />
einen Gaseinspeiser und/oder eine<br />
Gasentnahme durch mindestens<br />
einen Gasverbraucher zu regeln.<br />
Schutzeinrichtung für Gebäudeteile und –einbauteile<br />
DE-PS 102004015721, Veröffentlichungstag der Patenterteilung: 29.07.2010, Patentinhaber: Arens Neuentwicklung<br />
und Vertrieb GmbH, 54343 Föhren<br />
Die Erfindung bezieht sich auf eine<br />
Anordnung, umfassend mindestens<br />
ein dreidimensionales, langgestrecktes<br />
Formteil, ein zu schützendes<br />
Gebäudeteil bzw. -einbauteil<br />
und eine das betreffende Gebäudeteil<br />
bzw. -einbauteil aufnehmende<br />
Gebäudewand, wobei das<br />
Formteil von <strong>dem</strong> zu schützenden<br />
Gebäudeteil bzw. -einbauteil beabstandet<br />
an der Gebäudewand<br />
angebracht ist und an der <strong>dem</strong><br />
Gebäudeteil bzw. -einbauteil abgewandten<br />
Seite eine Auflaufschräge<br />
zum Ablenken einer einwirkenden<br />
Fremdkraft aufweist, wobei zwischen<br />
der Auflaufschräge und der<br />
Gebäudewand eine Stützeinrichtung<br />
wirksam ist. Die Erfindung ist<br />
dadurch gekennzeichnet, dass das<br />
Formteil eine angrenzend an die<br />
Gebäudewand und zu dieser parallel<br />
angeordnete Grundplatte<br />
aufweist, an deren von <strong>dem</strong><br />
Gebäudeteil bzw. -einbauteil abgewandten<br />
Kantenbereich die Auflaufschräge<br />
angebracht ist, und<br />
dass zwischen der Auflaufschräge<br />
und der Grundplatte senkrecht zur<br />
Grundplatte eine Mehrzahl zueinander<br />
beabstandeter und zueinander<br />
parallel angeordneter,<br />
plattenförmiger Stützrippen mit<br />
dreieckiger Formgebung angeordnet<br />
sind, welche die durch die<br />
Auflaufschräge und die Grundplatte<br />
aufgespannte, dreieckige<br />
Querschnittsfläche im wesentlichen<br />
vollständig <strong>aus</strong>füllen.<br />
199
PATENTSCHAU<br />
Quelle: Europäisches Patentamt<br />
Verfahren zum Vergasen von festen Vergasungsstoffen<br />
in Schlackebadvergasungsreaktoren<br />
DE-PS 102006041838, Veröffentlichungstag der Patenterteilung: 05.08.2010, Patentinhaber: Siemens Aktiengesellschaft,<br />
80333 München<br />
Die Erfindung betrifft ein Verfahren<br />
zum Vergasen von festen Vergasungsstoffen<br />
in Schlackebadvergasungsreaktoren<br />
mit Vergasungsmitteln, die<br />
mittels Vergasungsmitteldüsen<br />
zugeführt werden, die in einer oder<br />
in mehreren Düsenebenen angeordnet<br />
sind, wobei - die Vergasungsmittel<br />
mindestens <strong>aus</strong> Sauerstoff<br />
und Wasserdampf bestehen,<br />
– die Flammen, die sich vor der<br />
Austrittsöffnung der Vergasungsmitteldüsen<br />
im Druckraum des<br />
Vergasungsreaktors <strong>aus</strong>bilden,<br />
optisch überwacht werden und –<br />
mittels der Vergasungsmitteldüsen<br />
zusätzlich flüssige Vergasungsstoffe<br />
oder zu entsorgende flüssige<br />
Schadstoffe zugeführt werden,<br />
– mindestens denjenigen Vergasungsmitteldüsen,<br />
bei denen<br />
Flammenintensitäten kleiner eines<br />
Grenzwertes detektiert werden,<br />
mindestens so lange sekundäre<br />
kohlenstoff- und/oder wasserstoffhaltige<br />
flüssige und/oder gasförmige<br />
Brennstoffe zugeführt werden,<br />
bis bei mindestens denjenigen<br />
Vergasungsmitteldüsen<br />
Flammenintensitäten größer des<br />
Grenzwertes detektiert werden,<br />
– die sekundären Brennstoffe den<br />
Vergasungsmitteln unmittelbar<br />
vor oder unmittelbar nach deren<br />
Austritt <strong>aus</strong> den Vergasungsmitteldüsen<br />
in den Druckraum des<br />
Vergasungsreaktors zugemischt<br />
werden, und – die sekundären<br />
Brennstoffe in Menge und Qualität<br />
so zugeführt werden, dass der<br />
Gehalt an freiem Sauerstoff in den<br />
Verbrennungsgasen der Flammen,<br />
die sich vor der Austrittsöffnung<br />
der Vergasungsmitteldüsen <strong>aus</strong>bilden,<br />
auf ein Maß abgesenkt<br />
wird, bei <strong>dem</strong> der verbleibende<br />
freie Sauerstoff in Reaktion mit<br />
umgeben<strong>dem</strong> Brennstoff keine<br />
Temperaturen, die zu Beschädigungen<br />
führen können, erzeugen<br />
und die Temperaturen der Flammen<br />
auf Werte oberhalb des<br />
Ascheschmelzpunktes der Vergasungsstoffe<br />
eingestellt werden.<br />
Wasserheizanlage<br />
DE-PS 10102022, Veröffentlichungstag der Patenterteilung: 29.07.2010, Patentinhaber: Joh. Vaillant GmbH, 42859<br />
Remscheid, DE<br />
Die Erfindung betrifft eine Wasserheizanlage<br />
mit zwei Heizgeräten,<br />
insbesondere einer Feuerstätte und<br />
einem Brennstoffzellensystem und<br />
mehreren Verbrauchern, insbesondere<br />
einem Brauchwasserspeicher<br />
und einer Heizkörperanordnung,<br />
die über mindestens eine hydraulische<br />
Weiche miteinander verbunden<br />
sind, wobei an der hydraulische<br />
Weiche die gemeinsamen Vor- und<br />
Rücklaufleitungen der Heizgeräte<br />
und der Verbraucher angeschlossen<br />
sind und die hydraulische Weiche<br />
mit einer Absperrklappe versehen<br />
ist, mit der die Verbindung zwischen<br />
den Vor- und den Rücklaufleitungen<br />
absperrbar ist.<br />
200
201<br />
PATENTSCHAU<br />
System und Verfahren zum Ausstatten eines<br />
Abwasserkanals mit einem Wärmet<strong>aus</strong>cher<br />
DE-PS 102008040004, Veröffentlichungstag der Patenterteilung: 05.08.2010, Patentinhaber: TRACTO-TECHNIK<br />
GmbH & Co. KG, 57368 Lennestadt<br />
Es wird ein System für den Wärmet<strong>aus</strong>ch<br />
mit wärmetragenden Fluiden<br />
wie Abwasser vorgestellt, mit<br />
einem flexiblen, für das Verlegen<br />
von der Erdoberfläche <strong>aus</strong> geeigneten<br />
Abwasserkanal, mit Wärmet<strong>aus</strong>cherrohren,<br />
die in einem Kreissegment<br />
in der Rohrwandung des<br />
Abwasserkanals angeordnet sind<br />
und einer Verlegevorrichtung, die<br />
geeignet ist, den Abwasserkanal<br />
von der Erdoberfläche über die<br />
Vertikale eines Schachts in die Horizontale<br />
einer Kanaltrasse umzulenken<br />
und zu verlegen.<br />
Thermoelektrische Temperiervorrichtung<br />
DE-PS 102007017624,Veröffentlichungstag der Patenterteilung: 05.08.2010, Patentinhaber: Rittal GmbH & Co. KG,<br />
35745 Herborn<br />
Die Erfindung betrifft eine thermoelektrische<br />
Temperiervorrichtung mit<br />
mehreren thermoelektrisch arbeitenden<br />
Temperierelementen, die eine<br />
sich bei Zuführung elektrischen<br />
Stroms bildende kalte Fläche auf<br />
ihrer einen Seite und eine warme<br />
Fläche auf ihrer gegenüberliegenden<br />
Seite aufweisen, mit auf den Temperierelementen<br />
aufgebrachten Luft-<br />
Wärmet<strong>aus</strong>cherkörpern und mit zwei<br />
eine Luftströmung über dieselben<br />
bewirkenden Lüftern, wobei die<br />
Luftströmung parallel zu den Flächen<br />
der Temperierelemente entlang den<br />
Wärmet<strong>aus</strong>cherkörpern bewirkt ist,<br />
auf beiden Seiten der Temperierelemente<br />
Luftströmungskammern als<br />
Strömungskanäle <strong>aus</strong>gebildet sind,<br />
die die Wärmet<strong>aus</strong>cherkörper seitlich<br />
und auf deren von den Temperierelementen<br />
abgewandten Deckseite<br />
umgeben und eine Lufteinströmöffnung<br />
und eine Luft<strong>aus</strong>strömöffnung<br />
aufweisen, wobei der einem jeweiligen<br />
Strömungskanal zugeordnete<br />
Lüfter an dessen Lufteinströmöffnung<br />
oder an dessen Luft<strong>aus</strong>strömöffnung<br />
angeordnet ist und die<br />
Lüfter seitlich neben <strong>dem</strong> betreffenden<br />
Wärmet<strong>aus</strong>chkörper am gleichen<br />
Ende oder an gegenüberliegenden<br />
Enden des Temperiermoduls integriert<br />
sind. Die Erfindung ist dadurch<br />
gekennzeichnet, dass eine so als<br />
Temperiermodul aufgebaute Einheit<br />
an mindestens einem Randabschnitt<br />
im <strong>Bereich</strong> des Umfangsrandes mit<br />
einer Koppelvorrichtung versehen ist,<br />
über die ein entsprechend <strong>aus</strong>gebildetes,<br />
eine komplementäre Koppelvorrichtung<br />
aufweisendes weiteres<br />
Temperiermodul anschließbar ist.<br />
Wg.<br />
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Westfalen Gruppe: Kombispeicher<br />
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Stiebel Eltron: Auszeichnung für<br />
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SHK Essen: 48.200 Fachbesucher nutzten die Fachmesse<br />
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NEWS<br />
29.03.2014 | Branche<br />
SHK Essen: 48.200 Fachbesucher<br />
Die 25. Ausgabe der Fachmesse für Sanitär, Heizung, Klima und Erneuerbare<br />
Energien war geprägt von der guten Stimmung in der Branche. Aussteller und<br />
Besucher in der Messe Essen zeigten weiter ><br />
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Airflow Lufttechnik GmbH<br />
29.03.2014 | Stiebel Eltron<br />
BOA BKT GmbH<br />
Benzing Lüftungssysteme GmbH<br />
29.03.2014 | Branche<br />
Adrian Willig wird Geschäftsführer<br />
des IWO<br />
Adrian Willig (47) wurde mit Wirkung zum 30. Januar 2014 zum weiteren Geschäftsführer<br />
des Instituts für Wärme und Oeltechnik e. V. (IWO) in Hamburg<br />
<br />
ernannt. Er unterstützt damit den Vorstand bei der Leitung des Instituts zusammen<br />
mit <strong>dem</strong> langjährigen Geschäftsführer Prof. Dr. Christian Küchen, der ab<br />
sofort als Sprecher der Geschäftsführung fungiert. weiter ><br />
IWO Adrian Willig Wärmetechnik<br />
Stiebel Eltron: Auszeichnung für neue<br />
Wärmepumpe Kabelwerke Brugg auf AG Holding der Light + Building<br />
Die Wärmepumpe WPC von Stiebel Eltron wird Anfang April auf der weltgrößten Messe für <strong>Gebäudetechnik</strong>, der<br />
Light + Building, mit <strong>dem</strong> ‚Design Plus‘-Gütesiegel <strong>aus</strong>gezeichnet. weiter ><br />
DAIKIN Airconditioning Germany GmbH<br />
Stiebel Eltron Wärmepumpe WPC Light + Building Wärmepumpen<br />
DIV Deutscher Industrieverlag<br />
HEINEMANN GmbH<br />
29.03.2014 | Westfalen Gruppe<br />
Westfalen Gruppe: Kombispeicher mit<br />
integrierter Wärmepumpe<br />
Helios Ventilatoren GmbH + Co KG<br />
Die Westfalen Gruppe, mit der Marke Westfalengas, ein Flüssiggas-Versorger, ist<br />
zum vierten Mal auf der SHK in Essen vertreten. In Halle 2, Stand 443, präsentiert<br />
das Unternehmen <strong>aus</strong> Münster das Solarthermie-Programm Solacept. Die<br />
HOWATHERM Klimatechnik GmbH<br />
Branchenmesse läuft vom 12. bis 15. März. weiter ><br />
ista Deutschland GmbH<br />
Westfalen Gruppe Produktname Wärmepumpen<br />
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PUBLIKATIONEN<br />
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Leitfaden für Lüftungs- und Klimaanlagen<br />
Autor: Lars Keller<br />
Der für die 4. Auflage erneut überarbeitete und erweiterte „Leitfaden für Lüftungs-<br />
und Klimaanlagen“ richtet sich primär an Ingenieure und Planer, technisches<br />
Personal in Vertrieb, Einkauf, Service, Instandhaltung, Facility Management,<br />
Studenten und Diplomanten.<br />
48,90 EUR Zum Shop ><br />
Lars Keller Lüftungsanlagen Klimaanlagen<br />
Handbuch Energieberatung<br />
Her<strong>aus</strong>geber: Ulrich Jung<br />
Sie finden Antworten auf alle Fragen rund um das Berufsbild der Energieberater,<br />
die Anforderungen, die Verfahren und die Leistungen der Energieberatung<br />
sowie weiterführende Themen, wie z.B. Energiemanagement, Kosten und Finanzierung<br />
der energetischen Verbesserung oder der energieeffiziente Betrieb<br />
von Gebäuden. Dieses Werk bietet Ihnen umfassende Erläuterungen, zahlreiche<br />
praktische Tipps und Arbeitshilfen.<br />
79,00 EUR Zum Shop ><br />
Ulrich Jung Energiewende Klimaanlagen<br />
VERGABE 24 AUSSSCHREIBUNGEN<br />
29.03.2014 | Darmstadt<br />
Altes Hauptgebäude (S1/03), TU Darmstadt -<br />
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Stiebel Eltron: Auszeichnung für
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IMPRESSUM<br />
135. Jahrgang · Heft 3<br />
Her<strong>aus</strong>geber<br />
Schriftleiter<br />
Redaktion im Verlag<br />
Verlag<br />
Geschäftsführer<br />
Verlagsleitung<br />
Mediaberatung<br />
Anzeigenverwaltung<br />
Prof. Dr.-Ing. Martin Kriegel, Technische Universität Berlin, Hermann-Rietschel-Institut, FG Gebäude-<br />
Energie-Systeme, Marchstraße 4, 10587 Berlin, E-Mail: kriegel@di-verlag.de, Tel.: +49 30 314 24170<br />
Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Detzer, Imtech Deutschland GmbH & Co. KG., Hamburg<br />
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Finke, Beuth Hochschule für Technik, Berlin<br />
Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Külpmann, Beuth Hochschule für Technik, Berlin, Hochschule Luzern<br />
Prof. Dr.-Ing. habil. Birgit Müller, Hochschule für Technik und Wirtschaft, Berlin<br />
Prof. Dr.-Ing. Michael Schmidt, Universität Stuttgart<br />
Jürgen Franke (verantwortlich), Tel.: +49 89 203 53 66-10, E-Mail: franke@di-verlag.de<br />
Henriette von Feilitzsch, Tel.: +49 89 203 53 66-15, Fax: +49 89 203 53 66-99, E-Mail: vonfeilitzsch@di-verlag.de<br />
DIV Deutscher Industrieverlag GmbH<br />
Arnulfstr. 124, 80636 München<br />
Tel.: +49 89 203 53 66-0, Fax: +49 89 203 53 66-99<br />
Internet: www.di-verlag.de<br />
Carsten Augsburger, Jürgen Franke<br />
Kirstin Sommer<br />
Kirstin Sommer, Tel.: +49 89 203 53 66-36, Fax: +49 89 203 53 66-99, E-Mail: sommer@di-verlag.de<br />
Angelika Weingarten, Tel.: +49 89 203 53 66-13, Fax: +49 89 203 53 66-99, E-Mail: weingarten@di-verlag.de<br />
Eva Feil, Tel.: +49 89 203 53 66-11, Fax: +49 89 203 53 66-99, E-Mail: feil@di-verlag.de<br />
Zurzeit gilt Anzeigenpreisliste Nr. 59.<br />
Satz und Layout<br />
Herstellung<br />
Druck<br />
Carolin Sehnem, DIV Deutscher Industrieverlag GmbH<br />
Dipl.-Ing. Annika Böning, DIV Deutscher Industrieverlag GmbH<br />
Druckerei Chmielorz GmbH, Ostring 13, 65205 Wiesbaden-Nordenstadt<br />
Printed in Germany<br />
Abonnements |<br />
Einzelheftbestellung<br />
Leserservice „<strong>GI</strong> - GebäudeTechnik | InnenraumKlima“<br />
Postfach 91 61, 97091 Würzburg<br />
Tel.: +49 931 4170-459, Fax: +49 931 4170-494, E-Mail: leserservice@di-verlag.de<br />
Bezugsbedingungen <strong>GI</strong> - GebäudeTechnik | InnenraumKlima erscheint jeden 2. Monat. Jahres-Inhaltsverzeichnis in Ausgabe 06/2014<br />
Einzelverkaufspreis:<br />
Print: € 42,–<br />
ePaper (Online-Lesezugriff im MediaCenter): € 42,–<br />
Jahresabonnement:<br />
Print: € 215,–, Porto Deutschland € 18,–, Porto Ausland € 21,–<br />
ePaper (Online-Lesezugriff im MediaCenter): € 215,–<br />
Abo Plus (Print + ePaper Online-Lesezugriff im MediaCenter) Inland: € 297,50<br />
Abo Plus (Print + ePaper Online-Lesezugriff im MediaCenter) Ausland: € 300,50<br />
Die Preise enthalten bei Lieferung in EU-Staaten die Mehrwertsteuer, für das übrige Ausland<br />
sind sie Nettopreise. Preise inklusive Versand.<br />
Studentenpreis: 50 % Ermäßigung gegen Nachweis.<br />
Bestellungen über jede Buchhandlung oder direkt an den Verlag.<br />
Abonnement-Kündigung acht Wochen zum Ende des Kalenderjahres.<br />
Verlag<br />
ISSN 2195-643X<br />
© DIV Deutscher Indust rie ver lag GmbH, München<br />
Die Zeitschrift und alle in ihr enthaltenen Beiträge und Abbildungen sind urheberrechtlich geschützt.<br />
Mit Ausnahme der gesetzlich zugelassenen Fälle ist eine Verwertung ohne Einwilligung des Verlages strafbar.<br />
Für den Originalteil werden nur Aufsätze angenommen, die in gleicher Form noch nicht veröffentlicht<br />
worden sind. Ausnahmen sind vorher zu vereinba ren. Für unverlangt eingesandte Manuskripte wird keine<br />
Haftung übernom men. Die wissenschaftliche Verantwortung für den Inhalt der Aufsätze tra gen die Autoren.<br />
und<br />
sind Unternehmen der<br />
204
Datum<br />
17.06.2014,<br />
Berlin<br />
Veranstaltung<br />
TERMINE<br />
DIN/DIV-Kooperationstagung „EnEV<br />
Quo Vadis – Positionen, Potenziale und<br />
Perspektiven“<br />
Beuth Verlag GmbH<br />
Am DIN-Platz<br />
Burggrafenstraße 6<br />
10787 Berlin / Germany<br />
Tel.: +49 30 2601-2577<br />
Fax: +49 30 2601-42577<br />
E-Mail: tina.stegath@beuth.de<br />
www.beuth.de/dinaka<strong>dem</strong>ie<br />
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Stuttgart<br />
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Landesmesse Stuttgart GmbH<br />
Messepiazza 1<br />
70629 Stuttgart<br />
Tel.: +49 711 18560-0<br />
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13.-16.11.2013,<br />
Bern<br />
BauHolzEnergie-Messe<br />
Bea Bern Expo<br />
Mingerstr. 6<br />
CH-3000 Bern, Schweiz<br />
www.bauholzenergie.ch<br />
Veranstalter:<br />
BauHolzEnergie AG<br />
Tel.: +41 31 38 16-745<br />
Fax: +41 31 38 16-742<br />
E-Mail: sekretariat@bauholzenergie.ch<br />
29.-31.08.2014,<br />
Erfurt<br />
H<strong>aus</strong>.Bau.Energie.<br />
Messe Erfurt<br />
Gothaer Straße 34<br />
99094 Erfurt<br />
Projektteam:<br />
Norman Vierow<br />
Tel.: +49 361 400-1750<br />
Fax: +49 361 400-1111<br />
E-Mail: h<strong>aus</strong>-bau-energie@messe-erfurt.de<br />
www.h<strong>aus</strong>-bau-energie.de<br />
<strong>GI</strong> erscheint in der DIV Deutscher Industrieverlag GmbH, Arnulfstr. 124, 80636 München
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