2 Kurzfassung - ZUB

Solaroptimiertes Bauen, Teilkonzept 3 

Zentrum für 

Umweltbewusstes 

Bauen e.V. 

Messtechnische Begleitung und Evaluierung des Neubaus 

des Verwaltungsgebäudes der Fa. Pollmeier in Creuzburg 

Auftraggeber: BMWA, Forschungsvorhaben 0335007J 

Abschlussbericht: 01.08.2001 – 30.04.2004 

Auftragnehmer: Zentrum für Umweltbewusstes Bauen e.V. (ZUB) 

Dipl.-Ing. Jürgen Laudenbach 

Wissenschaftliche Leitung: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Gerd Hauser 

Bearbeitung: Dipl.-Ing. Katrin Schlegel 

Dipl.-Oec. Martin Heide 

Dipl.-Ing. Ronny Leineweber 

in Zusammenarbeit mit: Dipl.-Ing. Christian Neumann (solares bauen GmbH, Freiburg) 

Dipl.-Ing. Jens Pfafferott (Fraunhofer ISE, Freiburg) 

Dr.-Ing. Christian Reise (Fraunhofer ISE, Freiburg) 

Kassel, im April 2004 

Zentrum für Umweltbewusstes Bauen e.V. (ZUB) 

Gottschalkstraße 28a 

D-34127 Kassel 

Telefon +49 561 804 3189 

Telefax +49 561 804 3187 

E-mail zub@zub-kassel.de

Inhalt 

1 Einleitung 4 

2 Kurzfassung 5 

3 Förderkonzept 9 

4 Projektbeteiligte 11 

5 Objektbeschreibung 12 

5.1 Architektur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 

5.2 Baukonstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 

5.3 Geometrische Gebäudekenndaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 

5.4 Energetisches Konzept und Technische Gebäudeausrüstung . . . . 18 

5.4.1 Heizung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 

5.4.2 Lüftung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 

5.4.3 Strom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 

5.4.4 Beleuchtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 

5.4.5 Warmwasserbereitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 

5.4.6 Sonnenschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 

5.4.7 Gebäudleittechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 

6 Projektziele 31 

6.1 Energetisches Konzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 

6.2 Lüftungskonzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 

6.3 Tageslichtkonzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 

6.4 Effizienz von Anlagenkomponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 

7 Datenerfassung und Auswertung 35 

7.1 Datenerfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 

7.1.1 Gebäudeleittechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 

7.1.2 Messtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 

7.2 Datenverarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 

7.2.1 Übertragung der Messdaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 

7.2.2 Datenbank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 

7.2.3 Datenbankstruktur und Auswertung . . . . . . . . . . . . . 38 

7.3 Probleme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 

8 Ergebnisse 43 

8.1 Energetisches Konzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 

8.1.1 Energiebilanz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 

von Christian Neumann (solares bauen GmbH) 

8.1.1.1 Messdaten 2002 und 2003 . . . . . . . . . . . . . . . 43 

1

8.1.1.2 Messdaten und Planungswerte . . . . . . . . . . . 49 

8.1.1.3 Vorgaben des Forschungsprogramms . . . . . . . 51 

8.1.1.4 Überarbeitung der Simulation . . . . . . . . . . . . 52 

8.1.2 Temperaturverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 


8.1.2.1 Raumtemperaturen im Gebäude . . . . . . . . . . . 57 

8.1.2.2 Einflussgrößen auf die Innentemperatur . . . . . . 64 

8.2 Lüftungskonzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 

8.2.1 CO2-Regelung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 

8.2.2 Nachtlüftung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 

von Jens Pfafferott (Fraunhofer ISE) 

8.2.2.1 Kurzfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 

8.2.2.2 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 

8.2.2.3 Aufgaben, Methodik und Gebäudekonzept . . . . 89 

8.2.2.4 Messtechnik und Datenaufbereitung . . . . . . . . 93 

8.2.2.5 Kurzzeitmessung im Süd-Büro im 2. OG . . . . . . 98 

8.2.2.6 Luftwechsel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 

8.2.2.7 Raumtemperaturen in den Büros . . . . . . . . . . 117 

8.2.2.8 Energiebilanz für den Sommer . . . . . . . . . . . . 123 

8.2.2.9 Ausblick und offene Fragen . . . . . . . . . . . . . 130 

8.3 Lichtkonzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 

von Christian Reise (Fraunhofer ISE) 

8.3.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 

8.3.2 Tageslicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 

8.3.3 Kunstlicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 

8.3.4 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 

8.4 Effizienz von Anlagenkomponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 

8.4.1 Photovoltaik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 

von Christian Reise (Fraunhofer ISE) 

8.4.1.1 Übersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 

8.4.1.2 Die Photovoltaik-Anlage . . . . . . . . . . . . . . . 150 

8.4.1.3 Erträge und Wirkungsgrade . . . . . . . . . . . . . 152 

8.4.1.4 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 

8.4.2 Wärmepumpe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 

8.4.3 Warmwasserbereitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 

8.4.4 Komfortaspekte und thermische Behaglichkeit . . . . . . . . 178 

8.4.4.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 

8.4.4.2 Abluftanlage und Regelung . . . . . . . . . . . . . 178 

8.4.4.3 Die temporäre Messeinrichtung . . . . . . . . . . . 181 

8.4.4.4 Vergleich stationärer und temporärer Messwerte . 185 

8.4.4.5 Operative Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 

8.4.4.6 Schichtung der Raumtemperatur . . . . . . . . . . 196 

2

8.4.4.7 Luftgeschwindigkeit, Turbulenz und Zugrate . . . 198 

8.4.4.8 PMV und PPD Indizes . . . . . . . . . . . . . . . . 205 

8.4.4.9 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 

8.4.5 Kühlung Serverraum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 

8.4.6 Rationelle Energieverwendung im Bürobereich . . . . . . . 226 

8.4.6.1 Beleuchtungsstromverbrauch . . . . . . . . . . . . 226 

8.4.6.2 Arbeitsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 

8.5 Effizienz Lüftung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 


8.6 Abhängigkeit Heizlast von Solarstrahlung . . . . . . . . . . . . . . . 242 


8.7 Regelalgorithmen der Heizung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 


8.7.1 Frostschutz Cafeteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 

8.7.2 Auskühlverluste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 

8.8 Betriebszeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 

9 Optimierung und Erweiterung des Konzepts 248 

9.1 Messtechnische Erfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 

9.2 Regelung der Gebäudetechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 

10 Allgemeines 252 

10.1 Nutzerbefragung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 

10.2 Internetpräsentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 

10.3 Studentische Arbeiten und Veröffentlichungen . . . . . . . . . . . . 254 

Literatur 255 

Anhang 258 

A Zonierung der Simulation 259 

B Berechnung der Kapazität der Radiatorenheizung 260 

C Messdatendarstellung 261 

D Fensteröffnungszeiten 265 

E Grenzwerte der CO2-Regelung 266 

Die Kapitel ohne Angabe eines Autors wurden von den Bearbeitern des ZUB verfasst. 

3

4 1 EINLEITUNG 

1 Einleitung 

In den vergangenen Jahren wurden überwiegend Wohngebäude energetisch opti- 

miert, öffentlich gefördert und untersucht. Aufgrund unterschiedlicher Nutzungs- 

und Energieverbrauchsstrukturen ist der energieoptimierte Bau von Nichtwohn- 

gebäuden bisher wenig erprobt. Dabei ist der Primärenergieverbrauch, beson- 

ders im Bereich Elektroenergie, bei Büro- und Verwaltungsgebäuden im Bestand 

und auch meist bei Neubauten hoch. Das Bundesministerium für Wirtschaft und 

Arbeit (BMWA) unterstützt im Rahmen seines Förderkonzeptes „SolarBau-Teil- 

konzept 3“ die Planung und das Monitoring von energieeffizienten und solarop- 

timierten Gewerbebauten. In diesem Rahmen wurde das Verwaltungsgebäude 

der Massivholz GmbH Pollmeier in Creuzburg (bei Eisenach) gefördert. 

Die Firma Pollmeier ist ein exportorientiertes mittelständisches Unternehmen der 

holzverarbeitenden Industrie mit insgesamt ca. 400 Mitarbeitern. Das neue Ver- 

waltungsgebäude mit ca. 3500 m 2 Nutzfläche ist für 100 Mitarbeiter ausgelegt. 

Die Konzeption des Gebäudes ist nicht Ergebnis eines Wettbewerbs. Die Archi- 

tekten (Seelinger & Vogels, Darmstadt) wurden aufgrund eines vergleichbaren 

Referenzobjektes unmittelbar vom Bauherrn angesprochen. Das Projektteam selbst 

hat sich aufgrund einer früheren Zusammenarbeit bei einem ähnlichen Projekt er- 

geben. Der Wunsch des gesamten Planungsteams und des Bauherrn, ein innova- 

tives Gebäude mit entsprechender Außenwirkung zu errichten, war Motivation 

für ein Projekt im Rahmen des Teilkonzept 3. 

Im Mittelpunkt der Planungen stand, optimale Arbeitsplatzbedingungen in Be- 

zug auf Tages- und Kunstlicht und das Raumklima zu schaffen. Das Gebäude 

wurde im Herbst 2001 fertiggestellt und bezogen, die eigentliche Messphase be- 

gann im Februar 2002 und endete im April 2004. 

Der folgende Bericht beschreibt zunächst das Gebäude- und Energiekonzept. Nach 

der Darstellung der Zielsetzung erfolgt die Vorstellung und Diskussion der Er- 

gebnisse der 2-jährigen Monitoring-Phase. Die Schwerpunkte liegen hierbei auf 

der Energiebilanz, der Wirkung der Nachtlüftung und dem Tageslichtkonzept. 

Weiterhin werden die Effizienz von Anlagenkomponenten, u.a. Lüftung, Wär- 

mepumpe, Fotovoltaik sowie die thermische Behaglichkeit untersucht. Abschlie- 

ßend sind die bereits umgesetzten Optimierungen des Konzepts dokumentiert.

2 Kurzfassung 

Ziel des Projektes war die Schaffung von optimalen Arbeitsplatzbedingungen 

hinsichtlich Tages- und Kunstlicht sowie Raumklima. Diese Qualität sollte mit 

einer „schlanken“ Gebäudetechnik und einem Höchstmaß an Energieeffizienz 

erreicht werden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde ein umfangrei- 

ches Energiekonzept unter Einbeziehung von Simulationswerkzeugen erarbeitet, 

das die Bereiche Wärmeschutz, Raumklima, Tageslicht und Haustechnik abdeckt. 

Über den Zeitraum des Monitoring-Projektes - Anfang 2002 bis Anfang 2004 - 

wurde die Einhaltung der Zielvorgaben anhand der Messdaten überprüft. 

Energiebilanz 

Die Zielwerte der Planung und des Forschungsprogramms solarbau:MONITOR 

wurden nicht vollständig erreicht. In Tabelle 2.1 sind die Ziel- und Planungswerte 

den Verbräuchen von 2003 gegenübergestellt. 

Tabelle 2.1: Endenergie, Primärenergie und CO2-Emissionen, Vergleich von den energetischen 

Zielen des Forschungsprogramm mit den Planungs- und Messwerten 2003, *Primärenergiefaktoren 

entsprechend EnEV, **Emissionswerte entsprechend GEMIS 4 [2] 

solarbau Planung 2003 

MONITOR 

Endenergie [kWh/m 2 a] ≤ 40 36,6 58,4 

für Heizung + WW 

Endenergie Wärme [kWh/m 2 a] ≤ 70 49,3 78,3 

+ elektrische Energie für 

technische Gebäudeausrüstung 

Primärenergie gesamt* [kWh/m 2 a] ≤ 100 37,0 65,2 

CO2-Emissionen** [kg/m 2 a] ≤ 23 9,3 16,1 

Das Gebäude wird über die betriebseigene Holzfeuerungsanlage mit Wärme ver- 

sorgt. Zusätzlich wird eine Abluftwärmepumpe eingesetzt, die etwa 10 % des 

Wärmeverbrauchs deckt. 

Die Vorgaben des Forschungsprogramms werden nur in den Bereichen Primär- 

energie und CO2-Emissionen eingehalten, da die Energieerzeugung diesbezüg- 

lich unter günstigen Gesichtpunkten geschieht. Bei näherer Betrachtung der Ver- 

5

6 2 KURZFASSUNG 

brauchergruppen sind der Heizwärmeverbrauch und der Stromverbrauch für die 

Beleuchtung für die deutlich höheren Werte verantwortlich. 

Heizwärmeverbrauch 

Um die Ursachen des erhöhten Verbrauchs zu lokalisieren wurde nach der Aus- 

wertung die der Planung zugrunde liegende Simulation an die realen Bedingun- 

gen angepasst. Das lokale Klima, die tatsächliche Belegung, die Betriebszeiten 

und die über die Abluftanlage messbaren Volumenströme entsprechen in etwa 

den angenommenen Werten. Mit verantwortlich für den Mehrverbrauch sind die 

deutlich höheren Raumlufttemperaturen (22,5 ◦ C gegenüber 20 ◦ C). 

Die Datenauswertung ergab, dass der Heizwärmeverbrauch nicht durch die so- 

lare Einstrahlung beeinflusst wird. Wenn man also davon ausgeht, dass der Son- 

nenschutz als Blendschutz verwendet wird und dies in der Simulation berück- 

sichtigt, erhöht sich der Bedarf ebenfalls. 

Bei zusätzlicher Berücksichtigung von im Betrieb auftretender Speicher- und Ver- 

teilverluste reduziert sich der Unterschied zwischen Simulation und Verbrauch 

2003 auf 6 %. Diese verbleibende Differenz kann durch nicht erfassbare Größen 

wie zum Beispiel den Luftwechsel über die Fenster erklärt werden. 

Die sich real einstellenden Verbräuche lassen sich demnach gut mit der Simulati- 

on nachbilden. Eine Reduzierung des Heizwärmeverbrauchs ist im vorliegenden 

Fall aus technischer Sicht nicht möglich, da diese Größen in hohem Maße nutzer- 

abhängig sind. 

Beleuchtungsstromverbrauch 

Die Betriebszeiten der Beleuchtung sind aufgrund der geringen Tageslichtversor- 

gung höher als angenommen. Zwar ging man bereits während der Planung von 

einer geringen Tageslichtversorgung, verursacht durch die Lage der Arbeitsplät- 

ze in Raummitte und die niedrigen Reflexionsgrade der Sichtbetondecke, aus. Im 

Betrieb haben Messungen jedoch gezeigt, dass vor allem der Bodenbelag, die Mö- 

blierung und die Stoffpaneele an den Wänden deutlich geringere Reflexionsgrade 

aufweisen als angenommen. Auch hier konnte durch Anpassung der Simulation 

der IST-Zustand gut nachgebildet werden. Die wirkungsvollste Verbesserung der 

Tageslichtversorgung würde durch den flächendeckenden Einsatz eines helleren

Bodenbelags erreicht. 

Wärmepumpe 

Es war geplant, die Wärmepumpe im Sommer einzusetzten, um den kompletten 

Warmwasserbedarf zu decken und die Nahwärmeversorgung abzuschalten. Da 

das Gebäude aber von der werkseigenen Holzfeuerung versorgt wird, ist Wärme 

in diesem Fall sowohl ökonomisch als auch ökologisch gesehen deutlich günsti- 

ger als Strom. 

Die erreichten Arbeitszahlen im Sommer liegen, aufgrund des geringen Wärme- 

bedarfs und der daraus resultierenden Taktung, deutlich unter 3 (siehe auch Ta- 

belle 2.2). Für den Fall Pollmeier sollte die Wärmepumpe im Sommer außer Be- 

trieb genommen werden. 

Tabelle 2.2: Arbeitszahlen der Wärmepumpe in 2002 und 2003, ganzjährig und getrennt nach 

Heizperiode und Sommermonaten 

Raumklima 

2002 2003 

(ab März) 

ganzjährig 3,15 3,57 

Sommer 2,52 2,64 

(April - Septemeber) 

Winter 3,46 3,80 

Die gemessenen Raumlufttemperaturen in den Bürozonen lagen jährlich zwi- 

schen 150-300 Stunden über 26 ◦ C. Das Großraumbüro im 1. OG Süd weist da- 

bei die höchsten Temperaturen auf. In diesem Bereich bleiben aus betrieblichen 

Gründen die Fenster während der sommerlichen Nachtlüftung geschlossen. 

Problematisch für die Behaglichkeit in den Büros ist die geringe relative Luft- 

feuchte in den Wintermonaten. Dies ist auf die niedrige Feuchte außen und ge- 

ringe interne Feuchteproduktion zurückzuführen. 

7

8 2 KURZFASSUNG 

Nachtlüftung 

Die maschinelle Nachtlüftung über die Abluftanlage erreicht einen Luftwechsel 

von ca. 1,0 h −1 . Dieser verhindert einen Temperaturanstieg jedoch nur zum Teil. 

Mit Hilfe der zusätzlich realisierten Fensteröffnung konnte eine wirkungsvollere 

Wärmeabfuhr erreicht werden. 

Die Effizienz der maschinellen Nachtlüftung liegt mit einem COP zwischen 8 und 

20 sehr hoch und damit deutlich über den Werten von konventionellen Kühlsys- 

temen. 

Gebäuderegelung 

Es hat sich gezeigt, dass es unerlässlich ist, die Regelung der Gebäudetechnik 

nach Inbetriebnahme eines Gebäudes intensiv zu überprüfen. Bei der Einrich- 

tung der Gebäudeleittechnik werden immer Fehler auftreten, welche erst durch 

geziele Überprüfung gefunden und beseitigt werden können. In diesem Projekt 

konnten mit Hilfe der detaillierten Datenerfassung Fehler beseitigt werden.

3 Förderkonzept 

Das Verwaltungsgebäude Pollmeier ist das Projekt Nr. 13 (von mittlerweile 20 

Projekten) im Förderprogramm SolarBau-Teilkonzept 3, Solar optimierte Ge- 

bäude mit minimalem Energiedarf, gefördert durch das Bundesministeriums für 

Wirtschaft und Arbeit (BMWA) (1995-2005). 

Das Teilkonzept 3 (TK 3) umfasst zwei Phasen: 

• Phase I: Planung, Optimierung, Bau 

Planung, energetische Simulation und Optimierung, Bauausführung, Do- 

kumentation 1 

• Phase II: Evaluierung 

Testmessungen, Anpassungen, Abnahme, erste Messphase, Systemoptimie- 

rung, zweite Messphase, Projektauswertung, Dokumentation 2, Abschluss- 

bericht, Publikationen, Öffentlichkeitsarbeit. 

Kriterien für die Aufnahme in das Programm sind unter anderem, dass es sich 

um einen mehrgeschossigen Neubau im Nichtwohnungsbau handelt (mit einer 

Brutto-Grundrissfläche > 1000 m 2 ) und Zugänglichkeit für die interessierte Fachöf- 

fentlichkeit besteht. Ausdrücklich erwünscht ist die Einbeziehung von Studieren- 

den bei Planung, Ausführung, Messung und Auswertung. 

Bereits das Entwurfskonzept muss hohen energetischen Anforderungen genü- 

gen, um im Planungsverlauf durch schrittweise Optimierung den Gesamtener- 

giebedarf weiter zu reduzieren. Projektspezifisch sollen „konventionelle “ Ener- 

giesparmaßnahmen sinnvoll ausgeschöpft werden, verstärkt solare Techniken und 

fortschrittliche, angepasste Anlagen der technischen Gebäudeausrüstung einge- 

setzt werden. Unter Berücksichtigung der Gesamtwirtschaftlichkeit des Projekts 

soll diejenige Kombination, die die bestmögliche Reduzierung des Energiever- 

brauchs erwarten lässt, gefunden und realisiert werden. Die Auswahl wird von 

Simualtionsrechnungen unterstützt. Um den Gesamtbedarf von nicht regenerati- 

ven Energien gegenüber einem Vergleichsgebäude konventioneller Art deutlich 

zu vermindern, gelten folgende Sollwerte für den errechneten Bedarf und den 

späteren effektiven Verbrauch: 

9

10 3 FÖRDERKONZEPT 

• Heizwärmebedarf: < 40 kWh/(m 2 a) 

• Gesamt-Endenergiebedarf (inkl. Heizwärme): < 70 kWh/(m 2 a) 

• nach CO2-Emissionen bewerteter Energiebedarf: < 100 kWh/(m 2 a) 

Als Flächenbezug ist hier die beheizte Nutzfläche (Netto-Grundfläche nach DIN 

277) anzusetzen. In den Zielwerten für den Strombedarf sind nutzungsspezifi- 

sche Geräte nicht zu berücksichtigen. Eine konventionelle Kälterezeugung für 

die Raumkonditionierung ist zu vermeiden. 

Die Messtechnik ist bereits in der Planungphase zu berücksichtigen. Ziel ist ei- 

ne Konsistenz der verfügbaren Daten aller Projekte in den Kernbereichen. Die- 

se umfassen mindestens stündlich zu erfassende Heizenergie bzw. Heizwärme- 

verbräuche, Energieverbrauch zur Warmwasserbereitung und Elektrizitätsver- 

brauch (getrennt nach TGA, Beleuchtung und nutzungsspezifische Anwendun- 

gen). Darüber hinaus sollen im Rahmen von Behaglichkeitsuntersuchungen we- 

nigstens die Raumtemperaturen in typischen Bereichen erfasst werden. Die Au- 

ßenlufttemperatur sowie Global- und Diffusstrahlung sind ebenfalls zu erfassen. 

Darüberhinaus werden von jedem Projekt eine Vielzahl von Daten zur spezifi- 

schen Evaluierung erfasst. 

Nach einheitlichen Berechnungsgrundlagen werden Kenngrößen aus Planung 

und Messung ermittelt. Die wichtigste Größe ist dabei der jährliche Gesamtener- 

gieverbrauch. [19]

4 Projektbeteiligte 

Im Projekt Pollmeier war der Bauherr selbst Projektnehmer der Phase I. Die Be- 

arbeitung: Planung und Simulation des Energiekonzepts, Ausführungsplanung 

und Bauleitung für die Technische Gebäudeausrüstung sowie die Ergebnisdar- 

stellung im Abschlussbericht erfolgte durch die solares bauen GmbH, Freibung. 

Die Planungsteams sind im Abschlussbericht der Phase I detailliert aufgeführt 

[1]. 

Die Projektleitung der Phase II liegt beim Zentrum für Umweltbewusstes Bauen 

e.V. (ZUB), Kassel. Das ZUB stellte die Messwerterfassung sicher. Unter Verwen- 

dung eines Datenbanksystems stehen die Daten soweit als möglich vollständig 

und geprüft zur Auswertung zur Verfügung. Das ZUB selbst übernimmt einen 

Teil der wissenschaftlichen Auswertung. In Kapitel 6 sind die Fragestellungen 

ausführlich dokumentiert. Um der Breite der Problemstellung Rechnung zu tra- 

gen, wurde das Projekt in Zusammenarbeit mit der solares bauen GmbH und 

dem Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) bearbeitet. Die Zustän- 

digkeiten für die einzelnen Untersuchungen sind ebenfalls in Kapitel 6 vermerkt. 

Im Inhaltverzeichnis sind die einzelnen Autoren aufgeführt. Die Kapitel ohne 

Namen wurden von den Bearbeitern des ZUB verfasst. 

Solares bauen war zudem verantwortlich für die Wartungs- und Optimierungs- 

arbeiten des Betriebs der haustechnischen Anlagen. 

Parallel wird der SolarBau:MONITOR als Begleitforschung gefördert. Ziel ist, 

die Ergebnisse der geförderten Projekte zusammenfassend darzustellen. Über die 

unterschiedlichsten, über das Bundesgebiet verteilten, Forschungsobjekte infor- 

miert die Internetseite www.solarbau.de. Dort finden sich ebenfalls detaillierte 

Angaben zu Förderinhalten, Richtlinien und Kontakt sowie die ersten Ergebnis- 

se. 

11

12 5 OBJEKTBESCHREIBUNG 

5 Objektbeschreibung 

5.1 Architektur 

Das Verwaltungsgebäude der Pollmeier Massivholz GmbH wurde 2001 auf dem 

Gelände des Sägewerks in Creuzburg nahe Eisenach in einem Industrie- und Ge- 

werbegebiet errichtet (Bild 5.1). Die Architekten Seelinger + Vogels aus Darm- 

stadt wurden vom Bauherrn aufgrund eines vergleichbaren Objektes angespro- 

chen und beauftragt, den Verwaltungsneubau zu planen. Im September 2001 

wurde das Gebäude bezogen. Auf der entstandenen Nettogrundfläche von 3.510 

m 2 arbeiten heute bis zu 100 Mitarbeiter. 

Bild 5.1: Nord-Ost Ansicht des Verwaltungsgebäudes auf dem Betriebsgelände der Pollmeier 

GmbH 

Das dreigeschossige Gebäude hat einen quadratischen Grundriss, wobei das Erd- 

geschoss gegenüber den beiden oberen Geschossen nach innen verspringt. Mit 

dem A/V- Verhältnis von 0,32 m −1 ist der Baukörper sehr kompakt. Das Gebäu- 

de steht frei und ohne Verschattung. 

Die Fassaden sind mit einer Abweichung von 22 ◦ nach den vier Himmelsrichtun- 

gen ausgerichtet. Nord- und Südfassade sind mit 50% verglast, Ost- und West- 

fassade besitzen einen Fensterflächenanteil von 30%. Die Bilder 5.2 bis 5.4 zeigen 

den Lageplan, einen Grundriss und einen Gebäudeschnitt.

5.1 Architektur 13 

Bild 5.2: Lageplan [2] 

Bild 5.3: Ansicht Nordfassade mit Eingangsbereich [7] 

Bild 5.4: Gebäuddeschnitt längs der West-Ost Achse [7] 

Das zentrale Atrium erstreckt sich über alle Geschosse und grenzt lediglich mit


dem Glasdach an die Außenluft. Im Erdgeschoß befinden sich zudem die Cafe- 

teria, Schulungs- und Besprechungsräume sowie Service- und Technikräume. In 

den beiden Obergeschossen befinden sich jeweils zwei Großraumbüros, welche 

zum Atrium hin verglast sind und somit zusätzlich mit Tageslicht versorgt wer- 

den. Durch teilweise umsetzbare Wandscheiben können die Büros zoniert wer- 

den und werden so wechselnden Anforderungen durch verschiedene Arbeits- 

gruppen gerecht. 

Bild 5.5: Großraumbüro entlang des Atriums 

Bild 5.6: Blick aus der Cafeteria im Erdgeschoss in das Atrium mit dem Empfang

5.2 Baukonstruktion 15 

Die beiden oberen Geschosse werden über einen Aufzug im Westen und zwei 

Treppenhäuser erschlossen. Im Grundriss des 1.OG (Bild 5.7) sind die Erschlies- 

sungsbereiche markiert. Diese haben auch für das Technikkonzept eine zentrale 

Bedeutung. Das Abluftsystem ist unterteilt in die voneinander getrennten Berei- 

che Ost und West. 

5.2 Baukonstruktion 

Bild 5.7: Grundriss 1. OG, Büroetage mit zwei Großraumbüros 

Konstruktiv ist das Gebäude in Stahlskelettbauweise ausgeführt. Die massiven 

Decken werden ohne Unterzüge von Stahlbetonstützen getragen. Die Fassade 

besteht aus vorgefertigten Holzelementen, die von außen mit 30 cm Wärmedäm- 

mung (WLG 040) beplankt sind. Den äußeren Abschluss bilden vorgehängte Fa- 

serzementplatten. Innenseitig sind zusätzlich Betonfertigteile angeordnet um die 

innere Masse zu erhöhen (Bild 5.8). Teilweise wurden diese aus innenarchitekto- 

nischen und akustischen Gründen mit Stoff bespannt. 

Besondere Beachtung erhielt die Luftdichtheit der Fassadenkonstruktion. Ein Blo- 

wer Door Test (mit geschlossenen Schlitzschiebern in der Fassade) bestätigte mit 

dem Wert von n50=0,7 h −1 ein gutes Ergebnis [2].


Das Dach des Gebäudes ist als begrüntes Flachdach ausgeführt, das Dach des 

Atriums ist eine verglaste Holz-Stahl-Konstruktion [1]. 

Bild 5.8: Stahlskelett mit Betonfertigteilen auf der Innenseite 

Weitere Informationen und zahlreiche Fotos befinden sich im Abschlussbericht 

der Projektphase I von der solares bauen GmbH [1], auf der projektübergrei- 

fenden Webseite www.solarbau.de und auf der Webseite des ZUB (www.zub- 

kassel.de) unter der Sparte Projekte. 

Bild 5.9: Begrüntes Flachdachdach und links die Atriumdachkonstruktion

5.3 Geometrische Gebäudekenndaten 17 

5.3 Geometrische Gebäudekenndaten 

Im Folgenden sind die geometrischen Gebäudekenndaten aufgeführt. Aufgrund 

der geringen Verkehrsflächen durch die Großraumbüros ist das Verhältnis der 

Hauptnutzfläche zur Nettogrundfläche sehr hoch (siehe Tabelle5.1). 

Tabelle 5.1: Geometrische Kenndaten [1] [3] 

Bruttovolumen 16.850 m 3 

Nettogrundfläche 3.510 m 2 

Hauptnutzfläche 3.489 m 2 

= Nettogrundfläche (beheizt) 

A/V-Verhältnis 0,32 m −1 

Hüllflächen: 

Außenwand 977 m 2 

Boden zu UG/außen 1.258 m 2 

Dach 1.420 m 2 

Fenster 1.060 m 2 

Die Nutzflächen der einzelnen Großraumbüros sind in der Tabelle 5.2 aufgeführt. 

Im 2. OG Süd befindet sich der 28,5 m 2 große Serverraum, daher ist die Nutzflä- 

che dieses Büros kleiner. 

Tabelle 5.2: Nutzflächen der Bürobereiche [m 2 ] 

Nord Süd 

1. OG 512,5 511,8 

2. OG 512,5 479,5 

Gesamt 1025,0 991,3 

Die Bauwerkskosten nach Kostenabrechnung sind, für die Kostengruppen 300 

und 400, in Tabelle 5.3 aufgeführt. 

Tabelle 5.3: Bauwerkskosten, Stand Kostenberechnung [3] 

Bezug Baukonstruktion Technische Anlagen Kosten 

DIN 276: KG 300 DIN 276: KG 400 KG 300+KG 400 

BRI 215 EUR/m 3 58 EUR/m 3 274 EUR/m 3 

NGF 1.034 EUR/m 2 280 EUR/m 2 1.314 EUR/m 2


5.4 Energetisches Konzept und Technische Gebäudeausrüs- 

tung 

Das Gebäude erfüllt die Anforderungen an den Standard, der gemeinhin für 

Niedrigenergiehäuser gilt. Während der Planungsphase wurde ein Jahresheiz- 

wärmebedarf von 31,2 kWh/m 2 a (nach WschVo 95) ermittelt. Der zulässige Wert 

wird um 49 % unterschritten [3]. Die zugrunde liegenden Bauteil-Kennwerte sind 

in Tabelle 5.4 dargestellt. Die erforderlichen Dämmstärken wurden „unter Be- 

rücksichtigung des Preis-Leistungs-Verhältnisses ermittelt“ [1]. 

Tabelle 5.4: Wärmeschutztechnische Kennwerte der Bauteile [5] 

Bauteil Dämmstärke U-Wert 

[cm] [W/m 2 K] 

Außenwand EG 16 0,199 

Außenwand Bürogeschosse 30 0,129 

Boden gegen Außenluft 16 0,202 

Boden gegen Erdreich 12 0,263 

Flachdach 24 0,140 

Dach Atrium 24 0,162 

Außenfenster g-Wert: 0,58 1,400 

mittlerer U-Wert 0,29 

Neben der Energieverlustminderung durch eine gute thermische Hülle spielt die 

Haustechnik beim energiesparenden Bauen eine große Rolle. Das Ziel der Planer 

bei diesem Projekt war, die haustechnischen Anlagen so einfach und kostengüns- 

tig wie möglich zu halten. Oberste Priorität hatte der Nutzerkomfort bei hoher 

Energieeffizienz der Anlagen. 

5.4.1 Heizung 

Zur Wärmeversorgung wird die werkseigene Holzfeuerungsanlage mitgenutzt. 

Diese wird mit Restholz aus der eigenen Produktion betrieben. Die Wärmebe- 

reitstellung erfolgt also regenerativ und ohne Kostenaufwand für den Brenn- 

stoff. Über einen Wärmetauscher (160 kW) ist das Verwaltungsgebäude an diese 

Nahwärmeversorgung angeschlossen. Als weitere Wärmequelle dient eine Luft/

5.4 Energetisches Konzept und Technische Gebäudeausrüstung 19 

Wasser-Wärmepumpe mit einer Wärmeleistung von 15 kW. 

Die Aufgabe des Heizsystems ist im Wesentlichen, im Winter ausreichende Raum- 

temperaturen herzustellen. Eine gute Regelbarkeit mindert die Wärmeverluste 

bei der Verteilung. Hier kommt eine einfache Pumpenwarmwasserheizung zum 

Einsatz. Die Verteilung funktioniert mittels eines Zweirohrsystems mit selbstre- 

gelnden Energiesparpumpen. Die Wärmedämmung der Rohrleitungen ist besser 

als nach Heizungsanlagenverordnung vorgeschrieben. 

Bild 5.10: Pufferspeicher im Haustechnikraum 

In den Bürobereichen wird die Wärme über Rippenrohrheizkörper mit Thermo- 

statventilen an den Raum abgegeben. Im Erdgeschoss gibt es eine Fußboden- 

heizung, unterstützt durch Konvektoren in den fassadennahen Bereichen. Die 

Radiatoren sowie das Luftheizregister der Cafeteria-Lüftung werden direkt aus 

dem Heizkreis der Wärmeübergabe von der Nahwärme gespeist. Die Fußboden- 

heizung wird über einen Schichtenpufferspeicher (950 l) versorgt. Bild 5.10 zeigt 

den Pufferspeicher im Haustechnikraum, Bild 5.11 den Pufferspeicher im Schema 

der Gebäudeleittechnik. 

Der Pufferspeicher wird von der Wärmepumpe und der Nahwärme gespeist. Das 

im Vergleich zur Nahwärme niedrige Temperaturniveau der Wärmepumpe wird 

von der Fußbodenheizung genutzt.


Bild 5.11: GLT Screenshot Heizgruppen vom 19.02.2004 um 12:00 Uhr 

Die Heizungsregelung geschieht auf der Basis eines Zeitprogramms, in welchem 

für jeden Wochentag die Nutzungszeit hinterlegt ist. Regelgröße ist die Raum- 

temperatur, die im ganzen Gebäude eine Solltemperatur von 20 ◦ C vorsieht. Nut- 

zungszeiten und Raumtemperaturen für die Gebäudezonen können vom Nut- 

zer über die Bedienoberfläche der GLT eingegeben werden. Nach der hinterleg- 

ten Kennlinie stellen sich dementsprechend die Stellgrößen (z.B. Öffnungen der 

Ventile) ein. Außerhalb der Nutzungszeit soll die Temperatur abgesenkt werden, 

bzw. die Heizung ausgeschaltet werden. 

Die Kühlung des Gebäudes erfolgt durch nächtliche Auskühlung über erzwun- 

gene Luftwechsel durch die Abluftanlage. Lediglich der Serverraum, mit einer 

Wärmelast von rund 70 W/m 2 wird mit Hilfe eines Umluftkühlers klimatisiert 

[1] [3]. 

Die Wärmeströme im Gebäude werden von sieben Wärmemengenzählern er- 

fasst. Diese geben zudem Temperaturen und Volumenströme aus. In Bild 5.12 

ist die Visualisierung der Messwerte dargestellt.


Bild 5.12: GLT Screenshot der Wärmemengenzähler vom 19.02.2004 um 12:00 Uhr 

Im Jahr 2003 wurden die im Flussdiagramm im Bild 5.13 dargestellten Wärme- 

ströme gemessen. 

Wärmepumpe 

9 [%] 

Nahwärme aus 

Biomasse 

91 [%] 

9 [%] 

23 [%] 

68 [%] 

Wärmespeicher 

28 [%] 

61 [%] 

7 [%] 

25 [%] 

3 [%] 

4 [%] 

Radiatorenheizung 

Lufterhitzer Cafeteria 

Fußbodenheizung 

Warmwasserbereitung 

und Zirkulation 

Verluste 

Bild 5.13: Wärmeenergieverteilung im Gebäude (%-Aufteilung entsprechend der Messwerte 

2003) 

5.4.2 Lüftung 

Eine reine Fensterlüftung war wegen innenliegender Räume wie WCs nicht mög- 

lich. Während als Heizsystem eine Standardlösung realisiert wurde, sind die An- 

forderungen an die Lüftung höher. Es muss ein hygienisch notwendiger Min- 

destluftwechsel zur Verfügung gestellt werden. Um Lüftungswärmeverluste zu 

minimieren, sollte eine Wärmerückgewinnung eingesetzt werden. Während der 

Planung wurden drei Varianten, bzw. Komponenten untersucht:


Wärmepumpe: Durch die der Abluft entzogene Energie, die dem Heizsystem zur 

Verfügung gestellt wird, werden die Lüftungswärmeverluste gemindert. 

Luftqualitätsregelung: In den Abluftkanälen der Bürobereiche wird der CO2- 

und Mischgasgehalt gemessen. Alternativ werden diese beiden Größen zur Luft- 

qualitätsregelung herangezogen. Der Volumenstrom wird entsprechend der Luft- 

qualität angepasst. 

Zu-/Abluftsystem mit Wärmerückgewinnung: Hier werden zusätzliche Kanäle 

für die Zuluft und ein zentraler Wärmetauscher nötig. Der Vorteil dieses erheb- 

lichen baulichen Mehraufwandes wäre die Möglichkeit der Zuluftkonditionie- 

rung. 

Bei dem Vergleich der untersuchten Systeme erzielten die Luftqualitätsregelung 

durch CO2- und Mischgassensoren und die Wärmepumpe die günstigsten Preis- 

Leistungs-Verhältnisse. Realisiert wurde dementsprechend ein einfaches Abluft- 

system mit Luftqualitätsregelung in den Großraumbüros sowie einer Abluftwär- 

mepumpe im Abluftstrang West zur Wärmerückgewinnung [1]. In Bild 5.14 sind 

Abluftstrang West und Ost im Schnitt und mit den geplanten Volumenströmen 

dokumentiert. Das Abluftschema im Grundriss zeigt Bild 5.16. 

WC D+H 

120 m³/h 

WC D+H 

120 m³/h 

WC D+H 

375 m³/h 

WP 

FO West 

2west 

m³/h 

3west 

m³/h 

1west 

m³/h 

VSR 

VSR 

VSR 

Sanitärräume 

480 m³/h 

Büro 2.OG 

880 m³/h 

Büro 1.OG 

880 m³/h 

Cafeteria 

WC D+H 

120 m³/h 

WC D+H 

120 m³/h 

3ost 

m³/h 

FO Ost 

2.000 m³/h 

2ost 

m³/h 

1ost 

m³/h 

VSR 

VSR 

Büro 2.OG 

880 m³/h 

Büro 1.OG 

880 m³/h 

Bild 5.14: Links: Schema Lüftung West; rechts: Schema Lüftung Ost mit Volumenstromangabe 

nach Planungsstand [2]


Die Bürobereiche werden zentral über die Abluftanlage entlüftet. Oberhalb der 

bodentiefen festverglasten Fensterelemente befinden sich Außenluftdurchlässe 

zur Frischluftnachströmung. 

Bild 5.15: Abluftabsaugung in den Bürobereichen, getrennt in die Bereiche Ost und West, Zuluftnachströmung 

über Fassadenelemente 

Die Außenluftdurchlässe stellen eine spezielle Neuentwicklung dar. Die Elemen- 

te sollten sich architektonisch gut in die Fassade integrieren und dabei sowohl 

lüftungstechnische als auch schalltechnische Anforderungen erfüllen. Auf dem 

Markt sind verschiedene Zuluftelemente verfügbar, jedoch keines, das alle drei 

Kriterien erfüllt hätte. So wurden die Zuluftöffnungen als abgewinkelter Flach- 

kanal im Bereich über den Fenstern integriert [2]. 

Bild 5.16: Links: Außenluftdurchlass über der Festverglasung, rechts: manuell zu betätigender 

Schieberegler. Dieser sollte im Normalbetrieb immer geöffnet bleiben.


Auf der Innenseite befindet sich ein Schlitzschieber, der manuell geöffnet oder 

geschlossen werden kann. Um eine gute Durchlüftung sicherzustellen, ist eine 

Veränderung der Stellung des Schlitzschiebers durch den Nutzer auszuschließen, 

um nach einer einmaligen Einregulierung von einem gleichbleibenden Öffnungs- 

grad ausgehen zu können (Bild 5.16). 

Zusätzlich sind die schmalen hohen Fassadenelemente (siehe Bild 5.3) zur natür- 

lichen Belüftung öffenbar. 

Für die Abluftanlage gibt es drei prinzipiell unterschiedliche Betriebsweisen: 

• Bedarfsgeregelt nach CO2-Gehalt oder Mischgas 

• Durchspülen (morgens zwischen 6:30 und 7:30 Uhr) 

• Nachtlüftung zur sommerlichen Entwärmung 

Die Funktionsweise der drei Lüftungsarten ist in Kapitel 8.4.4 auf Seite 178 de- 

tailliert beschrieben. 

Die Wirksamkeit der Nachtlüftung wurde vom Fraunhofer Institut für Solare 

Energiesysteme (ISE) untersucht. Im Kapitel 8.2.2 ab Seite 85 sind die Ergebnisse 

dokumentiert. 

Die Lüftung des Serverraums wird in 8.4.5 ausführlich beschrieben.


Küchenabluft und Zuluftanlage der Cafeteria 

Die Lüftungseinheit Küche/Cafeteria ist eine Kombination aus Zu- und Abluft- 

anlage, in Verbindung mit dem Abluftsystem West (siehe Bild 5.17). 

ZU Küche 

Küchenabzugshaube 

FO Küche 

Küche Cafeteria 

VSR 

FO West 

ZU Cafeteria 

Überströmung 

durch Fassade 

aus Atrium/ Besprechungsräume 

Bild 5.17: Schema Lüftung Küche/Cafeteria [2] 

Die Küche verfügt über eine Dunstabzugshaube mit integrierter Zuluft. Manu- 

ell sind drei Stufen der Abluft wählbar, die Zuluft stellt sich danach automa- 

tisch eine Stufe niedriger ein. Der Ab- und Zuluftvolumenstrom der Cafeteria ist 

abhängig vom Betrieb der Dunstabzugshaube in der Küche und der Kombina- 

tion verschiedener Zeitprogramme und einem Präsenztaster. Die Zeitprogram- 

me mit dem Präsenztaster definieren den Nutzungsgrad der Cafeteria und den 

danach erforderlichen Luftwechsel. Der Zuluftvolumenstrom beträgt nach Pla- 

nungsstand bis zu 2.000 m 3 /h und der Abluftvolumenstrom bis zu 1.300 m 3 /h. 

[2] 

5.4.3 Strom 

Die Pollmeier Massivholz GmbH, als ein großes Produktionsunternehmen, be- 

zieht Strom zu sehr günstigen Konditionen. Der Strompreis ist konkurrenzlos ge- 

genüber einer eigenen Stromproduktion aus regenerativen Energiequellen oder 

aus Kraft-Wäme-Kopplung. Dennoch deckt eine PV-Anlage einen geringen Teil 

des Stromverbrauchs des Verwaltungsgebäudes. 

Neben dem Hauptstromzähler, der den Gesamstromfluss ins Gebäude erfasst, 

sind 23 weitere Stromzähler in den Unterverteilungen des Gebäudes installiert


(Bild 5.18). Der Zweck dieser Installation ist die Unterteilung des gesamten Stro- 

mumsatzes in folgende Bereiche: Arbeitsmittel, Beleuchtung, EDV/Serverraum, 

Haustechnik und Küche. Ferner sind die Stromzähler für die Analyse des elek- 

trischen Energieumsatzes durch einzelne Einheiten sinnvoll, wie Wärmepumpe, 

Warmwasserbereitung, Lüftung, Kühlung Serverraum, Kunstlichregelung usw. 

Durch den Aufbau des Stromnetzes und die Anordnung der Stromzähler kann 

jedoch nicht jeder gemessene Verbrauch nur einem Bereich zugeordnet werden. 

Die Arbeitsplatzbeleuchtung zählt prinzipiell zu dem Bereich Beleuchtung, der 

Stromverbrauch wird allerdings mit dem Zähler des Bürobereiches erfasst und 

letztlich zu dem Strom der Arbeitsmittel gerechnet. Es ist demnach keine präzise 

Trennung der genannten Bereiche möglich. 

Es gibt Verbraucher, die durch keinen Unterzähler außer dem Haupzähler erfasst 

werden, z. B. Küchengroßgeräte. Deren Stromverbrauch wird dem Bereich für 

Sonstiges zugeordnet. 

Die Außenbeleuchtung für das Gebäude, das Pförtnerhaus und die Parkplatz- 

beleuchtung sind an das Stromnetz angegliedert. Die Außenbeleuchtung wurde 

bis Juli 2003 vom Elektrozähler EG Ost mitgezählt. Sie kann daher erst Mitte 2003 

eindeutig von diesem Verbrauch getrennt werden. Das Pförtnerhaus besitzt einen 

separaten Elektrozähler.


Gesamtzähler 

Verbraucher mit Zähler 

Verbraucher ohne Zähler 

Zähler der Solarzellen 

5.4.4 Beleuchtung 

Solarzellen, unterteilt 

in Himmelsrichtungen 

Sonstiges 

West EG Beleuchtung West EG +Terrasse 

West 1.OG Beleuchtung West 1.OG 

West 2.OG Beleuchtung West 2.OG 

Küche 

Küchengräte Abluft Küche 

Friteuse 

Geschirrspüler 

Ost EG Beleuchtung Ost EG + Außenbeleuchtung 

Ost 1.OG 

Ost 2.OG 

Pförtnerhaus 

Beleuchtung Ost 1.OG 

Beleuchtung Ost 1.OG 

EDV gesamt 

Durchlauferhitzer 

MSR Schrank Lüftung Serverraum 

EDV Kühlung 

Lüftung ohne Serverraum 

Wärmepumpe 

Pumpen 

Bild 5.18: Struktur der Elektrozähler. Quelle: [5] 

Die Büros sind im Bereich der Arbeitsplätze mit Lichtbändern (Erco T18) ausge- 

stattet. Sie sorgen für eine indirekte Grundbeleuchtung von 300 lux. In der Ver- 

kehrszone sind Einzelstrahler (Erco 22 259) angebracht. In Bild 5.19 sind die zwei 

Bereiche dargestellt. Zusätzlich steht jedem Arbeitsplatz eine Arbeitsplatzleuch- 

te zur Verfügung. Diese können für die Mindestbeleuchtungsstärke von 500 lux


sorgen. Irrtümlicher Weise wurde bei den Schreibtischlampen statt der geplan- 

ten 15 W Leuchtmittel 100 W Glühbirnen geliefert und eingesetzt, welche aber 

mittelfristig ausgetauscht werden sollen. 

Bild 5.19: Teilgrundriss mit markierter Arbeitsplatzzone [2] 

Die Deckenbeleuchtung der Büros wird tageslichtabhängig gedimmt. Das 1. OG 

wird über die Außenlichtstärke geregelt. Ab einem Schwellenwert wird das Licht 

linear bis 50 % der Leistung gedimmt und danach ausgeschaltet. Im 2. OG kommt 

ein System zum Einsatz, welches über Sensoren an den Unterseiten der Licht- 

bänder die Leistung der Lampen über die Helligkeit am Arbeitsplatz regelt. Der 

Sensor nimmt die Helligkeit auf den Schreibtischen wahr und hält diese entspre- 

chend einem eingestellten Sollwert konstant. 

Bild 5.20: Abgehängte Decke mit Lichtbändern zur Grundbeleuchtung in den Arbeitsbereichen 

der Großraumbüros


Über einen Taster in den jeweiligen Arbeitsplatzabschnitten kann die Automatik- 

Funktion (automatisches Dimmen und Ausschalten) für vier Stunden unterbro- 

chen werden. Damit soll die individuelle Schaltmöglichkeit durch den Nutzer 

ermöglicht werden [2]. 

Mit Hilfe des Simulationswerkzeugs RADIANCE [1] wurde in der Planungspha- 

se die Beleuchtungsstärkeverteilung berechnet und der Einbau einer Leuchte mit 

möglichst geringer Lichtleistung ermöglicht. 

5.4.5 Warmwasserbereitung 

Im Gebäude wurden zwei unterschiedliche Arten der Warmwasserversorgung 

realisiert: In den beiden Teeküchen der Bürobereiche im 1. und 2. OG Ost ist je- 

weils ein dezentraler Durchlauferhitzer installiert. Der Stromverbrauch des Durch- 

lauferhitzers im 2. OG wird separat erfasst. 

Die Warmwasserbereitung für den Bereich West, inklusive Toiletten und Küche 

im EG, erfolgt über den Schichtenpufferspeicher als Durchflusswassererwärmer 

mit Zirkulation. Insgesamt werden zwölf Handwaschbecken, vier Spülen und 

eine Dusche mit Warmwasser versorgt. Die Spülmaschine in der Küche wird seit 

Ende 2003 ebenfalls direkt mit Warmwasser betrieben. 

5.4.6 Sonnenschutz 

Die Fenster der Bürogeschosse werden durch außenliegende Jalousien verschat- 

tet. Die im Norden des Gebäudes gemessene Außenhelligkeit bestimmt die Frei- 

gabe der Steuerung. Durch eingestellte Grenzwerte der Windgeschwindigkeit 

und Außentemperatur sind die Markisen gegen Wind- und Frostschaden gesi- 

chert. In jedem Stockwerk können die Jalousien für jede Himmelsrichtung sepa- 

rat angesteuert werden. Ein Zeitprogramm unterscheidet zwischen An- und Ab- 

wesenheit im Büro. Für die Anwesenheit sind Grenzwerte der Raumtemperatur 

zum Aktivieren und Deaktivieren des Sonnenschutzes einzustellen. Ein weite- 

rer Grenzwert der Raumtemperatur ist für die Aktivierung des Sonnenschutzes 

bei Abwesenheit anzugeben. Die Einstellung der Gebäudeleittechnik (GLT) kann 

durch manuelle Betätigung des Sonnenschutzes beeinflusst werden. Der aktuelle


Zustand des Sonnenschutzes, d.h. ein manueller Eingriff in das System, ist in der 

GLT nicht ersichtlich. 

Im Erdgeschoss wurde aufgrund des Überstandes der darüber liegenden Ge- 

schosse auf einen Sonnenschutz verzichtet. Im Dach des Atriums wurde bislang 

aus Kostengründen auf einen Sonnenschutz verzichtet. Allerdings ist die Kon- 

struktion für die Nachrüstung eines Sonnenschutzsystems vorbereitet und eine 

nachträgliche Installation jederzeit möglich [2]. 

5.4.7 Gebäudleittechnik 

Das Gebäude ist mit einer umfassenden Leittechnik ausgestattet. Ein zentraler 

Rechner fasst die Funktionen aller DDC-Unterstationen durch das zugehörige 

Datennetz zusammen und ermöglicht eine zentrale Bedienung, Überwachung 

und Auswertung der Anlagensysteme. Anlagenbilder visualisieren die Betriebs- 

zustände, das Zeitschaltprogramm und die einzustellenden Parameter der Anla- 

gen.

6 Projektziele 

6.1 Energetisches Konzept 

Energiebilanz 

Aus den Messdaten soll eine Energiebilanz des Gebäudes erstellt werden. Über 

die Messtechnik können folgende Energieströme erfasst werden: Heizenergie (und 

Verteilverluste), alle elektrischen Verbraucher, maschinell bedingte Lüftungsver- 

luste, Energie zur Warmwasserbereitung (und Zirkulations- bzw. Bereitschafts- 

verluste), Wärmeabgabe der Abluftwärmepumpe. Überschlägig können die so- 

laren Gewinne ermittelt werden. 

Die Energiebilanz soll den Ergebnissen der Simulationsrechnungen gegenüber- 

gestellt werden. Ein wichtiger Punkt ist die Ermittlung der Jahresarbeitszahlen 

für die Haustechnik (Unterscheidung Nutzenergiebezug und Endenergiebezug). 

(Bearbeitung: ZUB und solares bauen, siehe auch Kapitel 4) 

Temperaturverhalten 

Durch die Abstimmung von Verglasung, Gebäudemassen, Sonnenschutz, Nacht- 

lüftung und Kunstlichtsteuerung mit Hilfe thermischer Simulationsrechnungen 

wurde versucht, ein angenehmes Raumklima mit minimalem Energieaufwand 

sicherzustellen. Inwieweit dieses Ziel in der Praxis erreicht wird, soll mit Hil- 

fe der Messungen überprüft werden. Der Verlauf der Raumtemperaturen in den 

einzelnen Bereichen muss hier in Zusammenhang mit internen Lasten, Sonnen- 

einstrahlungen bzw. Sonnenschutz und Lüftung betrachtet werden. Es soll ein 

Vergleich zu den bereits durchgeführten Simulationsrechnungen erfolgen, um 

Rückschlüsse auf die Eignung von thermischen Simulationen zur Vorhersage von 

raumklimatischen Zuständen ziehen zu können. (Bearbeitung: solares bauen) 

31

32 6 PROJEKTZIELE 

6.2 Lüftungskonzept 

CO2-Regelung 

Der Zuluftvolumenstrom in den Bürobereichen wird über CO2-Fühler dem Be- 

darf angepasst. Über Volumenstrommessungen soll ermittelt werden, inwieweit 

und mit welcher Qualität diese Funktion erfüllt wird. (Bearbeitung: ZUB) 

Nachtlüftung 

Die Nachtlüftung wird zur nächtlichen Entwärmung des Gebäudes genutzt. Die 

Funktion und Effizienz der Nachtlüftung sollen überprüft und bewertet wer- 

den. Hierzu werden Temperaturverläufe in den einzelnen Bereichen, die Volu- 

menströme und der Stromverbrauch aufgezeichnet. Im Atrium ist aufgrund der 

rein natürlichen Lüftung die Aufnahme des Volumenstroms mit der vorhande- 

nen Messtechnik nicht möglich. 

Weiterhin soll eine Kurzzeitstudie mit Hilfe einer Infrarotkamera Aufschluss über 

die Temperaturverteilung an den Bauteiloberflächen unter Einfluss der nächtli- 

chen Lüftung geben. 

Im Rahmen des Forschungsprojekts soll ein Versuchsaufbau zur Ermittlung der 

Wärmeübergänge an den Bauteilen entwickelt werden. Die Strömungswege im 

Gebäude sollen anhand von Tracergas-Messungen untersucht werden. (Bearbei- 

tung: solares bauen und ISE) 

6.3 Tageslichtkonzept 

Tageslichtversorgung 

Die Tageslichtversorgung im Gebäude wurde in der Planungsphase mit Hilfe von 

Simulationsrechnungen überprüft. Mit Hilfe von einzelnen permanent installier- 

ten Fühlern und ergänzenden Einzelmessungen soll die Tageslichtversorgung im 

realen Gebäude untersucht werden, um anschließend einen Vergleich mit der 

Simulation durchführen zu können. Zu überprüfen sind der Tageslichtquotient 

(bedeckter Himmel) und die Lichtverhältnisse am Bildschirmarbeitsplatz bei di- 

rekter Sonne (Blendung, Kontraste). (Bearbeitung: ISE)

6.4 Effizienz von Anlagenkomponenten 33 

Kunstlichtsteuerung 

In Abhängigkeit von der Strahlung auf die Fassaden wird das Kunstlicht im Ge- 

bäude zonenweise gesteuert. Neben der automatischen Steuerung kann der Nut- 

zer jederzeit in das System eingreifen. Anhand der Messdaten soll die Funktion 

bewertet und die Energieeinsparung gegenüber dem ungeregelten Betrieb abge- 

schätzt werden. Anhand einer Nutzerbefragung soll die Akzeptanz untersucht 

werden. (Bearbeitung: ISE) 

6.4 Effizienz von Anlagenkomponenten 

Photovoltaik 

Das Gebäude besitzt eine PV-Anlage bestehend aus vier Modulfeldern mit je- 

weils unterschiedlicher Orientierung. Aus der Einstrahlung auf die vier Felder 

und dem AC-Ertrag soll eine Überprüfung der Effizienz durchgeführt werden. 

(Bearbeitung: ISE) 

Abluftwärmepumpe 

Zur Lüftungswärmerückgewinnung wird eine Abluftwärmepumpe eingesetzt. 

Zu ermitteln sind die gewonnene Wärmemenge und die Stromaufnahme (Kom- 

pressor und Nebenaggregate) sowie die sich daraus ergebende Jahresarbeitszahl. 

Die Ergebnisse sollen mit einer üblichen Lüftungswärmerückgewinnung über 

Wärmetauscher verglichen werden. (Bearbeitung: ZUB) 

Warmwasserbereitung 

Die Warmwasserbereitung erfolgt in einem Teil des Gebäudes zentral mit Zirku- 

lation, während im anderen Teil kleine elektrische Durchlauferhitzer zum Ein- 

satz kommen. Durch Wärmemengenmessungen bzw. die Erfassung des Strom- 

verbrauchs sollen die beiden Systeme in ihrer Effizienz überprüft werden. (Bear- 

beitung: ZUB)

34 6 PROJEKTZIELE 

Komfortaspekte der Zuluftöffnungen 

Die Zuluftöffnungen in der Fassade wurden speziell für das Gebäude entwickelt. 

In Einzelraumuntersuchungen sollen diese in Hinblick auf Funktion (Kennlinie: 

Druckdifferenz - Volumenstrom) und Komfort (Zugerscheinungen, Schallschutz) 

untersucht werden. (Bearbeitung: ZUB) 

Kühlung Serverraum 

Der Serverraum wird bis zu einer Raumlufttemperatur von 26 ◦ C mit Außenluft 

gekühlt. Es soll der benötigte Energieaufwand für die Lüftung und die darüber 

hinaus notwendige maschinelle Kühlung ermittelt werden. (Bearbeitung: ZUB) 

Rationelle Energieverwendung im Bürobereich 

Neben der gesamten Haustechnik wird auch der Stromverbrauch von Beleuch- 

tung separat erfasst. Hier sollen zum einen der Verbrauch an sich, aber auch 

Gleichzeitigkeitsfaktoren und Mittelwerte bestimmt werden. Für den Beleuch- 

tungsstromverbrauch ist eine Differenzierung nach Himmelsrichtungen anzu- 

streben. (Bearbeitung: ZUB)

7 Datenerfassung und Auswertung 

7.1 Datenerfassung 

7.1.1 Gebäudeleittechnik 

Die Regelung der Haustechnik und die Messdatenerfassung des Verwaltungsge- 

bäudes der Firma Pollmeier Massivholz GmbH erfolgt über das Sauter EY3600 

Gebäudemanagementsystem. 

EY3600 stellt eine Gebäudeleittechnik (GLT) nach [18] dar. Sie besteht aus der 

Gesamtleitebene, der Einzelleitebene und den Gebern 7.1. Als Geber bezeichnet 

[18] Sensoren und Aktoren. 

In gegebener Ausführung besteht die Gesamtleitebene aus einem zentralen Rech- 

ner mit NovaPro Managementsoftware und einer grafischen Benutzerschnittstel- 

le. Die Aufgaben der Gesamtleitebene sind die Visualisierung der Regelkreise der 

Haustechnik, die temporäre Messdatenspeicherung und das Zurverfügungstel- 

len einer DFÜ-Schnittstelle zur Datenübertragung auf einen externen Rechner. 

Die Einzelleitebene besteht aus Unterstationen (US), auch Automationsstationen 

(AS) genannt, die jede für sich einen Mikrorechner darstellt. Diese erfüllen die 

Aufgaben der Regelung, der Digitalisierung der analogen Messwerte und der 

Abfrage der digitalen Energiezähler. 

Folgende Unterstationen kommen zum Einsatz: Eine Nova 210 und zwei Nova 

230 Kompaktstationen, sowie eine Nova 106 Prozessorkarte mit Funktionsmodu- 

len zur Messdatenerfassung. 

35

36 7 DATENERFASSUNG UND AUSWERTUNG 

Dreiebenenmodell nach VDI 3814 

UZ 

Leitzentrale 

Feldbus 

Sensoren Sensoren 

Aktor Aktor 

UZ 

US US US 

Sensoren 

Gesamtleitebene 

Gruppenleitebene 

Einzelleitebene 

Aktor 

Bild 7.1: Dreiebenenmodell der Gebäudeleittechnik nach VDI 3814, UZ: Unterzentrale, US: Unterstation 

7.1.2 Messtechnik 

Für das Forschungsprogramm ist eine Vielzahl von Fühlern und Zählern zusätz- 

lich zu den im Normalfall vorhandenen eingebaut worden. 

Folgende Fühler dienen zur Regelung und Messdatenerfassung: 

Anzahl Bezeichung 

11 Raumtemperaturfühler 

4 Beleuchungsstärkesensoren 

1 Außentemperaturfühler 

1 Regenwächter 

1 Wingeschwindigkeitsmesser 

1 Windrichtungsmesser 

2 Anlegetemperaturfühler für Erdreich und Fußbodenheizung 

4 Vor- und Rücklauftemperaturen der Heizung 

3 Temperaturfühler des Pufferspeichers 

4 CO2-Sensoren, einer je Abluftkanal des Bürobereichs 

2 Druckfühler, einer je Abluftkanal

7.2 Datenverarbeitung 37 

Folgende Fühler bzw. Zähler dienen ausschließlich dem Forschungspro- 

gramm: 

Anzahl Bezeichung 

1 Pyranometer 

4 Strahlungssensoren nach Himmelsrichtungen 

6 Beleuchtungsstärkesensoren 

7 m-bus Wärmemengenzähler mit je 3 Datenpunkten (Vor-/Rücklauftemperaturen, 

Volumenstrom) 

29 M-Bus Elektrozähler 

3 Ablufttemperaturfühler 

1 Feuchtesensor 

2 Mischgassensoren (im 2. OG, Büro Nord und im 1. OG, Büro Süd) 

9 Abluftvolumenstrommesser 

7.2 Datenverarbeitung 

7.2.1 Übertragung der Messdaten 

Ein zentraler Rechner mit der NovaPro Managementsoftware und einer grafi- 

schen Benutzerschnittstelle visualisiert die Regelkreise der Haustechnik und er- 

fasst temporär die Messdaten. Die Frequenz der Messdatenerfassung beträgt zwei 

Minuten. Die Daten werden zunächst in einer NovaPro eigenen Datenbank ge- 

speichert und stündlich in dBase-Dateien konvertiert, die als Schnittstellen zur 

Datenbank dienen. Die temporären dBase-Dateien werden täglich komprimiert, 

über eine ISDN Leitung an einen Server im ZUB übertragen, anschließend forma- 

tiert und in ein Relationales Datenbankmanagementsystem (RDBMS) gelesen. 

7.2.2 Datenbank 

Die Datenerfassung und -auswertung wird datenbankgestützt durchgeführt. Das 

ermöglicht einen effizienten Ablauf der Auswertung und die Fähigkeit, die Mess- 

daten mit hoher Frequenz (2 Minuten) zu erfassen, ohne den Datenbankserver 

durch zu hohe Datenmengen zu überfordern. 

Der Grund für das effizientere Datenmanagement durch den Einsatz eines RDBMS


gegenüber z. B. Tabellenkalkulationen ist erstens die Trennung zwischen der logi- 

schen und der physischen Datenverwaltung, zweitens die Senkung des maxima- 

len asymptotischen Wachstumsverhaltens der Datenverarbeitung auf O(n·log(n)) 

durch den Einsatz von Hashtabellen oder B*-Bäumen und drittens die sichere, 

verklemmungsfreie, parallele Verarbeitung vieler Nutzer (Multiuser System) mit 

Hilfe von Transaktionen und Sperren. 

7.2.3 Datenbankstruktur und Auswertung 

Der Nutzer der Datenbank hat lediglich die logische Sicht auf die zentrale Da- 

tenbank (Tabellen, Views, Prozeduren, Funktionen) zu berücksichtigen, die phy- 

sische Datenverwaltung (Organisation der Tablespaces, Datensicherung, Perfor- 

mance Tuning, usw.) kann dem Datenbankadministrator überlassen werden. Die 

Datenabfragen werden über SQL, die Visualisierung der vorverabeiteten Daten 

über ein Client/Server-fähiges Tabellenkalkulationsprogramm durchgeführt. Als 

Schnittstelle zwischen der Datenbank und der Tabellenkalkulation dient das ODBC 

(Open Database Connectivity). 

Die Datenbankstruktur gliedert sich in zwei Haupttabellen, drei verdichtete Ener- 

giezählertabellen, drei Fehlersuchtabellen, zwei Tabellen für Messwerte aus mo- 

bilen temporären Messungen und sieben Hilfstabellen für prozedurale Daten- 

verarbeitung mit PL/SQL. Ferner sind vierzehn Ansichten zur Erleichterung der 

Datenabfragen bzw. für prozedurale Verarbeitung implementiert worden.

7.3 Probleme 39 

7.3 Probleme 

Leitzentrale 

Als Leitzentrale dient ein PC mit NovaNet-Anbindung zu den Unterstationen. 

Ihre primäre Funktion besteht in der Visualisierung der Regelkreise und in der 

temporären Messdatenspeicherung. 

Eine Leitzentrale muss laut [18] ein „für den Dauerbetrieb geeigneter Rechner“ 

sein. Diese Forderung war zu Beginn des Projekts in sofern nicht erfüllt, als ein la- 

biles Betriebssystem installiert war, das keine lückenlose Datenerfassung ermög- 

lichte. Der Einsatz eines stabilen Betriebssystems, wie z. B. Windows NT, war 

wegen mangelnder Kompatibilität des M-Bus Treibers mit anderen Betriebssys- 

temen nicht möglich. 

Die durchschnittliche Ausfallszeit im Jahr 2002 betrug ca. 24 h/Monat. Durch 

den Einsatz eines Watchdogcontrollers wurde ein technisches Mittel gefunden, 

das den Rechner nach einem Ausfall automatisiert neu startet. Durch diese Maß- 

nahme konnte die betriebssystembedingte durchschnittliche Ausfallszeit auf 1 h 

/Monat gesenkt werden. 

Ein Watchdogcontroller führt eine interne Uhr und setzt diese neu, sobald ein Si- 

gnal des Watchdogtreibers eintrifft. Trifft das Signal länger als eine fest definierte 

Offsetzeit nicht ein - diese wird im Controller über Switchschalter einprogram- 

miert - dann löst der Controller einen Busreset aus, so dass der betroffene Rech- 

ner neu hochfährt. Die Offsetzeit sollte ausreichend lang sein (etwa 30 Minuten), 

denn das Hochfahren des Betriebssystems kann durch Diagnoseprogramme wie 

Scandisc so lange verzögert werden, dass die Offsetzeit erneut ausläuft bevor der 

Watchdogtreiber geladen ist und Signale an den Controller senden kann. 

Ein weiteres Problem war das Fehlen einer unabhängigen Stromversorgung für 

die Leitzentrale. Aufgrund wartungsbedingter Stromabschaltungen bei Pollmei- 

er führte dies zu den zusätzlichen Ausfällen im Sommer 2002. Dieser Mangel 

wurde durch die Installation einer UPS-Einheit (Unit Power Supply) behoben. 

Die Ausfälle der Datenspeicherung auf der Leitzentrale sind besonders bei der 

Erfassung von Wärme- und Strommengen störend. Die Energiemengen werden 

in den Zählern erfasst, aufaddiert und alle zwei Minuten an die Unterstationen


gesendet. Bei einem Ausfall können die Verbrauchswerte nicht aus den Untersta- 

tionen ausgelesen werden. Sobald der Ausfall behoben ist, wird der komplette 

Verbrauchswert des Ausfallzeitraums übertragen. Eine Zuordnung dieses Wer- 

tes nach Zeitpunkt ist dann nicht mehr möglich. Auch der Erfolg temporärer 

Messungen anhand mobiler Messstationen ist von der Stabilität der Leitzentra- 

le abhängig, denn die Auswertung der temporären Daten ist in der Regel nur 

im Zusammenhang (Vergleich) mit der permanenten Datenerfassung der EY3600 

Anlage sinnvoll. 

Auch der Betrieb der betriebstechnischen Einrichtungen kann durch Ausfall der 

Leitzentrale gestört werden, da sie für das Schalten der Zeitprogramme zustän- 

dig ist. Fällt der Rechner in der Nacht aus, wird am nächsten Morgen nicht die 

Heizung in Betrieb genommen, da das ensprechende Schaltsignal nicht gesendet 

werden kann. 

Ein weiterer Punkt betrifft die Messdatenspeicherung seitens der Leitzentrale. 

Ein Projekt, das sich intensiv mit der Messdatenauswertung beschäftigt, setzt 

voraus, dass die GLT die Messdaten in einem allgemeinen, auslesbaren Format 

zur Verfügung stellt, z. B. ASCII Format. Die hier beschriebene GLT liefert die 

Daten im dBase Format, wobei für jeden Datenpunkt eine eigene, atomare Datei, 

bestehend aus Zeitwert und Datenpunktwert, angelegt und fortlaufend geführt 

wird ohne Aufteilung in z. B. Tagesdateien. 

Die Problematik besteht darin, dass die atomaren Dateien oft asynchron laufen. 

Fällt ein Datenpunkt kurzzeitig aus, dann ist die betroffene Datei kürzer als der 

Rest der Dateien. Für die Auswertung wird aber eine Tabelle aller Datentupel 

benötigt, etwa in der Form Zeitwert, Datenwert 1, Datenwert 2, ..., Datenwert n. 

Diese Tabelle lässt sich nicht über Kopieren und Einfügen, sondern nur über ent- 

sprechende Algorithmen aus den atomaren Dateien ableiten. Da die GLT nicht 

über die Funktionalität verfügte, eine ASCII Tabelle herzustellen, musste ein ent- 

sprechender Algorithmus auf der Datenbankebene entwickelt werden, der eine 

Tabelle erstellt. 

Aus den oben beschriebenen Erfahrungen lässt sich folgende Empfehlung ablei- 

ten: 

Bei der Auslegung der GLT, die der Messdatenerfassung dienen soll, ist darauf

7.3 Probleme 41 

zu achten, dass die Messdatenspeicherung möglichst im ASCII Format in tabel- 

larischer Form erfolgt. Die Dateien sollten sich nach Zeiträumen trennen lassen, 

sinnvollerweise in Tages- oder Monatsdateien. 

Auch ist der Einsatz von Watchdogcontrollern und von UPS Einheiten sehr zu 

empfehlen. Oft werden diese nicht im Komplettpaket mit der GLT geliefert. 

Es sollte auch ein Notzeitprogramm in den Unterstationen einprogrammiert sein, 

damit bei Ausfall der Leitzentrale nicht die Betriebstechnik anhält. (Ein mögliches 

Prüfverfahren wäre einfach nur die Unterbrechung der Stromversorgung im Ge- 

bäude. Laufen nach dem Wiedereinschalten der Stromversorgung die GLT und 

BTA wieder an, dann ist die GLT wenigstens resistent gegen Auswirkungen von 

Stromausfällen.) 

Unterstationen 

Im Laufe des Projekts wurden Kommunikationsfehler zwischen den M-Bus Wär- 

memengenzählern und einer Unterstation festgestellt. Das Verwirrende an die- 

ser Situation war: Die Unterstation füllte ihre Speicherzelle mit den Werten des 

nächstadressierten Wärmemengenzählers, was auf einen Adressierungsfehler hin- 

wies. Das manuelle Auslesen der M-Bus Adressen der Wärmemengenzähler er- 

gab jedoch keine Fehler. Nach dem Neustart der Unterstation konnten die Daten 

fehlerfrei übertragen werden. Da die Fehlermeldung nicht von den Unterstatio- 

nen an die Leitzentrale gereicht wurde, wurde auf der Datenbankebene eine Pro- 

zedur entwickelt, um solche Kommunikationsfehler aufzudecken und zu mel- 

den. 

Zu Beginn der zweiten Heizperiode 2002 und Anfang 2003 fielen zwei Wärme- 

mengenzähler aus. Trotz fehlender M-Bus Kommunikation übertrug die Unter- 

station den letzten Wert der Speicherzelle an die Leitzentrale, ohne diesen ge- 

sondert auszuweisen, dies führte dazu, dass der Ausfall 2002 erst nach Wochen 

festgestellt wurde. Daraufhin wurde eine Prozedur auf der Datenbankebene ent- 

wickelt, um diese Art von Fehlern aufzudecken. 2003 konnte eine ähnliche Stö- 

rung nach wenigen Tagen entdeckt werden. 

Weitere Störungen traten im Zusammenhang mit der Auswertung des CO2-Ge- 

haltes im 1. und 2. Obergeschoss Abluft West auf. Die Kurvenverläufe änderten


sich abrupt, obwohl der Lüftungsbetrieb eher auf kontinuierliche Verläufe hin- 

wies. Die Ursache wird in der Überlastung der Unterstation bzw. des Bussystems 

vermutet, konnte jedoch nicht eindeutig geklärt werden. 

Einer der Vorteile eines Bussystems ist die Möglichkeit einer Fehlerzuordnung 

bei Kommunikationsverlust, die es bei einfachen impulsgebenden Geräten nicht 

gibt. Dieser Vorteil wird von der hier beschriebenen GLT nicht genutzt, weil es 

keine auswertbare Fehlermeldung gibt. 

Wärmemengenzähler 

Die vorhandenen Wärmemengenzähler besitzen eine minimale Auflösung von 

10 kWh, was keine Auswertung der Verläufe von schwachen Verbrauchern (etwa 

Zirkulation oder Warmwasserbereitung) über kurze Zeiträume ermöglicht. 

Elektrozähler 

Für die Erfassung des Stromverbrauchs der Arbeitsmittel ist für jedes Büro ein ei- 

gener Elekrtozähler vorhanden. Jedoch werden die Energieumsätze der Arbeits- 

mittel und der Beleuchtung nicht getrennt erfasst, sondern der Strombedarf der 

Arbeitsmittel errechnet sich aus der Differenz des Zählers für den Bürobereich 

und des Zählers für die Deckenbeleuchtung (Siehe Bild 5.18 im Kapitel 5). 

Das auftretende Problem dabei ist, dass die Zähler untereinander die Werte nicht 

synchron erfassen. Die errechneten Energieumsätze der Arbeitsmittel fallen da- 

her von Zeit zu Zeit negativ aus. 

Ferner deckt der Zähler „Beleuchtungsstromverbrauch“ nur die Deckenbeleuch- 

tung, nicht aber die Schreibtischlampen ab, deren Verbrauch nur pauschal abge- 

schätzt werden kann. 

Weitere Störfaktoren sind Abnehmer aus Toiletten und Fluren sowie im 2.OG 

die äußere und innere Dachbeleuchtung, die von den Zählern „Bürobereich“ mit 

erfasst werden. 

Eine Interpretation des Beleuchtungsstromverbrauchs über die abgelesenen Zäh- 

lerstände ist daher nicht eindeutig möglich, sondern kann nur in Zusammenhang 

mit oben genannten Randbedingungen erfolgen.

8 Ergebnisse 

8.1 Energetisches Konzept 

8.1.1 Energiebilanz von Christian Neumann 

Für das Gebäude liegen für das Jahr 2002 und 2003 fast vollständige Messdaten 

für den Energiebedarf vor. Anhand dieser Daten kann zum einen das Erreichen 

der Ziele des Forschungsprogramms und zum anderen das Erreichen der Ziel- 

werte aus der Planung überprüft werden. 

8.1.1.1 Messdaten 2002 und 2003 

Für den Beginn des Jahres 2002 fehlen Messdaten. Zuverlässige Verbrauchsdaten 

der GLT sind erst für den kompletten Monat März vorhanden. Für die Monate 

Januar und Februar wird der Wärmeverbrauch aus den ermittelten Gradtags- 

zahlen hochgerechnet. Für das Jahr 2003 liegen bis auf einzelne kurze Ausfälle 

vollständige Messdaten vor. 

Wärme 

Energie / [kWh] 

50 000 

40 000 

30 000 

20 000 

10 000 

Fernwärme WP Heizenergie Warmwasser Verlust 

0 

Jan 02 Feb 02 Mrz 02 Apr 02 Mai 02 Jun 02 Jul 02 Aug 02 Sep 02 Okt 02 Nov 02 Dez 02 

Bild 8.1: Wärmeverbrauch und -Bereitstellung im Jahr 2002 

43

44 8 ERGEBNISSE 

Energie / [kWh] 

50 000 

40 000 

30 000 

20 000 

10 000 

Fernleitung Wärmepumpe Heizung Warmwasser Verluste 

0 


Bild 8.2: Wärmeverbrauch und -Bereitstellung im Jahr 2003 

Tabelle 8.1: Energiebilanz aus den Messdaten für 2002 und 2003 

2002 ∗ 2003 

MWh/a kWh/(m2a) MWh/a kWh/(m2a) Erzeugung 

Fernwärme 196,8 56,2 194,6 55,6 

Wärmepumpe 

Verbrauch 

Heizung 

18,5 5,3 17,3 5,0 

Radiatorenheizung 143 40,1 129,8 37,1 

Fußbodenheizung 67,6 19,3 54,8 15,7 

Zuluftheizregister Cafeteria 8,2 2,3 14,3 4,1 

Warmwasser ∗∗ 3,3 0,9 5,1 1,5 

Verluste 6,2 1,8 7,8 2,2 

∗ Werte für Januar, Februar aus Gradtagzahlen hochgerechnet 

∗∗ Bedarf ist überschätzt, da Wärmemengenzähler für Warmwasser falsch eingebaut ist 

Aus den Daten in Tabelle 8.1 ist ersichtlich, dass die Wärmeversorgung maßgeb- 

lich über die Fernwärme erfolgt. Die Wärmepumpe trägt knapp 10% zur Versor- 

gung bei.

8.1 Energetisches Konzept 45 

Der Hauptverbraucher ist erwartungsgemäß die Heizung (Radiatoren, Fußbo- 

denheizung sowie Luftheizregister für die Zuluft Cafeteria). Der Anteil der Warm- 

wasserbereitung beträgt lediglich 2-3%, wobei zu beachten ist, dass die Messda- 

ten für den Warmwasserverbrauch etwas zu hoch liegen, da der Temperaturfüh- 

ler für die Warmwassertemperatur falsch eingebaut ist. Die Verluste von Speicher 

und Rohrleitungen liegen bei 3-4%. 

Der Gesamtverbrauch verändert sich im Verlauf der beiden Jahre nur unwesent- 

lich. Allerdings findet eine Verschiebung unter den Verbrauchern statt. Vor al- 

lem steigen der Warmwasserverbrauch und der Heizenergiebedarf für das Zu- 

luftheizregister der Cafeteria durch den durchgehenden Betrieb der Küche und 

Cafeteria in 2003 (die Küche wurde erst Mitte 2002 in Betrieb genommen). Der ge- 

ringere Verbrauch bei Radiatoren und Fußbodenheizung in 2003 wird unter dem 

Gesichtspunkt, dass der Bedarf für Januar und Februar 2002 aus Gradtagszahlen 

hochgerechnet werden musste nicht als besonders bewertet. 

Strom 

Beim Stromverbrauch werden verschiedene Verbrauchergruppen unterschieden. 

Tab. 8.2 gibt die Gruppen wieder und verdeutlicht Besonderheiten, die beim Pro- 

jekt Pollmeier zu berücksichtigen sind.


Tabelle 8.2: Verbrauchergruppen und deren Besonderheiten beim Projekt Pollmeier 

Verbraucher- typische Vergruppebraucher 

Beleuchtung alle Arten von 

Beleuchtungssystemen 

Arbeitsmittel Computer, Drucker, 

Kopierer 

zentrale 

Dienste / 

Serverraum 

Server, USV, zentrale 

EDV 

Besonderheit bei Projekt Pollmeier 

Die Außenbeleuchtung wurde bis Juli 2003 mit 

dem Verbrauch der Beleuchtung des EG Ost 

erfasst. Erst zu diesem Zeitpunkt kann der Verbrauch 

separiert werden. Der Verbrauch bis Juli 

2003 wird aus den dann vorliegenden Messdaten 

abgeschätzt. 

An jedem Arbeitsplatz ist eine Arbeitsleuchte 

installiert, die eigentlich zur Gruppe „Beleuchtung“ 

zählt, deren Verbrauch jedoch mit dem 

der Arbeitsmittel erfasst wird. 

Weiterhin kann der Verbrauch der Arbeitsmittel 

nur als Differenz von Gesamtverbrauch für 

einen Bereich und dem Verbrauch für die Beleuchtung 

des selben Bereichs berechnet werden. 

Beim 2.OG West wird der Verbrauch einer elektrischen 

Begleitheizung für die Regenrinnen mit 

erfasst. Dieser Verbrauch wird über die Außentemperatur 

abgeschätzt und abgezogen. 

Es wird der Verbrauch der Rechner im EDV 

Raum im 2.OG erfasst. 

Küche Küchengeräte Hier wird nur der Verbrauch der Küche ohne 

Großgeräte und Abluft erfasst. 

Haustechnik Pumpen, Ventila- Es werden alle Pumpen, Ventilatoren, die MSR 

toren, Regelung und die Wärmepumpe erfasst. 

Sonstiges - Der Verbrauch „Sonstiges“ umfasst beim Projekt 

Pollmeier alle Verbraucher, die nicht über 

separate Zähler erfasst werden bzw. deren Verbrauch 

sich nicht mit genügender Sicherheit abschätzen 

lässt. (Vor allem Küchengeräte) 

Mit den beschriebenen Besonderheiten ergibt sich der in den folgenden beiden 

Abbildungen gezeigte Verlauf des Verbrauchs.


Stromverbrauch / [kWh] 

7 000 

6 000 

5 000 

4 000 

3 000 

2 000 

1 000 

0 

Beleuchtung Arbeitsmittel zantrale EDV Küche Haustechnik Sonstiges 


Bild 8.3: Elektroenergieverbrauch im Jahr 2002, Außenbeleuchtung und Begleitheizung Regenrinnen 

Stromverbrauch / [kWh] 

7 000 

6 000 

5 000 

4 000 

3 000 

2 000 

1 000 

0 

Beleuchtung Arbeitsmittel zantrale EDV Küche Haustechnik Sonstiges 


Bild 8.4: Elektroenergieverbrauch im Jahr 2003, Außenbeleuchtung und Begleitheizung Regenrinnen 

Bemerkenswert am Verlauf der Last im Jahr 2002 ist vor allem der starke Anstieg


der Verbrauchergruppe „Sonstiges“, der offensichtlich in der Inbetriebnahme der 

Küche begründet ist. Alle großen Küchengeräte werden nicht separat erfasst und 

tauchen so in dieser Verbrauchergruppe auf. 

Der erhöhte Verbrauch der Gruppe „Arbeitsmittel“ zu Beginn von 2002 kann aus 

den vorliegenden Daten nicht schlüssig erläutert werden. 

Der Verlauf der Last in 2003 zeigt insgesamt ein gleichmäßigeres und schlüssige- 

res Bild. Der Verbrauch von Küche, EDV, Sonstigem und Arbeitsmitteln verläuft 

über das Jahr relativ konstant. Der Einbruch des Verbrauchs bei Beleuchtung und 

Arbeitsmitteln im Dezember ist mit den Weihnachtsferien zu begründen. 

Die Beleuchtung zeigt erwartungsgemäß im Winter wesentlich höhere Werte. Die 

Erhöhung des Verbrauchs der diversen Haustechnik im Sommer ist mit dem Be- 

trieb der Nachtlüftung und der Umluftkühlung für den Serverraum zu erklären. 

Die Gesamtbilanz des Stromverbrauchs ergibt sich entsprechend Tabelle 8.3 

Tabelle 8.3: Stromverbrauch in den Jahren 2002 und 2003 nach Verbrauchergruppen 

Verbrauchergruppe 2002 2003 

MWh kWh/(m 2 a) MWh kWh/(m 2 a) 

Beleuchtung 53,4 15,3 50,8 14,5 

div. Haustechnik 17,6 5 17,5 5 

Küche (ohne Geräte und Abluft) 4,2 1,2 4,9 1,4 

Ertrag PV -3,1 -0,9 -6,3 -1,8 

Arbeitsmittel 45,2 12,9 38,5 11 

zentrale EDV 16,9 4,8 20,6 5,9 

Außenbeleuchtung 10,1 ∗ 2,9 10,1 2,9 

Begleitheizung Regenrinnen 6,5 1,9 8,3 2,4 

Sonstiges 18,9 5,4 30 8,6 

Summe Sonstiges 169,7 48,5 174,7 49,9 

∗ mangels Daten von 2003 übernommen 

Der Stromverbrauch der beiden Jahre (ohne Berücksichtigung der Sonderanwen- 

dungen: Außenbeleuchtung, Begleitheizung Regenrinnen, Sonstiges) ist recht gleich- 

bleibend. Es ist eine leichte Zunahme der zentralen EDV festzustellen, was sicher 

mit der Zunahme der Zahl der Mitarbeiter und insgesamt der Aktivität im Ge- 

bäude zu erklären ist. Zur Beurteilung des Stromverbrauchs scheinen dennoch 

die Daten aus dem Jahr 2003 geeigneter, da hier ein gleichmäßiger Betrieb er-


reicht zu sein scheint. 

8.1.1.2 Messdaten und Planungswerte 

Tabelle 8.4: Vergleich von Messwerten und Planung 

2003 Planung 

kWh/(m2a) kWh/(m2a) Verbrauch 

Heizung 56,9 36,4 

Warmwasserbereitung 1,5 0,2 

Verluste 2,2 3 

Summe 

Erzeugung 

60,6 39,6 

Fernwärme 55,6 34,7 

Wärmepumpe 

Strom Haustechnik 

5 4,9 

Beleuchtung 14,5 5,9 

div. Haustechnik 5 5,6 

Ertrag PV -1,8 -1,8 

Summe 

Strom Arbeitshilfen und Sonstiges 

17,7 9,7 

Arbeitsmittel 11 7,2 

zentrale EDV 5,9 4,3 

Küche (ohne Geräte und Abluft) 1,4 - 

Außenbeleuchtung 2,9 - 

Begleitheizung Regenrinnen 2,4 - 

Sonstiges (hauptsächlich Küchengeräte) 8,6 - 

Summe 32,2 11,5 

Tabelle 8.4 zeigt den Vergleich der Messwerte aus dem Jahr 2003 und den entspre- 

chenden Werten aus der Planung bzw. dem Energiekonzept, soweit diese dort 

betrachtet wurden. 

Es ist festzustellen, dass sowohl der gemessene Wärme-, als auch der Stromver- 

brauch deutlich über den Planungswerten liegen. Bei der Wärme liegt der Wert 

rund 50% über der Planung, beim Strom sind es knapp 100%. 

Bei der Wärme ist die Heizenergie die entscheidende Größe. Der Warmwasser- 

verbrauch spielt nur eine untergeordnete Rolle beim Mehrverbrauch gegenüber 

der Planung. Die Ursachen für den erhöhten Heizenergieverbrauch werden in


Abschnitt 8.1.1.4 näher untersucht. 

Beim Stromverbrauch der Haustechnik zeigt vor allem die Beleuchtung real sehr 

viel höhere Werte als in der Planung ermittelt. Dies ist hauptsächlich zurück- 

zuführen auf zu optimistische Annahmen über die Betrieszeit. Trotz installierter 

Lichtsteuerung bzw. -Regelung werden sehr hohe Betriebszeiten erreicht. Insge- 

samt lässt sich feststellen, dass die Tageslichtversorgung der Arbeitsplätze nicht 

optimal ist. Das ist einerseits mit ihrer Lage in der Mitte des Raumes und zum 

anderen mit den relativ dunklen Umschließungsflächen und Einrichtungsgegen- 

ständen zu erklären (Abb. 8.5). 

Bild 8.5: Beispiel für die Lage der Arbeitsplätze und die Art der Inneneinrichtung auf den Bürogeschossen 

Der Verbrauch der Arbeitsmittel wurde in der Planung leicht unterschätzt. An- 

dere Verbraucher, wie die Außenbeleuchtung, die Begleitheizung der Regenrin- 

nen und die Küchengeräte waren zum Zeitpunkt der Planung entweder nicht 

bekannt oder zählen nicht direkt zum Gebäude. Trotzdem sei angemerkt, dass 

diese Verbraucher einen Anteil von knapp 30% des Gesamtstrombedarfs haben.


8.1.1.3 Vergleich der Messdaten mit den Vorgaben des Forschungspro- 

gramms 

Das Forschungsprogramm solarbau:MONITOR gibt Zielwerte für die Nutzener- 

gie Wärme, die Summe Endenergie Wärme und elektrische Energie für Haus- 

technik und den damit korrespondierenden Primärenergiebedarf bzw. CO2-Em- 

issionen vor. 

Energie / [kWh/m²a] 

CO2-Emissionen / [kg/m²a] 

120.0 

100.0 

80.0 

60.0 

40.0 

20.0 

0.0 

Messwerte 2003 

Planung 

Anforderungen solbau:MONITOR 

Endenergie für Heizung 

+ WW 

Endenergie Wärme + 

elektr. Energie für 

technische 

Gebäudeausrüstung 

Primärenergie gesamt CO2 Emissionen 

Bild 8.6: Endenergie, Primärenergie, CO2-Emissionen - Vergleich von Messwerten, Planung und 

Zielen des Forschungsprogramms 

Tabelle 8.5: Vergleich von Messwerten und Planung 

2003 Planung solarbau: 

Monitor 

Endenergie für Heizung + WW kWh/(m 2 a) 58,4 36,6 ≤ 40 

Endenergie Wärme 

+ elekt. Energie für TGA kWh/(m 2 a) 78,3 49,3 ≤ 70 

Primärenergie gesamt ∗ kWh/(m 2 a) 65,2 37 ≤ 100 

CO2-Emissionen ∗∗ kg/(m 2 a) 16,1 9,3 ≤ 23 

∗ Primärenergiefaktoren entsprechend EnEV 

∗∗ Emissionswerte entsprechend GEMIS 4


Die Anforderung für Endenergie Wärme und die Summe Endenergie Wärme und 

elektrische Energie für Haustechnik können vor allem aufgrund des erhöhten 

Heizenergiebedarfs nicht eingehalten werden. 

Die Anforderungen an den Primärenergiebedarf und die CO2-Emissionen wer- 

den dank der Wärmeversorgung über den nachwachsenden Rohstoff Holz er- 

füllt. 

8.1.1.4 Überarbeitung der Simulation 

Der Heizenergiebedarf des Verwaltungsgebäudes wurde in der Planungsphase 

mit Hilfe des Simulations-Werkzeugs TRNSYS berechnet. Das dafür benötigte 

Gebäudemodell wurde in Bezug auf die Größe der Hüllflächen, den Aufbau der 

Bauteile und die Orientierung des Gebäudes möglichst realitätsgetreu nachge- 

bildet. Für die dynamische Simulation wurde das Gebäude in 12 Zonen unter- 

teilt. Dabei wurden jeweils Räume zu einer Zone zusammengefasst, die ähnli- 

chen Nutzungs- und klimatischen Bedingungen ausgesetzt sind (siehe Anhang). 

Wetter- und Klimaeinflüsse am Standort Creuzburg sind mit dem Testreferenz- 

jahr von Kassel berücksichtigt worden. Interne Einflüsse auf den Heizenergiebe- 

darf durch die Gebäudenutzung, Heizung und Lüftung wurden in der Simulati- 

on einbezogen. 

Die Messwerte erlauben nun eine Anpassung der Simulation an den realen Be- 

trieb. Diese Anpassung wurde in mehreren Schritten durchgeführt, um jeweils 

den Effekt der einzelnen Schritte nachvollziehen zu können. 

Aus den erfassten Messwerten lassen sich für die Simulation folgende Randbe- 

dingungen direkt entnehmen: 

• Klimadaten 

Es werden Außentemperatur, Einstrahlung und Außenfeuchte, die von der 

Wetterstation auf dem Dach erfasst werden übernommen. 

• Zeitprogramme Heizung, Lüftung, Belegung 

Die Zeitprogramme der Radiatoren- und Fußbodenheizung sowie für die 

Lüftung der einzelnen Zonen werden entsprechend den realen Betriebszei- 

ten übernommen. Die realen Betriebszeiten umfassen dabei den normalen


Tagbetrieb sowie gegebenenfalls den morgendlichen Aufheizbetrieb und 

den Frostschutzbetrieb. Da die Einstellungen für diese speziellen Betriebs- 

weisen mehrfach über das Jahr geändert wurden, werden Heizung und Lüf- 

tung in der Simulation einfach dann betrieben, wenn real auch Betrieb war 

(unabhängig von der Parametern der GLT). 

Die Anzahl der Personen wurde entsprechend den Aussagen des Bauherren 

verringert. Die Anwesenheitszeiten der Mitarbeiter wurde entsprechend 

der Ergebnisse aus Abschnitt 8.8 angepasst. 

• Raumtemperaturen, Heizungsregelung 

Für die einzelnen Zonen im Gebäude wurden für jeden Tag des Jahres die 

Tagesmitteltemperatur während der Anwesenheit bestimmt und der Simu- 

lation aufgeprägt. Gleichzeitig wurde die Heizungsregelung in der Simu- 

lation so geändert, dass statt der Raumlufttemperatur nun die operative 

Raumtemperatur als Regelgröße dient. 

• Luftvolumenströme 

Die Luftvolumenströme in der Simulation der Planungsphase errechnen 

sich für die Betriebszeit aus der Personenzahl der jeweiligen Zone und ei- 

nem spezifischen Luftvolumenstrom von 40 m 3 /h pro Person. Nachts wird 

mit 2-fachem Luftwechsel gelüftet, wenn die Temperatur im 1. OG Atri- 

um 25 ◦ C überschreitet. Der Grundluftwechsel ist mit 0,1 h −1 bestimmt. Für 

die Anpassung der Simulation werden die gemessenen Luftvolumenströme 

der Büroräume und der Cafeteria als Datenfile in die Berechnung eingele- 

sen. Der Grundluftwechsel wird mit 0,1 h −1 beibehalten. 

• Interne Lasten 

Die internen Lasten durch Arbeitsmittel und Beleuchtung und sonstige Klein- 

verbraucher können für die Bürozonen und das Erdgeschoss (ohne Küche) 

direkt aus den Messdaten für die Simulation übernommen werden. 

• Sonnenschutz 

Die Bedienung und der aktuelle Zustand des Sonnenschutzes können zwar 

nicht aus den Messdaten abgelesen werden. Jedoch zeigen die Messdaten 

von Heizleistung und Solarstrahlung, dass die Heizleistung bei höherer 

Strahlung nicht nachweisbar sinkt (siehe Abschnitt 8.6). Offensichtlich wird


der Sonnenschutz auch als Blendschutz verwendet. Die Simulation wurde 

daher so angepasst, dass der Sonnenschutz in Abhängigkeit der Strahlung 

auf die Fassade geschlossen wird. Dadurch ergeben sich im Winter und der 

Übergangszeit verringerte solare Gewinne. 

• Speicher- und Auskühlverluste 

Die Speicher- sowie Auskühlverluste des Heizungssystems werden in der 

Simulation nicht berücksichtigt. Diese Verluste wurden entsprechend Ab- 

schnitt 8.7 abgeschätzt, wobei die Speicher- und Verteilverluste nur mit 50 % 

eingerechnet wurden. 

Tabelle 8.6: Abgeschätzte Werte 

[kWh/a] [kWh/m 2 NGF a] 

Speicher- und Verteilverluste (50 %) 3.900 1,1 

Auskühlung des Heizungssystems 7.300 2,1 

Summe 11.200 3,2 

Die Ergebnisse der überarbeiteten Simulation sind in Abb. 8.7 gezeigt. 

Heizenergie / [kWh/m²a] 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

36.4 36.7 35.2 

Planung 

Klimadaten 

Wetterstation 

Schrittweise Anpassung der Simulation an den realen Betrieb 

Zeitprogramme 

Heizung, Lüftung, 

Belegung 

44.5 

Raumtemperatur, 

Regelung nach 

T_operativ 

Bild 8.7: Simulierter Heizenergiebedarf bei schrittweiser Anpassung der Simulation an den realen 

Betrieb 

42.8 

Luftvolumenströme 

44.4 

interne Lasten 

50.3 

Sonnenschutz 

nach Strahlung 

53.5 

Speicher- und 

Verteilverluste 

56.9 

Verbrauch 2003


Tabelle 8.7: Simulierter Heizenergiebedarf bei schrittweiser Anpassung der Simulation an den 

realen Betrieb 

Variante Qh Q ′′ 

h 

[MWh/a] [kWh/m 2 NGF a] 

0 Simulation nach Planungsstand 127,4 36,4 

1 Klimadaten der Wetterstation auf dem Gebäude 127,9 36,7 

2 Personenbelegung, Betriebzeit, Zeitprogramme 122,7 35,2 

3 Raumtemperatur, Heizungsregelung 155,4 44,5 

4 Luftvolumenströme 149,3 42,8 

5 interne Lasten 154,8 44,4 

6 Sonnenschutzregelung nach Strahlung auf Fassade 175,6 50,3 

7 zusätzliche Verluste (Speicher- und Auskühlverluste) 186,8 53,5 

Messwerte 2003 199,0 56,9 

Wie aus Tab. 8.7 und Abb. 8.7 ersichtlich, sind die Hauptursachen für den er- 

höhten Heizenergiebedarf die im Vergleich zur Planung erhöhten Raumtempe- 

raturen und die Reduzierung der solaren Gewinne durch die Verwendung des 

Sonnenschutzes als Blendschutz. Die real vorhandenen Luftvolumenströme und 

internen Lasten führen in der Simulation zu keiner deutlichen Veränderung des 

Heizenergiebedarfs. 

Es muss deutlich gesagt werden, dass die Annahmen zur Regelung des Sonnen- 

schutzes nicht durch Messwerte gedeckt ist, da die Datenerfassung nicht genü- 

gend genau über den Zustand des Sonnenschutzes Auskunft gibt. Daher besteht 

hier eine relativ große Unsicherheit. Die Aussage, dass die Heizlast nicht maß- 

geblich von der Solarstrahlung beeinflusst wird, lässt sich jedoch klar nachweisen 

(Abschnitt 8.6). 

Unter Berücksichtigung der zusätzlichen Speicher- und Auskühlverluste ergibt 

sich ein Heizenergiebedarf von rund 187 MWh/a. Die Abweichung zum realen 

Heizenergieverbrauch (199 MWh/a) beträgt so nur noch ca. 6 %. 

Die Ursachen für diese Abweichung können zum einen in ungenauen Messwer- 

ten oder mangelhafter Abbildung der entsprechenden Messdaten in der Simula- 

tion liegen. Zum anderen können in der Simulation eine Reihe von Größen bzw. 

Ereignissen nicht erfasst werden, z.B. Wärmebrücken, erhöhter Lüftungswärme- 

verlust durch Fensterlüftung und Wärmeverluste durch die Küchenabluftanlage. 

Insgesamt scheint die Simulation jedoch ein geeignetes Mittel um das reale Ver-


halten des Gebäudes abzubilden und die Ursachen für den erhöhten Heizener- 

gieverbrauch zu identifizieren.


8.1.2 Temperaturverhalten von Christian Neumann 

8.1.2.1 Raumtemperaturen im Gebäude 

Das Gebäude wird zur Betrachtung des thermischen Verhaltens in 3 Bereiche un- 

terteilt: das Hauptaugenmerk liegt auf der Bürozone, als weitere werden das Erd- 

geschoss und das Atrium hinsichtlich des winterlichen und sommerlichen Raum- 

klimas untersucht. In den einzelnen Zonen sind 3 bzw. 4 Temperaturfühler instal- 

liert. Auf Grund der Anordnung und Einbausituation sind die Messwerte kritisch 

zu betrachten. In der Bürozone gibt es in jedem Büroraum einen Fühler, der in 

einer Unterputzdose in einer Säule angebracht ist. Ein Vergleich dieser Messda- 

ten mit der gemessenen Ablufttemperatur zeigt, dass die Fühler in den Räumen 

einen verzögerten und gedämpften, unterschiedlichen Temperaturverlauf erfas- 

sen. Durch den Einbauort wird der Messwert durch die Bauteiltemperatur be- 

einflusst und gibt ein unbekanntes Verhältnis von Luft- und Bauteiltemperatur 

wieder. 

Im Erdgeschoss werden drei Temperaturwerte erfasst. Ein Fühler befindet sich 

im Showroom, mit Orientierung der Fensterfront nach Norden. Zentral im Erd- 

geschoss ist ein Fühler bei der Empfangstheke angebracht. Dieser ist in einer Un- 

terputzdose in einer Schranktür montiert. Im Schrank befindet sich ein Compu- 

ter, so dass der Temperaturfühler die Abwärme von diesem Gerät miterfasst und 

einen erhöhten Wert liefert. Im Bereich der Cafeteria ist der dritte Fühler an ei- 

ner verschatteten Innenwand installiert. Das Atrium weist vier Temperaturfüh- 

ler auf. Diese sind am Aufzugsschacht jeweils auf halber Stockwerkshöhe (EG, 1. 

und 2. OG) und direkt unter der Dachverglasung montiert. 

Auf Grund fehlender exakter Messwerte der operativen Raumtemperatur als Ver- 

gleich zu den Daten der GLT, kann keine Korrekturgleichung ermittelt werden. 

Im Folgenden werden zur Betrachtung des thermischen Verhaltens des Gebäudes 

die Daten der GLT verwendet.


Bild 8.8: Behaglichkeitsbereich nach DIN 1946-2 [23] 

Für das Raumklima in Arbeitsräumen bestehen verschiedene Richtlinien bzw. 

Empfehlungen. Laut Arbeitsstättenrichtlinie [24] muss die Raumtemperatur in 

Büroräumen mindestens 20 ◦ C betragen und soll 26 ◦ C nicht überschreiten. Die 

DIN 1946-2 [23] gilt für Räume mit raumlufttechnischen Anlagen und gibt Grenz- 

temperaturen der operativen Raumlufttemperatur in Abhängigkeit der Außen- 

lufttemperatur an. Bei sehr hohen Außentemperaturen kann die operative Raum- 

temperatur auf bis zu 27 ◦ C ansteigen (siehe Abb. 8.8). 

Bei der Untersuchung des Raumklimas wird als Kriterium ein akzeptabler Be- 

reich der gemessenen Raumtemperatur zwischen 20 ◦ C und 26 ◦ C angesetzt, so- 

wohl in den Büroräumen, als auch in den Aufenthaltsräumen im Erdgeschoss. 

Bürogeschosse 

Abb. 8.9 zeigt für das Jahr 2002 die mittlere Monatstemperatur in den Büroge- 

schossen, die mittlere Außentemperatur und die monatliche Strahlungssumme. 

Die Temperaturen schwanken zwischen 21,5 ◦ C und 24,2 ◦ C; die mittlere Tempe- 

ratur in den Bürogeschossen über das ganze Jahr gesehen beträgt 22,8 ◦ C.


Temperatur [°C] 

25 

20 

15 

10 

5 

0 

-5 

Strahlungssumme AT 1OG Nord 1OG Süd 2OG Nord 2OG Süd 

Januar Februar März April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember 

Bild 8.9: Temperaturverlauf in den Bürogeschossen, Außentemperatur und Strahlungssumme für 

das Jahr 2002 

Monatsmitteltemperaturen dienen einem groben Überblick, können jedoch nicht 

als Kriterium für das Raumklima herangezogen werden. Die folgende Abb. 8.10 

zeigt die Stundenmittelwerte der Raumtemperatur in den Bürogeschossen über 

der Außentemperatur. Raumtemperaturen unter 20 ◦ C werden durch die Hei- 

zung verhindert. 

180 

150 

120 

90 

60 

30 

0 

Strahlungssumme [kWh/m²]


Bild 8.10: Raumtemperatur in den Bürogeschossen über der Außentemperatur für das Jahr 2002 

Insgesamt ergeben sich 69 Messwerte, die eine Temperatur über 26 ◦ C zeigen, 

27 ◦ C werden dabei nicht überschritten. Diese Werte werden an 6 Tagen gemes- 

sen. 

Am häufigsten wird im 2. OG Nord die Temperatur von 26 ◦ C überschritten. Auf 

Grund der Orientierung nach Norden, ist die Ursache hierfür bei den internen 

Lasten zu finden (siehe dieses Kapitel Abs. Einflüsse auf die Innenraumtemperatur). 

Mit Ausnahme eines Tages wird die Temperatur von 26 ◦ C erst zwischen 15 Uhr 

und 17 Uhr überschritten, zum Teil noch später. Die Bürokernarbeitszeit ist also 

nur zum Teil durch die Überhitzung betroffen. 

Die Betrachtung der Ablufttemperaturen ergibt ein ähnliches Ergebnis. Während 

35 Stunden wird in beiden Abluftsystemen die Temperatur von 26 ◦ C überschrit- 

ten. Im Abluftsystem Ost wird eine maximale Temperatur von 26,2 ◦ C und im 

Abluftsystem West eine maximale Temperatur von 27,0 ◦ C erreicht. Hierbei muss 

beachtet werden, dass die gemessene Ablufttemperatur ein nach Volumenstrom 

gewichteter Mittelwert der Lufttemperaturen in den einzelnen Stockwerken ist.


In Anbetracht der geringen Anzahl an Stunden, während denen 26 ◦ C Raumtem- 

peratur überschritten werden und der absolut maximalen Raumtemperatur von 

26,9 ◦ C bzw. 27,0 ◦ C Lufttemperatur ist das sommerliche Raumklima aus techni- 

scher Sicht als angenehm zu werten. 

Für das Jahr 2003 ergibt sich trotz des sehr heißen Sommers ein ganz ähnliches 

Bild der Raumtemperaturen. Insgesamt ist die Streuung der Temperaturwerte je- 

doch höher. Insbesondere zeigt das 1. OG Süd höhere Werte, was laut Auskunft 

des Bauherren nicht auf eine höhere Belegung mit Personen zurückgeführt wer- 

den kann. Evtl. kann die Ursache auch in der Installation von Trennwänden in 

diesem Bereich liegen, so dass die Nachtlüftung hier behindert wird. 

R aumtempertauren / [°C] 

30 

29 

28 

27 

26 

25 

24 

23 

22 

21 

20 

20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 

Außentemperatur / [°C] 

1.OG Nord °C 1.OG Sü d °C 2.OG Nord °C 2.OG Sü d °C 

T rend 1.OG Nord T rend 1.OG Sü d T rend 2.OG Nord T rend 2.OG S üd 

Bild 8.11: Raumtemperatur in den Bürogeschossen über der Außentemperatur für das Jahr 2003 

Der Mittelwert der Raumtemperaturen in den Wintermonaten von Oktober bis 

April beträgt in den Bürogeschossen für 22,5 ◦ C (2002) bzw. 22,2 ◦ C (2003). Wäh- 

rend der Büroarbeitszeit liegen die Mitteltemperaturen noch einmal um ca. 0,5 ◦ C 

höher. Damit liegen die realen Temperaturen 2 bis 3 ◦ C höher als in der Planung 

angesetzt. 

Erdgeschoss 

Wie bereits erwähnt ist die Temperatur des Messfühlers im Bereich des Empfangs


kritisch zu betrachten. In Abb. 8.12 zeigt sich vor allem im Bereich zwischen 22 ◦ C 

und 31 ◦ C Außentemperatur eine stetige Differenz von 1,5 K zwischen dem Trend 

der Temperaturen am Empfang und dem Trend der Temperaturen bei der Cafete- 

ria. Die durchschnittlichen Temperaturen im Showroom sind im Mittel um 0,7 K 

unter der Temperatur bei der Cafeteria. Zu begründen ist dies durch die Orien- 

tierung des Showrooms nach Norden und der internen Last. Im Bereich der Cafe- 

teria halten sich wesentlich mehr und länger Personen auf als im Showroom. Die 

Temperatur, die im Bereich der Cafeteria gemessen wird, ist für das Raumklima 

im EG am aussagekräftigsten. 

Bild 8.12: Raumtemperatur und AT-bezogene Temperaturmittelwerte im Erdgeschoss über der 

Außentemperatur für 2002 

In 2002 werden während 15 Stunden 26 ◦ C überschritten, davon sind 12 Stunden 

außerhalb der Bürokernarbeitszeit. Das sommerliche Raumklima im Erdgeschoss 

ist demnach sehr zufriedenstellend. 

Im Winter 2002 berechnet sich der Mittelwert der Temperaturen in allen drei Be- 

reichen über den Zeitraum von Oktober bis April zu 20,6 ◦ C. 

Die Werte für das Jahr 2003 sind vergleichbar, das Temperaturverhalten identisch.


Atrium 

Vom Atrium zählt nur der Bereich des Erdgeschosses zur Aufenthaltszone im 

Gebäude. Die Temperaturen im oberen Teil des Atriums sind für die Nutzer, 

mit Ausnahme des möglichen Wärmeüberganges von oder in die Bürogeschosse 

durch die Verglasung, unrelevant. 

Bild 8.13: Trendlinien der Temperaturen im Atrium über der Außentemperatur für das Jahr 2003 

Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Abb. 8.13 nur die Trendlinien der Da- 

ten aufgetragen. Die Temperaturen von EG bis 2. OG verlaufen sehr ähnlich mit 

maximalen Differenzen von 0,5 ◦ C. Der sehr ähnliche Verlauf dieser drei Tempe- 

raturen zeigt die enge thermische Kopplung zwischen den Ebenen. Die Messwer- 

te des Temperaturfühlers unter dem Dach heben sich erwartungsgemäß deutlich 

von den Werten der anderen drei Fühlern ab. Sowohl bei sehr kalten als auch bei 

sehr warmen Außentemperaturen ist die Differenz zu dem Temperaturfühler im 

obersten Geschoss mit ca. ±3 K am größten. Der Temperaturfühler wird durch 

die Außentemperatur, bzw. durch die Transmission durch die Dachverglasung 

stark beeinflusst. Wie dick das Wärmepolster im Sommer, bzw. das Kältepolster 

im Winter wird, lässt sich mit den vorhanden Temperaturfühlern nicht genau er- 

mitteln. Die Grenze ist aber deutlich vom Temperaturfühler des 2. OG entfernt. 

In der Aufenthaltszone des Atriums, dem Erdgeschoss, sinken die Temperaturen


unter 20 ◦ C, bei Außentemperaturen unter -5 ◦ C. Ursache ist die Nachtabsenkung 

der Heizung. Am Tag steigt die Außentemperatur über -5 ◦ C und die Raumtem- 

peratur wird auf über 20 ◦ C geheizt. Im Bereich zwischen -5 ◦ C und +5 ◦ C Au- 

ßentemperatur werden im Atrium ca. 20,5 ◦ C gemessen; zwischen 6 ◦ C und 13 ◦ C 

Außentemperatur steigt die Raumtemperatur auf ca. 21 ◦ C. Mit steigender Au- 

ßentemperatur über 13 ◦ C erhöht sich die Raumtemperatur um ca. 0,2 K je Grad 

Außentemperatur. 

8.1.2.2 Einflussgrößen auf die Innentemperatur 

Interne Lasten durch Arbeitsmittel, Beleuchtung und Personen sowie solare Ein- 

strahlung erhöhen die Raumtemperatur. Transmissions- und Lüftungsverluste 

wirken der Temperaturerhöhung entgegen, wenn die Außentemperatur unter 

der Raumtemperatur liegt. Interne Lasten durch Arbeitsmittel und Beleuchtung 

werden durch den Stromverbrauch der Arbeitsmittel und der Beleuchtung er- 

fasst. Dabei wird angenommen, dass der verbrauchte Strom im Raum zu 100 % 

in Wärme umgesetzt wird. 

Solare Strahlung, die durch die transparenten Bauteile in das Gebäude gelangt, 

wird von den Bauteiloberflächen, auf die sie auftrifft absorbiert und zum Teil 

wieder reflektiert. Dies führt zur Erwärmung der Bauteile und durch die thermi- 

sche Kopplung zur Erwärmung der Luft. Beeinträchtigt wird der Wärmeeintrag 

durch den Sonnenschutz. 

Auf Grund fehlender Daten des Aktivierungszustandes des Sonnenschutzes, ist 

der Strahlungsanfall im Raum unbekannt. Interne Lasten durch Personen und 

Lüftungswärmeverluste über Fensteröffnung sind ebenfalls Faktoren, die über 

die GLT nicht erfasst werden können. 

Der Büroraum im 1. OG Süd wird für die Betrachtung der Innentemperatur in 

Abhängigkeit der internen und solaren Lasten als Referenzraum verwendet. Der 

Einfluss der solaren Strahlung ist im Raum mit Orientierung nach Süden stärker 

als in einem nördlich orientierten Raum, und beim Stromverbrauch werden keine 

zusätzlichen Verbraucher erfasst, die sich nicht im Raum befinden. Die folgende 

Abbildung 8.14 zeigt die mittlere Raumtemperatur über der mittleren Außen- 

temperatur an Werktagen. Die Datenreihen sind aufgeteilt nach der Summe der


internen Lasten pro Tag. 

Raumtemperatur [°C 

26 

25 

24 

23 

22 

21 

20 

R 2 =0,02 R 2 =0,20 R 2 =0,49 

-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 

Außentemperatur [°C] 

60 - 80 kWh/d 40 - 60 kW h/d 20 - 40 kWh/ d 0 - 20 kW h/d 

R 2 = 0,05 

Bild 8.14: Tagesmittelwerte der Raumtemperatur über dem Tagesmittelwert der Außentemperatur 

nach Klassen der internen Lasten (2002) 

Die höchsten internen Lasten treten bei mittleren Außentemperaturen von -10 ◦ C 

bis 15 ◦ C auf. Wie in Kapitel 8.1.1.1 Abs. Strom gezeigt, ist die Summe der internen 

Lasten im Winter, auf Grund des erhöhten Verbrauchs der Beleuchtung, höher als 

im Sommer. Die erhöhte Raumtemperatur im Sommer ist also nicht maßgeblich 

auf interne Lasten zurückzuführen. 

Insgesamt nimmt die Abhängigkeit der Raumtemperatur von der Außentempe- 

ratur aufgrund eben dieses Zusammenhangs mit steigender interner Last ab.


R aumtemperatur [°C 

26 

25 

24 

23 

22 

21 

20 

R 2 =0,00 R 2 =0,06 R 2 =0,02 

-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 


7,5-10,0 kWh/dm² 5,0-7,5 kW h/dm² 2,5-5,0 kWh/dm² 0,0-2,5 kWh/dm² 

R 2 = 0,04 

Bild 8.15: mittlere Raumtemperatur über Außentemperatur nach Klassen der Strahlung 

In Abb. 8.15 ist die mittlere Raumtemperatur über der mittleren Außentempe- 

ratur je Tag in Klassen der äußeren solaren Strahlungssumme aufgetragen. Die 

höchsten Raumtemperaturen werden nicht bei höchster äußeren Strahlungssum- 

me am Tag gemessen. Die Darstellung in Abb. 8.16 macht den Zusammenhang 

noch etwas deutlicher. 

Str ahlungssumme [kWh/m²d 

10 

8 

6 

4 

2 

0 

R 2 =0,51 

R 2 =0,35 R 2 =0,31 

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 


22°C 23°C 24°C 25°C 

R 2 = 0,25 

Bild 8.16: Strahlungssumme über Außentemperatur nach Klassen der Raumtemperatur


Bei höchster Strahlungssumme wird nicht die höchste Raumtemperatur erreicht. 

D.h. der solare Gewinn des Gebäudes wird durch den Einsatz des Sonnenschut- 

zes reduziert.


8.2 Lüftungskonzept 

8.2.1 CO2-Regelung 

Funktionsweise 

Um Lüftungswärmeverluste zu minimieren, werden die Abluftmengen über Mes- 

sungen der CO2-Konzentrationen im Abluftkanal bedarfsgerecht geregelt. Dazu 

wird der Regelung ein variabler CO2-Sollwert zugewiesen, welcher abhängig von 

der Außenlufttemperatur berechnet wird, d.h. bei kälteren Außentemperaturen 

wird ein höherer CO2-Gehalt zugelassen und umgekehrt, siehe dazu Bild 8.17. 

Zulässige CO −Konzentration 

2 

(qualitativ) 

[ppm] 

ü 

-20 -12 -4 4 12 [ o C] 28 

Außentemperatur 

Bild 8.17: Qualitativer Verlauf der zulässigen CO2-Konzentration in Abhängigkeit von der Außentemperatur 

Die Ober- und Untergrenzen sind bei -12 und +20 ◦ C festgelegt, der Verlauf da- 

zwischen ist linear. Im Intervall von zwei Minuten wird die Außentemperatur 

erfasst und daraus der CO2-Sollwert neu berechnet. 

Im Verlauf des Projektes wurden die Grenzwerte mehrfach zu Versuchszwecken 

geändert. Die eingestellten Grenzwerte mit den dazugehörigen Zeiten sind im 

Anhang in Tabelle 5.2 aufgeführt. 

Bild 8.18 zeigt den berechneten CO2-Sollwert am Beispiel eines Tagesverlaufs.

8.2 Lüftungskonzept 69 


CO 2 −Sollwert 

12 

[ C] 

4 

0 

-4 

1000 

[ppm] 

800 

700 

600 


ü 

ü 

Berechneter CO 2 −Sollwert 

Grenze bei −12 °C 

Grenze bei 20 °C 

500 

00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 

Bild 8.18: Außentemperatur, berechneter CO2-Sollwert und die Grenzwerte vom 15.10.2003 für 

das Büro im 2. OG Nord 

Die Berechnung des CO2-Sollwerts erfolgt von 6:00 bis 20:00 Uhr, während des 

Zeitprogramms „Anwesenheit“. Die Abluftmengen werden über die Volumen- 

stromregeler im Kanalsystem für jeden Bürobereich einzeln geregelt. Die Rege- 

lung erfolgt proportional. Das Regelband liegt zwischen 50 ppm unter- und 50 ppm 

oberhalb des berechneten Sollwerts. In Bild 8.19 wird das Regelband anhand ge- 

messener Werte dargestellt.


Stellsignal VSR 

100 

[%] 

60 

40 

20 

0 

-100 -50 0 [ppm] 100 

Differenz aus CO 2 -Konzentration und CO 2 -Sollwert 

Bild 8.19: Stellsignal des Volumenstromreglers über die Differenz aus CO2-Konzentration und 

CO2-Sollwert. Daten von August 2003 

Bei CO2-Konzentrationen von 50 ppm unterhalb des berechneten Sollwerts ist der 

Volumenstromregler geschlossen, ab 50 ppm oberhalb des Sollwerts vollständig 

geöffnet. Die Streuung der Werte ist auf die eingestellte Hysterese zurückzufüh- 

ren, die ein ständiges Öffnen und Schließen bei minimaler Änderung der Regel- 

größe verhindert. 

Das nachfolgende Bild 8.20 zeigt die Funktionsweise der CO2-Regelung am Bei- 

spiel eines Tages.


CO 2 -Konzentration 

VSR 

Volumenstrom 

1000 

[ppm] 

800 

700 

600 

500 

100 

[%] 

60 

40 

20 

0 

1500 

[m 3 /h] 

900 

600 

300 

CO 2 -Konzentration 

CO 2 -Sollwert 

Grenze Regelband 

VSR 

Volumenstrom / 

Luftwechselrate (1500 m 2 ) 

1,00 

0,80 [1/h] 

0,60 

0,40 

0,20 

0 

0,00 

00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 24:00 

Bild 8.20: Tagesverlauf des CO2-Gehalts, des berechneten CO2-Sollwerts, der Volumenstromregelung 

und des Volumenstroms im 2.OG Nord vom 15.10.2003. Die Luftwechselrate ist 

für das Raumvolumen von 1500 m 3 angegeben 

Von 6:00 bis 20:00 Uhr läuft das Programm „Anwesenheit“. Während dieser Zeit 

ist der Ventilator in Betrieb, und der CO2-Sollwert wird berechnet. Ab 6:30 wird 

für eine Stunde das Programm „Durchspülen“ gefahren. Zu beobachten ist ein 

starkes Ansteigen der CO2-Konzentration zu Arbeitsbeginn um 8:00 Uhr. Ab 

10:00 Uhr liegt der CO2-Gehalt innerhalb des Regelbandes. Der maximale Vo- 

lumenstrom von ca. 1300 m 3 /h wird erreicht. Zur Mittagspause verringert sich 

der CO2-Eintrag. Die Konzentrationen sinken wieder unterhalb des Sollwerts. Da 

durch wird der Öffnungsgrad der Volumenstromklappe auf etwa 25 % geregelt. 

In der Zeit von 14:00 bis 17:00 Uhr liegt die CO2-Konzentration oberhalb des Re- 

gelbereichs. Der maximale Volumenstrom ist in dieser Zeit nicht ausreichend, um 

die vorhandenen Konzentrationen innerhalb der Vorgabewerte zu halten. 

Luftwechselrate


Die Regelung in Bild 8.20 ist nur am Stellsignal der VSR zu erkennen, nicht aber 

am Volumenstrom. Ein Öffnungsgrad von 60 bis 100 % bewirkt kaum Verände- 

rungen im Volumenstrom. 

Während der Bauphase wurde fälschlicherweise ein unterdimensionierter Ven- 

tilator in der Abluftanlage Nord installiert. Dieser wurde im März 2003 durch 

einen den Leistungsanforderungen entsprechenden Ventilator ersetzt. Die Bilder 

8.21 und 8.22 zeigen den Volumenstrom der Abluftanlage in Abhängigkeit vom 

Öffnungsgrad der VSR für den Bürobereich im 2. OG Nord jeweils vor und nach 

dem Ventilatorwechsel. Die Grafiken zeigen Messwerte während der Arbeitszeit 

an dem das Lüftungsprogramm „Anwesenheit“ lief. Die Drehzahl des Ventilators 

wird in dieser Zeit über den Druck im Kanalsystem geregelt. 

Volumenstrom 

1800 

[m 3 /h] 

1200 

900 

600 

300 

0 

0 10 20 30 40 50 60 70 80 [%] 100 

Öffnungsgrad der VSR 

Bild 8.21: Volumenstrom aufgetragen über den Öffnungsgrad der Volumenstromklappe im 2. OG 

Nord während des Zeitraums März 2002 bis Februar 2003 („alter“ Ventilator) 

ü


Volumenstrom 

1800 

[m 3 /h] 

1200 

900 

600 

300 

0 

0 10 20 30 40 50 60 70 80 [%] 100 

Öffnungsgrad der VSR 

Bild 8.22: Volumenstrom aufgetragen über den Öffnungsgrad der Volumenstromklappe im 2. OG 

Nord während des Zeitraums Mai bis August 2003 („neuer“ Ventilator) 

Durch den Austausch des Ventilators können deutlich höhere Luftmengen geför- 

dert werden. Der maximal erreichbare Volumenstrom stieg von ca. 900 m 3 /h auf 

1.400 m 3 /h. 

Während der Nachtlüftung läuft der Ventilator auf maximaler Leistung und der 

Bypass (Querschnittsverkleinerung des Kanals), welcher für die Regelung not- 

wendig ist, wird umgangen. Während dieser Zeit ist der Anstieg des Volumen- 

stroms noch deutlicher. Dieser erhöhte sich von 900 m 3 /h auf etwa 2.200 m 3 /h. 

In beiden Bilder (8.21 und 8.22) ist zu erkennen, dass die Regelung des Volumen- 

stroms über die VSR nicht über den gesamten Öffnungsbereich der VSR funktio- 

niert. Der maximale Volumenstrom wird in beiden Fällen schon erreicht, bevor 

die Volumenstromregler vollständig geöffnet sind. Im Bild 8.21 ist zu erkennen, 

dass die VSR nur bis zu einem Öffungsgrad von etwa 40 % Einfluss auf den Vo- 

lumenstrom hat. Der Wechsel des Ventilators wirkt sich günstig auf diesen Effekt 

aus. Das Bild 8.22 zeigt, dass dieser Einflussbereich auf etwa 70 % steigt. 

Die Sensoren liefern keine realen Messwerte, wenn der Volumenstrom unter 500 

m 3 /h sinkt. In diesem Fall wird ein Wert von ca. 500 m 3 /h ausgegeben. Der ge- 

zeigte Volumenstrom bei einem VSR-Öffnungsgrad unter 25 % ist demnach kein 

Fehler der Regelung sondern ein Messfehler. Der nachgezogene Verlauf in beiden 

ü


Bilder zeigt, dass eine Regelung in diesem Bereich durchaus plausibel ist. 

Qualität der Raumluft 

Um die Frage beantworten zu können, in wie weit die Luftqualität mit der vor- 

handenen Lüftungsanlage sichergestellt werden kann, muss insbesondere auf 

die Grenzwerte der Regelung eingegangen werden, siehe dazu Bild 8.17. Diese 

Grenzwerte müssen als Kompromiss zwischen Anforderungen aus Hygiene, Be- 

haglichkeit und Lüftungswärmeverlust gesehen werden. Mit den einstellbaren 

Werten bei -12 ◦ C und 20 ◦ C wird der Rahmen abgesteckt, aus dem der CO2- 

Sollwert berechnet wird. Die Einhaltung dieses Wertes soll hier als Qualitätskri- 

terium dienen. 

Bild 8.23 zeigt die monatliche Überschreitungsdauer, d.h. die Zeit, in der die CO2- 

Konzentration mindestens 50 ppm über dem berechneten Sollwert liegt. Dazu 

sind die berechneten mittleren monatlichen CO2-Sollwerte aufgetragen. 

Überschreitungsstunden 

125 

[h/Monat] 

75 

50 

25 

0 

ü 

Überschreitungsstunden 

Mittlerer CO2−Sollwert 

03/02 06/02 09/02 12/02 03/03 06/03 09/03 

Bild 8.23: Monatliche Überschreitungsdauer und mittlerer monalicher CO2-Sollwert für das 2. OG 

Nord. Die Werte sind aufgetragen für die Zeit von Montag bis Freitag 8:00 bis 17:00 Uhr 

In dieser Darstellung wird deutlich, dass ein Zusammenhang zwischen dem nach 

Außenlufttemperatur berechneten CO2-Sollwert und der Dauer der Überschrei- 

tung besteht. Beide Werte verhalten sich gegenläufig. In Wintermonaten mit ho- 

hem Sollwert sind weniger Überschreitungsstunden zu verzeichnen als in den 

ü 

1000 

[ppm] 

800 

700 

600 

500 

Mittlerer CO2−Sollwert


Sommermonaten mit niedrigem Sollwert. 

Im Juni 2002 war sowohl der obere als auch untere Grenzwert zu Versuchszwe- 

cken größtenteils auf 1000 ppm eingestellt, d.h. der berechnete Sollwert lag wäh- 

rend dieser Zeit fast durchgängig bei 1000 ppm. Diese niedrige Luftqualitätsan- 

forderung war wiederum der Grund für die geringen Überschreitungsstunden in 

diesem Monat. 

Dieser Zusammenhang wird in Bild 8.24 für alle Büros nochmals in anderer Form 

dargestellt. Das Bild zeigt die Überschreitungen der CO2-Konzentration, d.h. wie 

häufig die CO2-Konzentration während des Messzeitraums bei gegebenem Soll- 

wert außerhalb des Regelbereiches lag. Als Messzeitraum ist die tägliche Arbeits- 

zeit von Montag bis Freitag zwischen 8:00 und 17:00 Uhr gewählt. Die Werte sind 

in der Darstellung in 10-ppm-Schritten klassiert über die berechneten Sollwerte 

aufgetragen.


Überschreitungshäufigkeit 

100 

[%] 

60 

40 

20 

0 

100 

[%] 

60 

40 

20 

0 

100 

[%] 

60 

40 

20 

0 

100 

[%] 

60 

40 

20 

ü 

ü 

ü 

ü 

0 

500 600 700 800 [ppm] 1000 

CO2−Sollwert 

1. OG Nord 

2. OG Nord 

1. OG Süd 

2. OG Süd 

Bild 8.24: Überschreitungshäufigkeit des CO2-Sollwertes überhalb des Regelbandes. Messzeitraum 

von März 2002 bis November 2003 während der Arbeitszeit von 8:00 bis 17:00 Uhr 

und gültig für die Grenzwerte von 1000/500 ppm 

Zu beobachten ist ein ähnlicher Verlauf in allen Büros - mit abnehmenden CO2- 

Sollwert steigen die Überschreitungen. Oberhalb von 800 ppm geht die Über- 

schreitungshäufigkeit gegen null. Bei einem CO2-Sollwert von etwa 500 ppm liegt 

die Überschreitung in den einzelnen Büros zwischen 40 und 60 %. 

Die Gründe für die Überschreitungen liegen einerseits in einem zu geringen ma-


ximalen Abluftvolumenstrom. Anderseits ist ein CO2-Sollwert von 500 ppm auch 

eine nur schwer einzuhaltene Luftqualitätsanforderung an den vorhandenen Ar- 

beitsplätzen. 

In Bild 8.25 sind die mittleren CO2-Konzentrationen, der berechnete CO2-Sollwert 

sowie die Volumenströme aller Büros klassiert über die Außentemperaturen auf- 

getragen.


Mittlere CO2−Konzentration und −Sollwert 

1000 

[ppm] 

800 

700 

600 

500 

400 

1000 

[ppm] 

800 

700 

600 

500 

400 

1000 

[ppm] 

800 

700 

600 

500 

400 

1000 

[ppm] 

800 

700 

600 

500 

CO2−Konzentration 

CO2−Sollwert 

400 

0 

-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 

o 

[ C] 40 


Volumenstrom 

1. OG Nord 

ü 

2. OG Nord 

1. OG Süd 

ü 

ü 

2. OG Süd 

Bild 8.25: Mittlere CO2-Konzentration und CO2-Sollwert sowie der mittlere Volumenstrom klassiert 

über die Außentemperatur. Die Werte sind aufgetragen von April bis Dezember 

2003 in der Zeit von Montag bis Freitag 8:00 bis 17:00 Uhr und gültig für die Grenzwerte 

1000/500 ppm 

ü 

ü 

ü 

1200 

[m 3 /h] 

800 

600 

400 

200 

0 

1200 

[m 3 /h] 

800 

600 

400 

200 

0 

1200 

[m 3 /h] 

800 

600 

400 

200 

0 

1200 

[m 3 /h] 

Der berechnete CO2-Sollwert wird entsprechend der Regelung abgebildet. Beide 

Büros der Nord- bzw. der Südseite haben einen tendenziell ähnlichen Verlauf der 

CO2-Konzentrationen und des Volumenstroms. Die angezeigten Volumenstrom- 

ü 

ü 

800 

600 

400 

200 

Mittlerer Volumenstrom


werte von circa 480 m 3 /h im Bereich geringer Außentemperaturen, sind wieder 

damit zu erklären, dass die Sensoren keine Volumenströme unter 500 m 3 /h er- 

fassen können und für diesen Fall 480 m 3 /h als Wert ausgeben. 

Die Nordbüros haben im Bereich von keinem bzw. geringem Volumenstrom CO2- 

Konzentrationen von etwa 700 ppm. Liegen die CO2-Konzentrationen innerhalb 

des Regelbandes steigt der Volumenstrom an. Ab etwa 13 ◦ C Außentemperatur 

liegen die Konzentrationen in beiden Räumen oberhalb des Vorgabewerts (Öff- 

nungsgrad der VSR > 50 %, vgl. Bild 8.19). Schon jetzt wird der maximale Vo- 

lumenstrom erreicht. Trotz des von da an kontinuierlich verlaufenden Volumen- 

stroms sinken die Konzentrationen. Dieser Effekt wird möglicherweise durch zu- 

nehmende Fensterlüftung hervorgerufen. 

In den nach Süden ausgerichteten Büros liegen die CO2-Konzentrationen mit cir- 

ca 400 bis 600 ppm durchgehend auf niedrigen Niveau. Bis etwa 15 ◦ C Außentem- 

peratur ist praktisch kein Volumenstrom notwendig. Liegen die Konzentrationen 

im Regelbereich, müssen wesentlich geringere Volumenströme vorhanden sein, 

um den Vorgabewert zu erreichen. Ein Grund für die niedrigen Konzentratio- 

nen kann eine geringe bzw. wechselnde Belegungsdichte sein. Eventuell wird die 

Möglichkeit der natürliche Lüftung über Fenster in diesen Büros stärker wahrge- 

nommen als in den Nordbüros. 

Vergleich der CO2- und Mischgaskonzentrationen 

In den Büros im 2. OG Nord und im 1. OG Süd sind zusätzlich zu den CO2- 

auch Mischgas-Sensoren im Abluftkanal integriert. Dies ermöglicht einen direk- 

ten Vergleich zwischen beiden Werten. Die Bilder 8.26 und 8.27 zeigen den Lang- 

zeitverlauf des CO2- und des Mischgas-Gehalts in den beiden Büros.


CO2-Gehalt 

800 

[ppm] 

600 

500 

400 

CO2 2. OG Nord 

Mischgas 2. OG Nord 

300 

03/02 06/02 09/02 12/02 03/03 06/03 09/03 

[-] 

60 

40 

20 

0 

12/03 

Bild 8.26: Langzeitverlauf des CO2- und des Mischgasgehalts im 2. OG Nord. Abgebildet sind 

mittlere Tageswerte mit berechnetem gleitenden Durchschnitt (30 Tage) 

CO2−Gehalt 

800 

[ppm] 

600 

500 

400 

CO2 1. OG Süd 

Mischgas 1. OG Süd 

300 

03/02 06/02 09/02 12/02 03/03 06/03 09/03 

100 

[-] 

60 

40 

20 

0 

12/03 

Bild 8.27: Langzeitverlauf des CO2- und des Mischgasgehalts im 1. OG Süd. Abgebildet sind 

mittlere Tageswerte mit berechnetem gleitenden Durchschnitt (30 Tage) 

Durch den, nach Außentemperatur berechneten, CO2-Sollwert wird bei den ein- 

gestellten Grenzwerten im Sommer mehr gelüftet als in den Wintermonaten. Dies 

zeigt auch der Langzeitverlauf der CO2-Konzentrationen. In Zeiten niedriger Au- 

ßentemperaturen (hoher CO2-Sollwert) steigen die CO2-Konzentrationen an bzw. 

sinken bei hohen Außentemperaturen (niedriger CO2-Sollwert). Anzunehmen 

wäre, dass die Mischgaskonzentrationen ebenfalls einen solchen Verlauf haben, 

dies ist aber nicht bzw. kaum der Fall (betrachteter Zeitraum: September 2002 

100 

Mischgas-Gehalt 

Mischgas−Gehalt


bis Dezember 2003). In beiden Büros ist im April 2002 eine deutliche „Spitze“ 

im Mischgasverlauf zu sehen. Dies ist möglicherweise auf Ausdünstungen von 

neuem Mobilar oder neuen Bürogeräten zurückzuführen. 

Die nachfolgenden Bilder zeigen einen Wochenverlauf des CO2- bzw. des Misch- 

gasgehalts sowie den zugehörigen Volumenstrom im 2. OG Nord. Bild 8.28 reprä- 

sentiert dabei eine typische Woche im Winter, Bild 8.29 zeigt eine Sommerwoche. 

CO2-Gehalt 

Volumenstrom 

1400 

[ppm] 

1000 

800 

600 

400 

2500 

[m 3 

/h] 

1500 

1000 

500 


Mischgas 2. OG Nord Volumenstrom 2. OG Nord 

0 

06.01.2003 08.01.2003 10.01.2003 12.01.2003 

Bild 8.28: Wochenverlauf des CO2- und Mischgasgehalts im 2. OG Nord vom 6.1.2003 bis 

12.1.2003 (Winterfall) mit Grenzwerten bei 1200/650 ppm 

Der Winterfall zeigt, bis auf vereinzelte Spitzenwerte, einen ähnlichen Verlauf 

beider Konzentrationen. Während der Werktage hält sich der CO2-Wert immer 

über 550 ppm, erst am Wochenende sink der Wert auf etwa 400 ppm, da kein 

Eintrag durch Personen mehr stattfindet. Eine Regelung nach den vorhandenen 

Mischgaskonzentrationen im Büro wäre hier durchaus möglich. 

60 

[-] 

40 

30 

20 

10 

Mischgas-Gehalt


CO2-Gehalt 

Volumenstrom 

1400 

[ppm] 

1000 

800 

600 

400 

2500 

[m 3 

/h] 

1500 

1000 

500 


Mischgas 2. OG Nord Volumenstrom 2. OG Nord 

0 

04.08.2003 06.08.2003 08.08.2003 10.08.2003 

Bild 8.29: Wochenverlauf des CO2- und Mischgasgehalts im 2. OG Nord vom 4.8.2003 bis 

10.8.2003 (Sommerfall) mit Grenzwerten bei 1000/500 ppm 

Die abgebildete Sommerwoche steht im klaren Gegensatz zu dem in Bild 8.28 

gezeigten Wochenverlauf im Winter. Auf Grund des durch die CO2-Regelung 

vorgegebenen niedrigen CO2-Sollwertes, liegt, entsprechend der Regelung, die 

CO2-Konzentration ebenfalls auf niedrigem Niveau. Ein ausgeprägter Tagesver- 

lauf, wie in Bild 8.28 gezeigt, ist nicht mehr zu erkennen. 

Ist der Ventilator aus, werden nur noch die Konzentrationen im Abluftkanal, 

nicht aber die im Raum gemessen. Die größeren Sprünge in den Verläufen sind 

auf das Einsetzen der Nachtlüftung zurückzuführen, da durch die Förderung der 

Abluft wieder die Konzentrationen aus den Büros gemessen werden. 

Während der Nachtlüftungszeiten ist ein Sinken des Mischgasgehalts zu beob- 

achten. Im Gegensatz dazu steigt der CO2-Gehalt leicht an. 

In Bild 8.30 ist nochmals der direkte Zusammenhang zwischen den vorhandenen 

Raumkonzentrationen für längere Messperioden dargestellt. 

60 

[-] 

40 

30 

20 

10 

Mischgas-Gehalt


Mischgas-Konzentration 

100 

[-] 

60 

40 

20 

0 

300 400 500 600 700 [ppm] 900 

CO2-Konzentration 

Sommer 

100 

[-] 

60 

40 

20 

0 

300 400 500 600 700 [ppm] 900 

CO2-Konzentration 

Winter 

Bild 8.30: Zusammenhang zwischen CO2- und Mischgaskonzentrationen im Büro 2. OG Nord. 

Abgebildet sind mittlere Stundenwerte im Zeitraum Mai bis August 2003 (Sommer) und 

November 2003 bis Februar 2004 (Winter). 

Deutlich wird, dass im Sommer kein Zusammenhang zwischen beiden gemes- 

senen Konzentrationen vorhanden ist. Die häufigsten CO2-Konzentration liegen 

hier zwischen 400 und 700 ppm. Im Winter steigen diese bis etwa 850 ppm an. 

Trotz der hohen Luftwechsel im Sommer liegt die Mischgaskonzentration höher 

als in den Wintermonaten. 

Im Winter ist ein Zusammenhang zwischen beiden Messwerten zu erkennen. 

Mit steigenden CO2-Konzentrationen nimmt, wenn auch nur geringfügig, die 

Mischgas-Konzentration zu. Allerdings liegen die Werte in einen breit gestreu- 

ten Bereich. 

Zusammenfassung 

Die Auswertung der Messdaten zeigt, dass die bedarfsgerechte Regelung der 

Lüftung nach CO2-Konzentration in weiten Bereichen wirkungsvoll ist. Durch 

die eingestellten Grenzen der Sollwerte (1000 ppm bei -12 ◦ C und 500 ppm bei 

20 ◦ C) wurde aber erzwungen, dass in den Zeiten hoher Außentemperaturen 

die Abluftanlage größtenteils im Leistungsmaximum betrieben wurde. Trotzdem 

konnte in diesem Bereich der CO2-Sollwert nicht bzw. kaum eingehalten werden. 

Dieser liegt mit 500 ppm jedoch deutlich unter den in DIN 1946 Teil 2 für Aufent-


haltsräume empfohlenen 1000 ppm. 

Zur Optimierung der Lüftungsregelung, ist im März 2004 der Grenzwert bei 

20 ◦ C Außentemperatur von 500 ppm auf 700 ppm angehoben worden. Bild 8.25 

(1.und 2. OG Nord) zeigt, dass dieser Wert noch ohne maximalen Volumenstrom 

erreichbar ist. 

In Bild 8.22 wurde deutlich, dass bei einem Öffnungsgrad der Volumenstromre- 

gelung von 70 % schon der maximale Volumenstrom erreicht wird. Eine Verbes- 

serung der Regelung könnte in diesem Fall durch Versetzen der Regelparameter 

erreicht werden. Die Regelung müsste dahin gehend verändert werden, dass der 

in Bild 8.22 dargestellte Einflussbereich des Volumenstromreglers das gesamte 

Regelband der P-Regelung abdeckt. 

Bild 8.31 zeigt den Öffnungsgrad der VSR mit veränderten Regelparametern (vgl. 

dazu Bild 8.19). 

Öffnungsgrad VSR 

70 

[%] 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

-75 -50 -25 0 25 [ppm] 75 

Differenz aus CO2−Konzentrationen und CO2−Sollwert 

Bild 8.31: Optimierte Regelparameter der CO2-Regelung


8.2.2 Nachtlüftung von Jens Pfafferott 

8.2.2.1 Kurzfassung 

Dieses Kapitel fasst die Ergebnisse aus der Analyse von Messdaten im Verwal- 

tungsgebäude der Pollmeier Massivholz GmbH in Creuzburg zusammen. Dabei 

liegt der Schwerpunkt auf dem (sommerlichen) Temperaturverhalten in den Bü- 

ros und der passiven Kühlung durch Nachtlüftung. 

1. Die Zielwerte aus der Planung zum sommerlichen Temperaturverhalten 

werden im realen Gebäudebetrieb eingehalten: Die operative Raumtempe- 

ratur liegt während der Betriebszeit (2.600 Stunden) an 70 Stunden über 

25 ◦ C. Das entspricht einer Überschreitungshäufigkeit von 2,7 %. 

2. Die operative Raumtemperatur liegt (fast) immer im Komfortbereich gemäß 

der DIN 1946. 

3. Durch die Reduzierung der internen und solaren Wärmelasten wird auch 

im Sommer ein sehr ausgeglichenes Temperaturniveau ohne einen ausge- 

prägten Tagesgang erreicht. 

4. Die Temperaturunterschiede zwischen innen und außen reichen aus, um 

mit der Nachtlüftung (trotz Problemen mit der Bypass-Steuerung) die täg- 

liche Wärmezufuhr auszugleichen. 

5. Taglüftung: Der Luftwechsel im Großraumbüro bildet sich räumlich nicht 

gleichmäßig aus. In allen Bereichen stellt sich jedoch ein ausreichender Luft- 

wechsel ein. Der Mindest-Luftwechsel entspricht, abgesehen von der örtli- 

chen Verteilung, den Planwerten. Der Luftwechsel der hybriden Taglüftung 

wird im Sommer weitgehend durch den freien Luftwechsel bestimmt. 

6. Obwohl nicht alle Bauteile thermisch direkt an die Raumluft angekoppelt 

sind (abgehängte Akustikdecke und textile Schallabsorber an den Innen- 

wänden) ist die aktivierbare Speicherkapazität des Raumes ausreichend di- 

mensioniert, um tägliche Temperaturschwankungen wirkungsvoll auszu- 

gleichen und für die nächtliche Entwärmung nutzbar zu machen: Rund 

70 % der Wärmezufuhr wird in den Bauteilen gespeichert und nachts ab- 

gegeben.


7. Die Verteilung von direkt (Betondecke) und indirekt (abgehängte Akustik- 

decke) angekoppelten Speichermassen gewährleistet einerseits einen wir- 

kungsvollen Ausgleich von Tagesschwankungen (geringe thermische Ein- 

dringtiefe bei abgehängter Decke oder verkleideter Innenwand) und ver- 

hindert andererseits ein Aufschaukeln der Raumtemperatur (thermisch schwe- 

re Betondecke mit großer thermischer Eindringtiefe) über einen längeren 

Zeitraum. 

8. Die freie Querströmung ist stark von den Windkräften abhängig. Durch den 

Winddruck an der Außenfassade kann es in einzelnen Bereichen des Groß- 

raumbüros zu sehr hohen Luftwechselraten kommen, während der Luft- 

wechsel in anderen Bereichen davon kaum beeinflusst wird. 

8.2.2.2 Einleitung 

Im Förderkonzept SolarBau wird ein Gesamt-Primärenergiebedarf für Gebäude- 

technik von 100 kWh/m 2 ·a bezogen auf die NGF nach DIN 277 als Obergrenze 

vorgegeben. Dieser geringe Energieverbrauch wird durch Reduzierung der Wär- 

meverluste, Tageslichtnutzung und Verzicht auf die Klimatisierung von Büros 

erreicht. 

Der Verzicht auf eine aktive Kühlung macht die Nutzung einer anderen Wärme- 

senke notwendig, um den thermischen Komfort im Sommer einhalten zu können. 

Als Wärmesenke wird dabei die kühle Nachtluft genutzt: In den Sommernäch- 

ten durchströmt kühle Außenluft die Büros und entzieht der Baukonstruktion 

Wärme. Die schweren Bauteile können dann im Laufe des Tages Wärme aufneh- 

men und verhindern damit eine Überhitzung des Gebäudes, s. a. Abb. 8.34. Im 

Verwaltungsgebäude Pollmeier wird dazu ein Abluftventilator genutzt, der wäh- 

rend der Nachtlüftung einen 1,5-fachen Luftwechsel fördern soll. 

Den Auswertungen zur Messkampagne im Verwaltungsgebäude Pollmeier liegt 

die folgende These zugrunde. 

Durch die Abstimmung von Verglasung, Gebäudemassen, Sonnen- 

schutz, Nachtlüftung und Kunstlichtsteuerung wurde versucht, ein 

angenehmes Raumklima mit minimalem Energieaufwand sicherzu-


stellen. Inwieweit dieses Ziel in der Praxis erreicht wird, soll mit Hilfe 

von Messungen überprüft werden. 

Diese Fragestellung wurde bereits im Projektantrag zum „Forschungsvorhaben 

Pollmeier, Phase 2“ formuliert. Messungen und Auswertemethode folgen diesem 

Leitgedanken. 

Die Aufgaben im Bereich „Nachtlüftung“ werden im Projektantrag - auf Grund- 

lage dieser These - wie folgt abgegrenzt: „[...] Die Nachtlüftung wird zur nächtli- 

chen Entwärmung des Gebäudes genutzt. Die Funktion und Effizienz der Nacht- 

lüftung sollen überprüft und bewertet werden. Hierzu werden Temperaturver- 

lauf in den einzelnen Bereichen, die Volumenströme und der Stromverbrauch 

[der Abluftventilatoren] aufgezeichnet. [...] Weiterhin soll eine Kurzzeitstudie mit 

Hilfe einer Infrarotkamera Aufschluss über die Temperaturverteilung an den Bau- 

teiloberflächen unter Einfluss der natürlichen Lüftung geben. [...] Die Strömungs- 

wege im Gebäude sollen an Hand von Tracergas-Messungen untersucht werden. 

[...]“ 

Komfortgrenzen werden durch die DIN 1946 für Gebäude mit raumlufttechni- 

schen Anlagen vorgegeben. Strenggenommen gelten diese Komfortgrenzen nicht 

für Gebäude ohne lüftungstechnische Anlagen, werden - gerade im Nichtwoh- 

nungsbau - aber häufig auch auf passiv gekühlte Gebäude angewendet. 

Zwar werden in der Literatur unterschiedliche Modelle zur Bewertung des som- 

merlichen Komforts in passiv gekühlten Gebäuden vorgestellt, um aber einen 

einheitlichen Bewertungsmaßstab zu haben, werden die operativen Raumtem- 

peraturen mit dem Behaglichkeitskennfeld aus der DIN 1946 bewertet, Bild 8.32.


Bild 8.32: Behaglichkeitskennfeld aus DIN 1946-2 (für Räume mit raumlufttechnischen Anlagen) 

In der Planungsphase wurden unterschiedliche Gebäudekonzepte verglichen. Die 

prognostizierten Temperaturen sollen daher auch mit den im realen Gebäudebe- 

trieb gemessenen Temperaturen verglichen werden, um einen Vergleich zwischen 

Planung und Gebäude ziehen zu können, s.a. Kapitel 8.2.2.7. Bild 8.33 stellt - als 

ein Teil-Ergebnis des gesamten Planungsprozesses - die Dauerlinie der operati- 

ven Raumtemperatur für die sogenannte „optimierte Variante“ vor. 

Temperaturen / [°C] 

32.00 

30.00 

28.00 

26.00 

24.00 

22.00 


20.00 

0 200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600 1 800 2 000 

Stunden im Jahr (insges. 8760 h/a) 

Bild 8.33: Dauerlinie der operativen Raumtemperatur für die „optimierte Variante“, aus: „Erweitertes 

Energiekonzept Pollmeier Massivholz GmbH“, solares bauen GmbH, Dezember 

2001 

Die Grundlagen für die Analyse der Nachtlüftung und eine Reihe der geforder- 

ten Untersuchungen konnten im Rahmen der Diplomarbeit von Jeannette Wapler 

Monitoring, Experimente und Datenanalyse für die Nachtlüftung im Verwaltungsgebäu- 

de Pollmeier vorgelegt an der FH Erfurt im Dezember 2002 und am Fraunhofer ISE 

bearbeitet, geschaffen bzw. durchgeführt werden [4].


8.2.2.3 Aufgaben, Methodik und Gebäudekonzept 

Die Analyse der Messdaten aus dem zweijährigen Monitoring ist Basis für die 

Zustandsanalyse des Gebäudes. Damit wird der Grundsatz geplant - gebaut - ge- 

prüft verfolgt. Die Aufgaben sowie Herangehensweise und Auswertetechniken 

für den Bereich Nachtlüftung werden in diesem Kapitel vorgestellt. 

Aufgaben und Ziele 

Die Messdatenanalyse verfolgt im Rahmen der Aufgabenstellung „Nachtlüftung“ 

(Kapitel 8.2.2.2) folgende Ziele: 

• Bewertung des sommerlichen Temperaturverhaltens. 

• Erstellung einer Energiebilanz für den Raum im Sommer. 

• Bestimmung der Effektivität der Nachtlüftung. 

Dazu ist es notwendig, unterschiedliche Messkampagnen durchzuführen und 

auszuwerten. Die Messkampagnen werden in Kapitel 8.2.2.4 vorgestellt. 

Methode 

Messdaten alleine geben grundsätzlich noch keine Auskunft über das thermische 

Gebäudeverhalten. Erst die Auswertung von Messdaten unter einem bestimm- 

ten Aspekt lässt Rückschlüsse auf die thermodynamischen Zusammenhänge zu. 

Damit kann das Gebäude - auch im Vergleich mit anderen Gebäuden - bewertet 

werden. Hier wird der Effekt der Nachtlüftung bewertet. Um die nächtliche Ent- 

wärmung von anderen Einflussgrößen auf die Energiebilanz trennen zu können, 

wird eine entsprechende Methode angewendet. 

Die Analysemethodik lässt sich wie folgt zusammenfassen: Messdaten aus dem 

Langzeitmonitoring und aus Kurzzeitmessungen werden über Standardgrafiken 

zunächst grafisch ausgewertet. In einem zweiten Schritt wird aus einer komplet- 

ten Energiebilanz der thermische Effekt der Nachtlüftung isoliert. Dabei werden 

drei Auswertemethoden genutzt:


1. Quantitative Messdatenauswertung. Viele Messdaten können quantitativ aus- 

gewertet werden. Dazu gehört z.B. die Berechnung von Tagessummen von 

Energieverbräuchen oder Tagesmittelwerte von Temperaturen. 

Für einzelne Größen ist in Ergänzung eine statistische Auswertung sinn- 

voll, z.B. Häufigkeit einer Temperatur in einem bestimmten Temperaturbe- 

reich. 

2. Grafische Darstellung. Zeitliche Verläufe geben zwar einen Eindruck vom Ge- 

bäudeverhalten, aussagekräftiger sind aber häufig Grafiken, die verschiede- 

ne Größen zueinander in Beziehung setzen (z.B. Raumlufttemperatur mit 

und ohne Nachtlüftung). Darüber hinaus können auch zusätzliche Abhän- 

gigkeiten dargestellt werden (z.B. Lufttemperatur im Gebäude in Abhän- 

gigkeit von der Außentemperatur für verschiedene Klassen der Solarstrah- 

lung). 

Grundsätzlich sollten die grafischen Darstellungen auch durch funktionale 

Zusammenhänge beschrieben werden, um die Abhängigkeiten tatsächlich 

quantifizieren zu können. 

3. Modellbasierte Messdatenauswertung. Einzelne Größen können nicht im Lang- 

zeitmonitoring gemessen werden. Dazu gehört z.B. der freie Luftwechsel in 

den Büros durch Fensterlüftung. Mit Kurzzeitmessungen (hier: Luftwech- 

selmessungen) können fehlende Messwerte bestimmt werden. Über eine 

modellbasierte Auswertung können dann Kurz- und Langzeitmessungen 

zusammengeführt werden. 

Andere Größen können messtechnisch nicht erfasst werden. Dazu gehört 

z.B. die Speicherkapazität der Decke. Diese Größen können nur über ein 

Rechenmodell und ggf. über eine Parameteridentifikation bestimmt wer- 

den. 

Wichtigstes Hilfsmittel bei der modellbasierten Messdatenauswertung ist die Ener- 

giebilanz. Darüber können einerseits Kurz- und Langzeitmessungen zusammen- 

geführt und andererseits nicht messbare Energieströme bestimmt werden. Die 

Wärmeabfuhr durch Nachtlüftung ist ein Term in dieser Energiebilanz. Bild 8.34 

skizziert die Funktionsweise der Nachtlüftung.


zeitliche Verzögerung 

Verzögerung 

thermischer 

Wärmezufuhr Wärmeabfuhr 

Speicher 

Fassade: 

Sonnenschutz 

Tageslichtnutzung 

Kunstlichtkonzept 

Bürogeräte 

Personen 

aktivierbare 

Speicherschicht 

freie Oberflächen 

Bild 8.34: Funktionsweise der Nachtlüftung: Energiebilanz 

Fassade: 

Fenster 

Nachtlüftung 

Der Raum mit seinen Umschließungsflächen ist im Sinne der Thermodynamik 

ein thermischer Speicher, der durch Wärmezufuhr geladen und -abfuhr entla- 

den wird. Die Nachtlüftung macht sich diesen thermischen Speicher in Form ei- 

ner zeitlichen Entkopplung von Wärmezu- und abfuhr zu Nutze. Die Terme der 

Energiebilanz werden im Verwaltungsgebäude Pollmeier durch folgende Ein- 

flussgrößen bestimmt: 

1. Die Wärmezufuhr wird geprägt durch die solaren (in Abhängigkeit vom 

Sonnenschutz) und internen Wärmelasten (Personen und Bürogeräte). Durch 

die Nutzung von Tageslicht und die lichtabhängig Kunstlichtsteuerung wer- 

den interne Lasten (und der elektrische Energieverbrauch) reduziert. 

2. Die Wärmeabfuhr wird nur durch Lüftung (Tag und Nacht) realisiert. Au- 

ßenluft strömt durch die Zuluftöffnungen über den Fenstern, s.a. Abschnitt 

Gebäude- und Lüftungskonzept. 

3. Die thermisch aktivierbare Speicherkapazität wird durch die thermischen 

Eigenschaften der Bauteile selbst aber auch durch die Ankopplung der Luft 

an die Speichermasse bzw. die Bauteile bestimmt. Dabei ist der Wärmeüber- 

gang an der Oberfläche zu beachten. An freien Oberflächen ist der Wärme- 

übergang besser als an verdeckten Oberflächen (z.B. Akustikdecke). 

Aufgabe der Energiebilanz ist es also, diese einzelnen Terme zu beschreiben und 

den Effekt der Nachtlüftung von den anderen Effekten zu isolieren.


Gebäude- und Lüftungskonzept 

Das Gebäude- und Lüftungskonzept wird in den Kapiteln 5.4.2 und 8.4.4 detail- 

liert vorgestellt. 

Die Abluftanlage sorgt für den hygienisch notwendigen Luftwechsel. Der Luft- 

wechsel am Tag (Nenn-Luftwechsel 0,65 h −1 ) wird über Luftqualitätssensoren 

dem Bedarf angepasst. Die Zuluft strömt über Lüftungsgitter oberhalb der Fens- 

ter ein. Die Abluft wird im Deckenbereich zentral abgesaugt. Im Winter wird der 

Abluft über eine Abluft-Wärmepumpe Abwärme entzogen und dem Heizungs- 

system zugeführt. Die Abluftanlage dient auch zur nächtlichen Entwärmung im 

Sommer. Für einen 1,5-fachen Luftwechsel in der Nacht (Planungswert) wird ein 

Unterdruck im Gebäude von ca. 50 Pa realisiert. Der Bedarf an elektrischer An- 

triebsenergie liegt am Tag bei 0,09 und in der Nacht bei 0,15 W pro m 3 /h Luftvo- 

lumenstrom (Planungswert). 

Inwieweit diese Planwerte tatsächlich erreicht werden, ist zu überprüfen. 

Großraumbüro Süd im 2. OG 

Die Messdaten werden für das Großraumbüro im 2. OG auf der Süd-Seite aus- 

gewertet. Die Lage des Büros sowie die Geometrie wird in Bild 8.35 bis Bild 8.37 

vorgestellt. Die Grundfläche beträgt 490 m 2 und die lichte Raumhöhe 3,0 m. 

Bild 8.35: Schnitt Nord - Süd


Bild 8.36: Südansicht 

Bild 8.37: Grundriss 2.OG 

8.2.2.4 Messtechnik und Datenaufbereitung 

Die Messdaten werden aus mehreren Messkampagnen gewonnen: 

• Messwerte aus der zentralen Messdatenerfassung. 

• Luftwechselmessungen und Strömungsvisualisierung. 

• Thermografie von Bauteilen.


• Kurzzeitmessungen mit Komfortmesstechnik: Luft-, Strahlungs-, Oberflä- 

chen- und Taupunkttemperatur, Luftgeschwindigkeit. 

• Örtliches und zeitliches Temperaturprofil mit 10 Temperatursensoren. 

Messwerte aus der zentralen Messdatenerfassung 

Die Messdaten aus dem Monitoring werden vom ZUB Kassel zentral verwaltet. 

Die Messdaten stehen in einer Datenbank als 2-Minuten-Werte zur Verfügung 

und können vom Fraunhofer ISE direkt abgefragt werden. Folgende Werte wer- 

den als 60-Minuten-Mittelwerte verwendet: 

• Klima: Außentemperatur; Globalstrahlung, horizontal; Windgeschwindig- 

keit und -richtung. 

• Für das Süd-Büro im 2. OG: Abluftvolumenstrom, elektrische Leistung, Sta- 

tus des Sonnenschutzes (GLT-Befehl, ohne Nutzerverhalten) und Raum- 

temperatur. 

Neben diesen Daten stehen zwar weitere Messwerte zur Verfügung, diese wer- 

den aber zur Bewertung des sommerlichen Temperaturverhaltens nicht heran- 

gezogen. Fehlende Daten zu einzelnen Stunden werden ersetzt, vgl. [4] (Seite 19 

ff). 

Probleme mit der zentralen Messdatenerfassung 

Im Laufe der Auswertung der Messwerte konnten Störungen von mehreren Mess- 

werten identifiziert werden. Eine systematische Plausibilitätsprüfung bildete da- 

bei die Grundlage für die Fehleranalyse mit Hilfe von Kurzzeitmessungen. Im 

Folgenden werden die Probleme mit diesen Messwerten dokumentiert und so- 

weit möglich Korrekturvorgaben gemacht. Eine systematische Fehlersuche ist 

nicht Bestandteil dieser Analyse. 

1. Die Außentemperatur wird an zwei Stellen erfasst. Während eine Mess- 

stelle ungünstig in einer Gebäudekante angebracht ist, liefert die andere 

Messstelle eine von der Solarstrahlung abhängige Außentemperatur, was


auf einen ungenügenden Strahlungsschutz schließen lässt: Die maximale 

Außentemperatur liegt an manchen Tagen deutlich über den Messwerten 

anderer Messstationen in der Nähe von Creuzburg / Eisenach. Die gemes- 

sene Außentemperatur wird nicht korrigiert, weil keine eindeutige Abhän- 

gigkeit von der Solarstrahlung hergeleitete werden kann. 

2. Das Pyranometer für die Globalstrahlung auf die Horizontale gibt - im Ver- 

gleich mit den Pyranometern in der Ebene der PV-Anlage - einen zu nied- 

rigen Wert an. Nach einem aufwändigen Abgleich mit dem Strahlungsda- 

tenprogramm INSEL wird ein konstanter Korrekturwert von 1,36 auf Basis 

des Perez-Modells eingeführt. 

3. Die Windgeschwindigkeit wird in sehr grober Auflösung gemessen. Dar- 

über hinaus liefert der Sensor stark schwankende Windgeschwindigkei- 

ten im Stundenbereich. Diese Schwankungen können nicht mit Windböen 

erklärt werden, die in deutlich kürzeren Zeitabständen wirksam werden. 

Damit ist es auch schwierig, die Plausibilität des Windrichtungsgebers zu 

überprüfen. Die Messwerte Windgeschwindigkeit und -richtung sind da- 

her jeweils auf ihre Plausibilität zu überprüfen. Beide Werte werden da- 

her lediglich im Zusammenhang mit den Luftwechselmessungen verwen- 

det (Vor-Ort-Überprüfung). 

4. Die Raumtemperatur wird in einer Unterputzdose gemessen, die konstruk- 

tiv bedingt nur schwach an die Raumluft angekoppelt ist. Der Korrektur 

der Raumtemperatur mit Daten aus der mobilen Messwerterfassung ist in 

[4] (Seite 63 ff) ein eigenes Kapitel gewidmet. In dem vorliegenden Bericht 

wird diese Korrekturfunktion in Kapitel 8.2.2.5 weiterentwickelt. 

5. Der elektrische Energieverbrauch für das Süd-Büro im 2. OG schließt auch 

die Beleuchtung für das Atrium ein. Da das Licht im Atrium während der 

Sommermonate selten eingeschaltet ist, wird der Messwert als Verbrauchs- 

wert für das Büro ohne Korrektur verwendet. 

6. Ein Vergleich der verschiedenen Messstellen am Abluftventilator (2 Volu- 

menstromgeber, 2 Bypass-Klappen und Stellsignale) ergab, dass der Volu- 

menstromgeber N002M138 plausible Messwerte liefert.


Luftwechselmessungen und Strömungsvisualisierung 

Um den Luftwechsel in den Büroräumen quantifizieren zu können, wurden im 

Juli 2002 und im April 2003 Luftwechselmessungen im Süd-Büro im 2. OG durch- 

geführt. Der Luftwechsel wird mit Hilfe eines Spurengases (hier: SF6) gemessen. 

Als Messmethode wird die Konzentrationsabfallmethode gewählt: Bei gegebe- 

nem Luftwechsel nimmt die Spurengaskonzentration mit der Zeit exponentiell 

ab, und zwar bei höherem Luftwechsel schneller als bei einem niedrigen Luft- 

wechsel. So kann aus dem Konzentrationsabfall der Luftwechsel bestimmt wer- 

den. Da der Konzentrationsabfall nur für einen ideal durchmischten Raum aus- 

gewertet werden kann, wird zwischen den Probenahmen die Luft im Raum gut 

durchmischt. Um die Raumluftströmung während der Nachtlüftung qualitativ 

beschreiben zu können, wurde die Strömung visualisiert. Dazu wurde eine soge- 

nannte Nebelmaschine (Verdampfung eines organischen Lösemittels) verwendet. 

Die Luftführung an der Außenfassade gewährleistet, dass der Nebel der Luftströ- 

mung bei Außentemperatur und mit der Dichte von Luft zugeführt wird. 

Thermografie von Bauteilen 

Da im Verwaltungsgebäude Pollmeier weder Bauteil- noch Oberflächentempera- 

turen gemessen werden, wurde im Juli 2002 die örtliche und zeitliche Entwick- 

lung der Oberflächentemperatur mit einer IR-Kamera gemessen: 

• In einem Experiment wurde die zeitliche Entwicklung eines (örtlichen) Tem- 

peraturfeldes über eine Nacht beobachtet. 

• In einem anderen Experiment wurde die Entwicklung der Oberflächentem- 

peratur an einer Stelle über einen Tag (24 Stunden) aufgenommen. 

Während der Auswertung der Thermografien müssen die Temperaturen der an- 

deren Raumumschließungsflächen berücksichtigt werden, da die langwellige Strah- 

lung dieser Flächen sonst die Messung verfälscht. Diese Korrektur wird im Auslese- 

und Auswertungsprogramm für die IR-Kamera vorgenommen.


Kurzzeitmessungen mit Komfortmesstechnik 

In Ergänzung zu den Langzeitessungen (Monitoring) wurden Kurzzeitmessun- 

gen im Süd-Büro im 2. OG mit dem Ziel durchgeführt, 

• Detailinformationen zu den Temperaturmessungen im Monitoring zu er- 

halten. 

• den sommerlichen Komfort am Arbeitsplatz bewerten zu können. Bild 8.38 

skizziert den Aufbau der Messtechnik im Büro. Zum Einsatz kommt eine 

soge-nannte Komfortmesstechnik mit einer zeitlichen Auflösung von 5 Mi- 

nuten: In 1,1 m Höhe wird 

• die Lufttemperatur, 

• die Strahlungstemperatur in zwei Halbräumen (hier: Decke und Boden), 

• die Luftgeschwindigkeit (Mittelwert und Schwankung) sowie 

• die Luftfeuchtigkeit / Taupunkttemperatur (hier nicht verwendet) gemes- 

sen. 

• Zusätzlich kann eine Oberflächentemperatur (hier: Innenwand am GLT- 

Raumtemperatursensor) erfasst werden.


A A 

B 

Position der Sensoren 

im Raum 

B 

Atrium 

Schnitt A-A 

(Luft- , Obf.temp., L’geschw.) 

AW Atrium 

Schnitt B-B 

(Strahlungstemperatur) 

Bild 8.38: Aufbau der Kurzzeitmessungen im Süd-Büro im 2.OG 

Temperaturprofil mit 10 Temperatursensoren 

Im Juli und August 2002 wurden mit mobilen Lufttemperatursensoren (Typ: HO- 

BO mit internem Datenspeicher) Lufttemperaturen an unterschiedlichen Stellen 

im Süd-Büro im 2. OG mit dem Ziel gemessen, Aussagen über das örtliche und 

zeitliche Temperaturprofil im Raum zu erhalten. Die Sensoren sind nicht kali- 

briert. Daher wird ein einfacher Abgleich der Sensoren für eine Temperatur von 

20 ◦ C durchgeführt: Korrektur des Offsets. 

8.2.2.5 Kurzzeitmessung im Süd-Büro im 2. OG 

Unter „Kurzzeitmessungen“ werden sämtliche Temperaturmessungen zusam- 

mengefasst, die mit mobiler Messtechnik erfasst wurden: 

1. Mit Kurzzeitmessungen am Arbeitsplatz soll der sommerliche Komfort stich- 

probenartig bewertet werden. Gleichzeitig liefern diese mobilen Messun- 

gen wichtige Hinweise auf die stationäre Messung. 

V 

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 

IW


2. Mit der Messung von Lufttemperaturen soll in erster Linie das Tempera- 

turprofil im Raum bestimmt werden. Damit kann in einem weiteren Schritt 

auch der (konvektive) Wärmeübergang an den Bauteilen bewertet werden. 

3. Diese Kurzzeitmessung wird darüber hinaus herangezogen, um die Tem- 

peraturen aus der Langzeitmessung bewerten zu können. 

4. Die thermografische Messung der Oberflächentemperatur der Decke gibt 

Hinweise auf die zeitliche und örtliche Abkühlung der Decke während der 

Nachtlüftung. Dabei wird berücksichtigt, dass ein Teil der Decke abgehängt 

ist. 

Der Auswertung der Luftwechselmessungen (inkl. Strömungsvisualisierung) ist 

ein eigenes Kapitel gewidmet. 

Kurzzeitmessungen: Randbedingungen. 

Die Kurzzeitmessungen wurden im Süd-Büro im 2. OG zwischen dem 4. Juli 2002 

um 20:00 Uhr und dem 9. Juli 2002 um 10:00 Uhr durchgeführt und geben wich- 

tige Hinweise auf das thermische Gebäudeverhalten. (Aufgrund eines Speicher- 

fehlers fehlen die Messdaten zwischen 07/07/02 15:00 und 08/07/02 13:00 Uhr.) 

Die Lufttemperatur am Arbeitsplatz liegt - von einigen Ausreißern abgesehen - 

im Komfortbereich, selbst wenn die Außentemperatur auf über 30 ◦ C ansteigt, 

Bild 8.39. 

Bild 8.40 vergleicht die Lufttemperatur mit der Oberflächentemperatur der Wand: 

Der Temperaturgang an der Wandoberfläche ist gegenüber der Luft stark ge- 

dämpft und zeitlich geringfügig verschoben. Zum Vergleich wird auch die Raum- 

temperatur aus der zentralen Messdatenerfassung (Auflösung: 0,1 K) gezeigt: 

Diese ist gegenüber der Lufttemperatur stark zeitlich verzögert und liegt meist 

zwischen Luft- und Wandtemperatur, s.a. Bild 8.46.




35 

30 

25 

20 

15 

10 

Lufttemperatur 


04.07.02 05.07.02 06.07.02 07.07.02 08.07.02 09.07.02 10.07.02 

26 

25 

24 

23 

22 

21 

20 

Bild 8.39: Luft- und Außentemperatur 


Raumtemperatur - GLT 

Wandtemperatur 

04.07.02 05.07.02 06.07.02 07.07.02 08.07.02 09.07.02 10.07.02 

Bild 8.40: Luft-, Raum- und Wandtemperatur 

Die (örtliche) Strahlungstemperatur ist die mittlere Temperatur der Oberflächen 

im Halbraum über dem Thermometer. Aus dem Vergleich der Strahlungstempe- 

ratur in zwei Halbräume am Arbeitsplatz kann auf das Strahlungs-(un-) gleich- 

gewicht zurückgeschlossen werden: Bild 8.41 zeigt die Strahlungstemperatur im 

Halbraum Decke und Boden in 1,1 m Höhe am Arbeitsplatz. Die Strahlungstem- 

peraturen unterscheiden sich nur geringfügig, was auf eine nahezu ausgegliche-


ne Strahlungsbilanz hinweist. Dabei fällt auf, dass die mittlere Oberflächentem- 

peratur am Boden höher als die liegt als an der Decke. Das kann in erster Linie 

mit der absorbierten Solarstrahlung erklärt werden. 


25 

24 

23 

22 

21 

20 

Boden : Str.temperatur 

Decke : Str.temperatur 

04.07.02 05.07.02 06.07.02 07.07.02 08.07.02 09.07.02 10.07.02 

Bild 8.41: Vergleich der Strahlungstemperaturen im Halbraum: Boden und Decke 

Die Luftgeschwindigkeit im Raum sollte 0,1 m/s (Quelllüftung) nicht überschrei- 

ten, um unangenehme Zugerscheinungen zu vermeiden. Bild 8.42 zeigt, dass die 

Luftgeschwindigkeit am Arbeitsplatz in diesem Bereich liegt und die Strömung 

nur schwach turbulent ist. Nur wenn die Fenster geöffnet sind, steigt die Luftge- 

schwindigkeit kurzfristig an. 

Soweit diese stichprobenartigen Kurzzeitmessungen als repräsentative Messung 

akzep-tiert werden, kann der thermische Komfort als gut bezeichnet werden. Das 

lässt zwar noch keinen direkten Rückschluss auf die thermische Effektivität der 

Nachtlüftung zu, ist aber ein wichtiger Hinweis darauf, dass die Energiebilanz 

(vgl. Bild 8.34) im Gebäude durch die Nachtlüftung ausgeglichen wird.


Geschwindigkeit [m/s] 

0,5 

0,4 

0,3 

0,2 

0,1 

0,0 

mittlere Geschwindigkeit 

Abweichung v. Mittelwert 

04.07.02 05.07.02 06.07.02 07.07.02 08.07.02 09.07.02 10.07.02 

Bild 8.42: Luftgeschwindigkeit im Raum. Die Abweichung vom Mittelwert ist ein Maß für die Turbulenz 

der Strömung. 

Lufttemperaturen: Profil 

Zwischen dem 29. Juli und dem 9. August 2002 wurden die Lufttemperaturen 

an 10 unterschiedlichen Stellen im Raum gemessen, Bild 8.43. Die Messungen 

werden detailliert in [4] (Seite 56 ff) vorgestellt und ausgewertet. 

B 

B 

A 

A 

Bild 8.43: Messstellen für die Lufttemperatur im Raum. Die Temperatur wird in drei verschiedenen 

Höhen gemessen: 0,1 m, 1,1 m und 2,9 m. (Der Schnitt A-A bezieht sich auf die 

Messung der Luft-, der Schnitt B-B auf die Messung der Deckentemperaturen, Kapitel 

5.4.) 

Eine örtliche Auswertung der Temperaturmessung im Schnitt A-A liefert das 

Temperaturprofil im Raum, Bild 8.44. Die Temperaturschichtung ist deutlich aus- 

geprägt, ohne den Temperaturverlauf in der Grenzschicht an der Decke und am 

Boden. Zwei wichtige Informationen können hieraus entnommen werden:


• Die Temperaturschichtung ist nachts größer als tagsüber: Die einströmende 

Luft sinkt offensichtlich ab und strömt in Höhe des Bodens zum Abluftven- 

tilator, s.a. Bild 8.57 und Bild 8.58. 

• Die Temperaturschichtung ist stabil. Der konvektive Wärmeübergang am 

Boden ist demnach verhältnismäßig hoch, an der Decke verhältnismäßig 

niedrig. 

Höhe [m] 

3 

5 Uhr 16 Uhr 

0 

21,0 21,5 22,0 22,5 23,0 23,5 24,0 24,5 25,0 25,5 26,0 


Atrium 

Fassade 

Bild 8.44: Vertikaler Temperaturverlauf in 2,2 und 7,6 m Entfernung von der Fassade (Mittelwerte 

über die gesamte Messperiode). 

Die Temperaturverteilung nach Bild 8.44 wird mit der Strahlungstemperatur in 

Bild 8.41 (Boden- und Deckentemperatur ähnlich) und der Strömungsvisualisie- 

rung in Bild 8.58 (Strömung am Boden) qualitativ zusammengeführt, Bild 8.45. 

Aus diesem Temperaturprofil kann zusätzlich ein Hinweis auf den konvektiven 

Wärmeübergang abgeleitet werden. Während sich am Boden eine Auftriebsströ- 

mung ausbilden kann, ist die Temperaturschichtung an der Decke stabil. Der 

konvektive Wärmeübergangskoeffizient am Boden ist demnach höher als an der 

Decke. Dieses Verhalten wird (indirekt) in der Energiebilanz für den Raum be- 

rücksichtigt, vgl. Kapitel 8.2.2.8.


3,0 m 

2,9 m 

1,1 m 

0,1 m 

0 m 

21 °C 22 °C 23 °C 

schlechter 

Wärmeübergang 

Nachtlüftung 

guter 

Wärmeübergang 

Bild 8.45: Vertikaler Temperaturverlauf, qualitativ 

Abgleich: Kurz- und Langzeitmessung 

„Ein Thermometer misst immer seine eigene Temperatur.“ Vor der Auswertung 

einer Messkampagne sollte daher ein Vorversuch durchgeführt werden, mit dem 

die Messwerte an Hand einer Standardmessung überprüft werden. Die Lufttem- 

peraturen aus der mobilen Messung werden dazu verwendet, die Raumtempe- 

ratur aus der zentralen Messwerterfassung (GLT) zu korrigieren, vgl. Bild 8.40. 

Tabelle 8.8 stellt dazu Kurz- und Langzeitmessung für einige charakteristische 

Werte gegenüber: 

• Erwartungsgemäß ist der Unterschied zwischen Kurz- und Langzeitmes- 

sung für den Minimalwert mit 2,5 K am größten, weil infolge der Nachtlüf- 

tung die Luft stärker als die Wandtemperatur abkühlt: Konvektiver Wär- 

meübergang von der Wand an die Luft. Dementsprechend misst der Raum- 

temperaturfühler in der Unterputzdose eine zu hohe Temperatur. 

• Kurz- und Langzeitmessungen unterscheiden sich im Mittelwert um rund 

0,7 K. 

• Die Maximaltemperatur in Kurz- und Langzeitmessung unterscheiden sich 

kaum.


Tabelle 8.8: Vergleich von Kurz- und Langzeitmessung (60 Minuten-Mittelwerte) für Juli/August 

2002. 

Kurzzeitmessung Langzeitmessung 

(mobil: 1,1 m) (GLT) 

tiefste Lufttemperatur 19,7 ◦ C 22,2 ◦ C 

Mittelwert 23,6 ◦ C 24,3 ◦ C 

höchste Lufttemperatur 25,7 ◦ C 25,6 ◦ C 

Die GLT-Raumtemperatur wird dementsprechend an den Verlauf der Lufttempe- 

ratur (Referenztemperatur: Lufttemperatur in 1,1 m.) angepasst: 

Die Korrekturfunktion wird in [4] (Seite 63 ff) detailliert beschrieben. 

Dabei wird die Temperaturamplitude von GLT- und Lufttemperatur 

und die Phasenverschiebung zwischen diesen beiden berücksichtigt. 

In Ergänzung zu dieser Korrekturfunktion wird ein weiterer konstan- 

ter Wert von -0,68 K eingeführt, um die korrigierte Raumlufttempera- 

tur auf die Raumlufttemperatur am Arbeitsplatz (Modell) umzurech- 

nen, s.a. Temperaturprofil gemäß [4] (Seite 57 f) und in Bild 8.44. 

Bild 8.46 zeigt das Ergebnis dieser Korrektur beispielhaft für vier Tage im Som- 

mer 2002. 


26 

25 

24 

23 

22 

21 

Raumtemperatur - GLT 

Lufttemperatur - Modell 

Lufttemperatur - mobil 

30.07.02 31.07.02 01.08.02 02.08.02 03.08.02 

Bild 8.46: Vergleich von Kurzzeitmessung (Lufttemperatur - mobil) und Langzeitmessung (Raumtemperatur 

- GLT) mit Raumlufttemperatur nach Korrektur (Lufttemperatur - Modell).


Mit Hilfe dieser Vergleichsmessung können die im Monitoring erfassten Tem- 

peraturen näherungsweise auf die Lufttemperatur am Arbeitsplatz umgerechnet 

werden. Die folgenden Auswertungen in diesem Bericht werden mit diesen kor- 

rigierten Werten vorgenommen. 

Oberflächentemperatur der Decke: Ort und Zeit 

Die Messung der Oberflächentemperaturen mit der IR-Kamera wird ausführlich 

in [4] (Seite 47 ff) beschrieben und ausgewertet. An dieser Stelle soll lediglich die 

Thermografie über den Querschnitt B-B in Bild 8.43 dargestellt werden. Bild 8.47 

zeigt den örtlichen Verlauf zu einem bestimmten Zeitpunkt. 

Hintergrund: Im Verwaltungsgebäude Pollmeier werden zur Verbesserung der 

Raumakustik (und als gestalterisches Element) an den Innenwänden stoffbezo- 

gene Absorber eingesetzt, die Decke ist zum Teil abgehängt. Im Ausgleich dazu 

wurde die Speicherkapazität des Gebäudes durch Betonfertigteile in der Holz- 

fassade erhöht. Damit stellt sich die Frage, inwieweit die vorhandenen Speicher- 

massen thermisch aktiviert werden können, vgl. [4] (Seite 73 ff). 

Bild 8.47: Thermografie im Schnitt B-B am 4. Juli 2002 um 20:45 Uhr mit Hervorhebung der Flächen 

für die Auswertung. 

Die Oberflächentemperatur kann in einem nächsten Schritt für die ausgewählten 

Flächen ausgewertet werden. Bild 8.48 zeigt den örtlichen Verlauf der Oberflä- 

chentemperaturen zu mehreren Zeitpunkten: 

• Erwartungsgemäß fällt die Oberflächentemperatur am Ende des Tages bzw. 

zu Beginn der Nachtlüftung (20:45 Uhr) von außen nach innen ab: Solar- 

strahlung im Außenbereich. 

• Im Laufe der Nacht reduziert sich dieses Temperaturgefälle (04:45 Uhr): Die


Ober-flächentemperatur im Innen- und Außenbereich unterschieden sich 

nicht mehr. 

• Die abgehängte Decke reagiert thermisch deutlich schneller als die Betonde- 

cke: Zu Beginn der Nachtlüftung ist die Gipsplatte wärmer als die Decke, 

weil der Wärmeeintrag nur über einen verhältnismäßig hohen Wärmewi- 

derstand an die Speichermasse hinter der Abhängung abgeführt werden 

kann. Infolge der Nachtlüftung kühlt diese Platte schneller als die massive 

Betondecke ab, weil entsprechend weniger Wärme aus der Speicherschicht 

nachfließt. 

Die leichte Abhängung gleicht damit kurz-, die massive Betondecke mittel- und 

langfristige Temperaturänderungen aus. 


23,0 

22,6 

22,2 

21,8 

21,4 

21,0 

20:45 22:45 00:45 02:45 04:45 

Betondecke außen Abhängung Betondecke innen 

Bild 8.48: Auswertung der Thermografie im Schnitt B-B in der Nacht vom 4. auf den 5. Juli 2002. 

8.2.2.6 Luftwechsel 

Im Juli 2002 und April 2003 wurde der Luftwechsel in den Büros mit Hilfe von 

Tracergas stichprobenartig gemessen. Ziel der Messungen ist es, den Luftwechsel 

in unterschiedlichen Betriebszuständen im Gebäude zu bestimmen. 

Da die Messungen unter den sich ändernden Randbedingungen grundsätzlich 

nicht reproduzierbar sind, müssen sie im Quervergleich auf ihre Plausibilität


überprüft werden. Aus der Kombination der verschiedenen Luftwechselmessun- 

gen kann - zusätzlich zu der Bestimmung des Luftwechsels in einem Raum - auch 

der interzonale Luftwechsel bestimmt werden. 

Das Messprinzip wird in Kapitel 8.2.2.4 Abs. Luftwechselmessung und Strömungsvi- 

sualisierung vorgestellt. Das Spurengas SF6 wird mit einer Anfangskonzentration 

von je ungefähr 30 ppb in das Süd-Büro im 2. OG eingebracht. Die Probenent- 

nahme und -auswertung erfolgte im Juli 2002 manuell und im April 2003 auto- 

matisch. Das Raumvolumen beträgt knapp 1.500 m 3 . 

Wichtiger Hinweis: Die Luftwechselmessungen zeigen eine momentane Aufnah- 

me der Lüftungssituation. Unter geänderten Randbedingungen kann sich der 

Luftwechsel entsprechend anders einstellen. 

Luftwechselmessungen im Juli 2002 

Die Luftwechselmessungen vom Juli 2002 werden in [4] (Seite 42 ff) ausführ- 

lich dokumentiert und ausgewertet. Fast jede Luftwechselmessung ist mit einem 

großen Messfehler behaftet. Die Messungen werden daher nur zu Vergleichszwe- 

cken, nicht aber zur Bestimmung des Luftwechsels herangezogen: Die Messun- 

gen vom Juli 2002 lassen sich - unter Berücksichtigung der Messfehler - qualitativ 

mit den Messungen vom April 2003 vergleichen. 

Daher werden im Folgenden nur die Messungen vom April 2003 verwendet. 

Luftwechselmessungen im April 2003 

Mit den Erfahrungen aus der Messkampagne im Juli 2002 wurden für die Mes- 

sungen im April 2003 (fiktive) Kontrollvolumina eingeführt: Jedes Kontrollvolu- 

men soll vollständig durchmischt sein. Damit kann ein unterschiedlicher Luft- 

wechsel in einzelnen Raumzonen berücksichtigt werden. Diese Zonen sind in 

den Grafiken mit p1 bis p4 bezeichnet. 

Hinweis: Alle Messungen wurden mit einer Fehlerabweichung von unter 5 % 

durchgeführt. Daher wird auf eine Angabe des Messfehlers im Folgenden ver- 

zichtet. 

Bild 8.49 zeigt Windgeschwindigkeit und -richtung während der Luftwechsel-


messungen. Insbesondere während der Messungen für den Tagluftwechsel kommt 

ein mäßiger Wind aus Süd-West. Bei diesem Wind wird eine intensive Querlüf- 

tung erwartet. 

Bild 8.50 zeigt die Innen- und Außentemperatur (Temperaturdifferenz als An- 

trieb für die freie Lüftung) sowie den Betrieb der Lüftungsanlage (mechanische 

Lüftung). Diese Randbedingungen werden in der Auswertung der Luftwechsel- 

messungen berücksichtigt. 

Windgeschwindigkeit [m/s] 

4 

3 

2 

1 

0 

Windgeschwindigkeit 

Windrichtung 

Messung 1 

Taglüftung 

Messung Messung 2 

Nachtlüftung 

0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 

Bild 8.49: Windgeschwindigkeit und Windrichtung am 15. April 2003. (Die orange farbenen Rahmen 

kennzeichnen den Zeitbereich für die einzelnen Luftwechselmessungen.) 

360 

270 

180 

90 

0 

Windrichtung 0N270W [°]



25 

20 

15 

10 

5 

0 


Raumtemperatur 

Abluftvol.strom 

Messung 1 

Taglüftung 

300 

Messung 2 

Nachtlüftung 

0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 

1.500 

1.200 

Bild 8.50: Außentemperatur und Sonnenstrahlung (global-horizontal) am 15. April 2003. (Die 

orange farbenen Rahmen kennzeichnen den Zeitbereich für die einzelnen Luftwechselmessungen.) 

Die Luftwechselmessungen werden für mehrere typische Betriebszustände durch- 

geführt, die im Folgenden beschrieben werden. Dabei wird davon ausgegangen, 

dass die zentrale Messwerterfassung einen korrekten Wert für den Abluftvolu- 

menstrom bereitstellt, s.a. Kapitel 8.2.2.4 Abs. Messwerte aus der zentralen Messda- 

tenerfassung. 

Mechanische Taglüftung 

Der Luftwechsel bei mechanischer Taglüftung wird bei geschlossenen Fenstern 

gemessen, Bild 8.51. Die Luft strömt dann ausschließlich über die Zuluftöffnun- 

gen nach. Der durch den Abluftventilator geförderte Volumenstrom entspricht 

einem mittleren Luftwechsel von 0,8 h −1 . Der Luftwechsel nimmt mit der Entfer- 

nung des Kontrollvolumens zum Ventilator ab. Der Gesamtluftwechsel kann mit 

den Einzelluftwechseln abgeschätzt werden: 1 h −1 . 

Der mechanische Luftwechsel wird also von einem freien Luftwechsel mit 0,2 h −1 

überlagert. Wird die Überlagerung von mechanischer und freier Nachtlüftung 

vereinfachend als Addition der beiden Lüftungsanteile angenommen, liegt der 

Mindest-Luftwechsel bei geschlossenen Fenstern und geöffneten Zuluftöffnun- 

900 

600 

0 

Volumenstrom [m³/h]


gen demnach bei 0,2 h −1 , s.a. [4] (Seite 28 ff). Dieses Ergebnis deckt sich mit einer 

vergleichbaren Messung im Juli 2002 mit einem Mindestluftwechsel von 0,15 h −1 

(+/- 0,09), [4] (Seite 43). 

Zum Vergleich: Die Luftdichtigkeitsprüfung ergab einen nL50-Wert von 0,7 h −1 . 

Strenggenommen darf der Betriebsfall (geöffnete Zuluftöffnungen) nicht mit der 

Luftdichtigkeitsprüfung (geschlossene Zuluftöffnungen) gleichgesetzt werden, 

weil der hydraulische Widerstand sich unterscheidet. Zur Abschätzung kann aber 

für beide Betriebsfälle die Abhängigkeit V ≈ ∆p 2/3 für Fugenlüftung verwendet 

werden. Damit ergibt sich rechnerisch ein Differenzdruck zwischen innen und 

außen von 7,6 Pa. 

p2 

0,85 h -1 

p4 

0,99 h -1 

ΔT = 0,5 °C 

p3 

1,07 h -1 

p1 

1,08 h -1 

1.020 m³/h 

3 m/s 

Bild 8.51: Mechanische Taglüftung: Messung am 15. April 2003 zwischen 16:00 und 17:20 Uhr. 

Hybride Taglüftung 

Die hybride Taglüftung (Überlagerung von freier und mechanischer Lüftung) 

wird zunächst für den Fall „alle Fenster geöffnet“ gemessen. Hier tritt - auch we- 

gen des auffrischenden Windes - eine intensive Querlüftung ein mit einem Luft- 

wechsel über 12 h −1 , Bild 8.52. Wird jedes zweite Fenster geschlossen, steigen die 

hydraulischen Widerstände entsprechend an, Bild 8.53. Bei vergleichbaren Rand- 

bedingungen sinkt der Luftwechsel im Fall „jedes zweite Fenster geöffnet“ auf 

ca. 3,6 h −1 . Hier liegt der Luftwechsel in Nähe des Abluftventilators niedriger als 

in den anderen Kontrollvolumen. Das kann mit einer intensiven Querströmung


erklärt werden. (Die Strömungspfade sind - entsprechend der Volumenstrombi- 

lanz - qualitativ in dieser Skizze eingezeichnet.) 

p2 

15,1 h -1 

p4 

11,4 h -1 

ΔT = 2,3 °C 

p3 

13,2 h -1 

p1 

12,0 h -1 

800 m³/h 

4 m/s 

Bild 8.52: Hybride Taglüftung 1: Messung am 15. April 2003 zwischen 18:45 Uhr und 19:00 Uhr. 

p2 

3,6 h -1 

p4 

3,9 h -1 

ΔT = 3,8 °C 

p3 

3,7 h -1 

p1 

3,0 h -1 

800 m³/h 

4 m/s 

Bild 8.53: Hybride Taglüftung 2: Messung am 15. April 2003 zwischen 19:20 Uhr und 19:45 Uhr. 

Freie Taglüftung 

Der freie Luftwechsel kann zwar einfach gemessen werden. Die Interpretation 

bzw. Auswertung der Messungen ist aber schwierig, weil die Strömungspfade 

nicht bekannt sind und nur grob geschätzt werden können. Der freie Luftwech-


sel wird für den Fall „jedes zweite Fenster geöffnet“ bestimmt. Gemäß Bild 8.54 

liegt der freie Luftwechsel bei mittleren Windgeschwindigkeiten zwischen 1 und 

2 h −1 . 

p2 

0,8 h -1 

p4 

1,4 h -1 

ΔT = 3,8 °C 

p3 

1,2 h -1 

p1 

1,8 h -1 

0 m³/h 

4 m/s 

Bild 8.54: Freie Taglüftung: Messung am 15. April 2003 zwischen 19:45 Uhr und 20:20 Uhr. 

Nachtlüftung 

Während der Nachtlüftung soll entsprechend der Planung ein Luftwechsel von 

1,5 h −1 erreicht werden. Der Abluftventilator fördert allerdings - gemäß Messung 

- lediglich 1.280 m 3 /h, was einem mittleren Luftwechsel von 0,85 h −1 entspricht. 

Der gemessene Abluftvolumenstrom wird durch die Luftwechselmessungen be- 

stätigt.


p2 

0,9 h -1 

p4 

0,8 h -1 

ΔT = 8,0 °C 

p3 

1,0 h -1 

p1 

0,8h -1 

1.280 m³/h 

2 m/s 

Bild 8.55: Nachtlüftung: Messung am 15. April 2003 zwischen 22:20 Uhr und 23:30 Uhr. 


Das Zusammenspiel von freier und mechanischer Lüftung sowie das Verhältnis 

zwischen einseitiger Fensterlüftung und Querlüftung wird neben den treibenden 

Kräften selbst stark von der Verteilung der hydraulischen Widerstände bestimmt, 

s.a. [4] (Seite 28 ff). In einem ersten Vergleich 

• von Bild 8.53 und Bild 8.54 kann der Einfluss des Abluftventilators, 

• von Bild 8.51 und Bild 8.55 der Einfluss des Windes sowie der Temperatur- 

differenz zwischen innen und außen und 

• zwischen Bild 8.51, Bild 8.52 und Bild 8.53 der Einfluss der Fenster 

auf den Luftwechsel bewertet werden: 

1. Der durch den Abluftventilator induzierte Luftwechsel ist nicht in allen 

Raumzonen (virtuelle Kontrollvolumina) gleich, sondern örtlich unterschied- 

lich. Im Bereich des Abluftventilators ist der Luftwechsel höher. 

2. Bei geschlossenen Fenstern wird der Luftwechsel erwartungsgemäß durch 

den Abluftvolumenstrom dominiert.


3. Nahezu unabhängig von der Temperaturdifferenz zwischen innen und au- 

ßen stellt sich ein Luftwechsel von 0,1 bis 0,2 h-1 bei geschlossenen Fenstern 

ein. Da das Gebäude sehr luftdicht ist, ist auch der Windeinfluss gering 

(nicht gemessen, sondern plausible Annahme). 

4. Der freie Luftwechsel wird stark durch den Winddruck beeinflusst: Wäh- 

rend der Nachtlüftung ist die Temperaturdifferenz zwischen innen und au- 

ßen deutlich höher als im vergleichbaren Tagfall, der Wind aber schwächer. 

Der sich einstellende Luftwechsel liegt nachts aber - trotz eines kleinen ge- 

öffneten Fensters - unter dem Luftwechsel am Tag bei geschlossenen Fens- 

tern. 

5. Den größten Einfluss auf den Luftwechsel hat - (fast) unabhängig von den 

genannten Randbedingungen - die Fensteröffnung. Offensichtlich stellt sich 

bereits bei geringen treibenden Druckdifferenzen eine intensive Querlüf- 

tung ein. 

6. Die einseitige Fensterlüftung spielt eine untergeordnete Rolle. 

Bild 8.56 skizziert die zentralen Ergebnisse der Messungen für die hybride Lüf- 

tung - unter Berücksichtigung dieser Abhängigkeiten - für einen typischen Lüf- 

tungsfall qualitativ und unter Berücksichtigung der vereinfachenden Annahmen. 

75 m³/h 

400 

m³/h 

300 

m³/h 

300 m³/h 

ΔT = 4,0 °C 

200 m³/h 

200 m³/h 

200 

m³/h 

1.000 m³/h 

200 

m³/h 

200 

m³/h 

Bild 8.56: Typische Luftvolumenströme bei der hybriden Lüftung. 

2 m/s


Strömungsvisualisierung 

Die Tracergas-Messungen liefern einen Wert für den Luftwechsel. Neben der Kennt- 

nis des Luftwechsels [h −1 ] ist es aber auch wichtig, die Strömungspfade bzw. die 

Ausbreitung der Luft zu bestimmen. Während der Luftwechselmessungen im Ju- 

li 2002 wurde daher die Luftströmung für die Nachtlüftung visualisiert. Bild 8.57 

gibt einen Eindruck vom Messaufbau: Auf der Terrasse vor dem Gebäude wird 

Nebel erzeugt und über ein flexibles Rohr bis vor ein Fenster des Süd-Büros im 

2.OG geführt. Das Bild zeigt, dass die Luft frei - also nicht erzwungen - von außen 

durch die Spaltöffnungen nach innen strömen kann. 

Hinweis: Für die Versuchsauswertung ist wichtig, dass der Nebel die Stoffwer- 

te der Luft (insbesondere die Dichte) nicht verändert. Darüber hinaus darf der 

Versuchsaufbau die Strömung selbst nicht stören bzw. verändern. 

Bild 8.57: Strömungsvisualisierung mit Hilfe von Rauchgas: Versuchsdurchführung im Juli 2002. 

Bild 8.58 zeigt, wie die Luft in das Großraumbüro einströmt und unmittelbar 

nach Eintritt absinkt (links). Es bildet sich ein Kaltluftsee aus: Die kühle Luft 

strömt in einer Schicht mit einer Dicke von ca. 0,8 m (rechts) langsam zum Ab- 

luftventilator. Erwartungsgemäß stellt sich die Strömung also in Abhängigkeit 

der thermischen Kräfte (große Temperaturdifferenz) und nicht der Trägheitskräf- 

te (kleine Strömungsgeschwindigkeit) ein: Große Archimedes-Zahl = Trägheits- 

kraft / Schwerkraft.


Bild 8.58: Strömungsvisualisierung mit Hilfe von Rauchgas. 

8.2.2.7 Raumtemperaturen in den Büros 

Die Büro-(luft-)temperaturen werden (1) im zeitlichen Verlauf und in Abhängig- 

keit von der Außentemperatur, (2) als Dauerlinie und (3) separat für die Sommer- 

periode ausgewertet. Grundsätzlich wird die mit dem Modell aus Kapitel 8.2.2.5 

modellierte Raumlufttemperatur in der Auswertung verwendet. Zu Vergleichs- 

zwecken wird aber auch explizit auf die GLT-Raumtemperatur verwiesen. 

Raumluft- und Außentemperatur 

Bild 8.59 zeigt den Verlauf der Raumluft- und der Außentemperatur für ein Jahr. 

Während die Raumtemperatur im Winter-Halbjahr sich nahezu unabhängig von 

der Außentemperatur zwischen 22 und 23 ◦ C bewegt, ist im Sommer eine Ab- 

hängigkeit zu erkennen: Mit steigender Außentemperatur steigt auch die Raum- 

lufttemperatur. Sinkt die Außentemperatur wieder, sinkt auch die Raumlufttem- 

peratur. Das ist ein typisches Verhalten für nicht aktiv klimatisierte Räume. Of- 

fensichtlich ist das Gebäude (sehr) thermisch schwer, denn die Schwankung der 

Außentemperatur wirkt im Gebäude nur stark gedämpft.



35 

25 

15 

5 

-5 

-15 

Außentemperatur Lufttemperatur 

0 1.460 2.920 4.380 5.840 7.300 8.760 

Stunde des Jahres [15.03.2002 - 14.03.2003] 

Bild 8.59: Zeitlicher Verlauf von Raumluft- und Außentemperatur für das ganze Jahr. 

Bild 8.60 zeigt - als Ausschnitt aus dem Jahresgang - beispielhaft den Tempera- 

turverlauf am 29. Juli 2002. 


36 

32 

28 

24 

20 

16 

12 


Raumlufttemperatur 

Betriebszeit 

0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 

Bild 8.60: Zeitlicher Verlauf von Raumluft- und Außentemperatur für Montag, 29. Juli 2002. 

Bild 8.61 zeigt die Abhängigkeit der Lufttemperatur in den Büros von der Au- 

ßentemperatur. Zur Orientierung ist die Gerade gleicher Temperaturen (Winkel- 

halbierende) eingezeichnet. Die Streuung der Lufttemperaturen ist - trotz der Si- 

tuation im Großraumbüro (Nutzerverhalten wird kompensiert) - verhältnismä-


ßig groß: Die Lufttemperatur reagiert schnell auf kurzfristige Änderungen der 

Randbedingungen (im Sommer: Fensteröffnung oder Sonnenschutz, vgl. Beispiel 

in Bild 8.60), so dass sich bei gleicher Außentemperatur unterschiedliche Raum- 

lufttemperaturen einstellen können. 

Raumlufttemperatur [°C] 

28 

26 

24 

22 

20 

18 

16 

-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 


Bild 8.61: Sortierte Werte der Lufttemperatur über der Außentemperatur für die Nutzungszeit mit 

dem Behaglichkeitsfeld nach DIN 1946. 

Die Komfortbedingungen nach dem Behaglichkeitsfeld der DIN 1946 werden 

(fast) immer eingehalten. Die sortierten Werte nach Bild 8.61 geben zwar einen 

guten Überblick über das Temperaturverhalten, einen besseren Vergleich liefen 

aber Regressionsgeraden. Als Gleichung wird hier 

und 

TBuero = TBasis 

TBuero = TBasis + S · (TUmgebung − TGrenze) 

verwendet. Mit diesen Funktionen wird das Temperaturverhalten unterschiedli- 

cher Gebäude für den realen Betrieb vergleichbar, unabhängig von der eingesetz- 

ten Haustechnik. Die Parameter TGrenze, TBasis und S werden mit gnuplot nach der 

Methode „Minimierung des Fehlerquadrates“ identifiziert.


Tabelle 8.9: Parameter zur Beschreibung der Abhängigkeit der Raumtemperatur (GLT-Messwerte 

und Lufttemperatur gemäß Modell aus Kapitel 5.3) von der Außentemperatur. 

TGrenze [ ◦ C] TBasis [ ◦ C] S [KRT /KAT ] 

Raumtemperatur (GLT) 5,1 21,5 0,1 

Lufttemperatur (Modell) 5,3 21,9 0,12 

Raum- und Lufttemperatur sind zu einer Grenztemperatur von 5,1 bzw. 5,3 ◦ C 

weitgehend unabhängig von der Außentemperatur. Die mittlere Raumtempera- 

tur liegt bis zu dieser Grenztemperatur bei 21,9 ◦ C und die mittlere Lufttempe- 

ratur bei 21,5 ◦ C. Über dieser Grenztemperatur steigt die Raumtemperatur mit 

0,1 KRT /KAT , die Lufttemperatur mit 0,12 KRT /KAT bei einem Anstieg der Au- 

ßentemperatur um 1 K. 

Das Gebäude reagiert thermisch sehr träge. Die Grenztemperatur ist daher nur 

schwer zu bestimmen, weil der Übergang vom Heiz- zum Passivbetrieb fließend 

ist. Auffällig ist die schwache Abhängigkeit der Raum- von der Außentempera- 

tur: Typische Werte in vergleichbaren Gebäuden liegen in der Größenordnung 0,2 

bis 0,3 KRT /KAT , Quelle: 

www.solarbau.de/monitor/analyse/index_0.htm (Passive Kühlung). 

Dauerlinie der Lufttemperatur im Büro 

Bild 8.62 zeigt die Dauerlinie für die Raumtemperatur (GLT) und die Lufttempe- 

ratur (Modell) im Großraumbüro während der Betriebszeit. Zum Vergleich ist die 

Dauerlinie für die Außentemperatur für den oberen Temperaturbereich einge- 

zeichnet. (Es sei an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen, dass die Mess- 

werte für die Außentemperatur im Sommerfall offensichtlich zu hoch sind.)



28 

26 

24 

22 

20 

AT max = 35,7 °C 

RT max = 26,4 °C 

LT max = 26,7 °C 




0 20 40 60 80 100 

Betriebszeit [% von 2.540 h] 

Bild 8.62: Dauerlinie für die Nutzungszeit, vgl. Bild 8.33 

Tabelle 8.9 stellt in Auswertung der Dauerlinie die Überschreitungshäufigkeit (in 

[h] und [%]) für 25 ◦ C und die Überhitzungsstunden [Kh] zusammen. Auch wenn 

die gemessenen Außentemperaturen nicht mit den in der Planung verwendeten 

Außentemperaturen verglichen werden können (Testreferenzjahr vs. fehlerhafte 

Messung), kann festgestellt werden, dass die Planwerte gemäß Bild 8.33 im realen 

Gebäudebetrieb eingehalten werden. 

Tabelle 8.10: Überhitzungsstunden und Häufigkeit (bezogen auf 2.540 Betriebsstunden). 

Häufigkeit > 25 ◦ C Überhitzungsstunden 

(25 ◦ C) 

Umgebung 188 h 7,40% 555 Kh 

Raumtemperatur (GLT) 70 h 2,70% 29 Kh 

Lufttemperatur (Modell) 96 h 3,80% 54 Kh 

Häufigkeit > 26 ◦ C 

Raumtemperaturen (Planung) 100 h 4,00% - 

Sommerliches Temperaturverhalten Für die Sommermonate Juni bis August 

2002 wird das Temperaturverhalten bewertet. Bild 8.63 zeigt den Temperatur- 

verlauf im Bewertungszeitraum. Fehlende Messdaten wurden jeweils so ersetzt, 

dass der Wert zur Uhrzeit des Vortages verwendet wird. Damit wird eine mög- 

lichst gute Abbildung der Temperaturdynamik erreicht. (Grafisch: Zeitachse läuft


rückwärts, z.B. am 3. August.) 

Lufttemperatur [°C] 

35 

30 

25 

20 

15 

10 

5 

außen 

innen 

1.6 8.6 15.6 22.6 29.6 6.7 13.7 20.7 27.7 3.8 10.8 17.8 24.8 31.8 

Bild 8.63: Temperaturverlauf im Bewertungszeitraum. 

Die Temperaturen werden für diesen Bewertungszeitraum zunächst für einen 

mittleren Tag ausgewertet. Dazu werden alle Temperaturen nach der Uhrzeit sor- 

tiert, Bild 8.64. In einem zweiten Schritt werden die Temperaturverläufe mit einer 

Regressionsfunktion ausgewertet. 


28 

24 

20 

16 

12 

8 




0 4 8 12 16 20 24 

Bild 8.64: Über die Uhrzeit aufgetragene Lufttemperatur innen (Modell) und außen (Messung) 

sowie Raumtemperatur (GLT).


Tabelle 8.11 zeigt die Parameter aus der Regressionsfunktion 

T (t) = T + sin[2π(t − t ∗ )/24] · ∆T 

für die Werte in Bild 8.64, wobei statt der Phasenverschiebung die anschaulichere 

Uhrzeit [Winterzeit] für das Tagesmaximum tabelliert wird: 

• Die Lufttemperatur liegt entsprechend der Korrekturfunktion gerade 0,68 

K unter der gemessenen Raumtemperatur. 

• Die Temperaturschwankung der Lufttemperatur ist 2,6 mal größer als die 

der Raumtemperatur. 

• Raum- und Lufttemperatur erreichen rund 1 Stunde nach der Außentem- 

peratur das Tagesmaximum. 

Tabelle 8.11: Auswertung für die Regressionsfunktion für den „Mittleren Tag“. 

Mittelwert [ ◦ C] Amplitude [K] Maximum [Uhrzeit] 

Umgebung 12,25 4,14 16:00 

Raumtemperatur 23,52 0,48 17:00 

Lufttemperatur 22,84 1,27 17:00 

In einer weiterführenden Auswertung kann diese Regressionsfunktion genutzt 

werden, um die thermisch aktivierbare Speicherkapazität des Raumes zu bestim- 

men. Im Folgenden wird die Speicherkapazität jedoch analytisch bestimmt. 

8.2.2.8 Energiebilanz für den Sommer Die Energiebilanz wird für die sola- 

ren und internen Wärmelasten (inkl. Personen), die Transmission (Wärmedurch- 

gang durch die Außenwand inkl. Fenster), die Lüftung getrennt nach Tag- und 

Nachtlüftung sowie unter Berücksichtigung der Wärmespeicherung in den Bau- 

teilen für einen Tag in der Einheit [kWh/d] erstellt: 

0 = Qsolar + Qintern + QT ransmission + QNachtlueftung + QT aglueftung + QSpeicher


Die Energiebilanz wird modellbasiert berechnet. Die Bestimmung der einzelnen 

Terme der Energiebilanz wird in [4] (Seite 90 ff) ausführlich dargestellt. Dabei 

liegt ein Schwerpunkt auf der Berechnung der Speicherkapazität der Bauteile, 

siehe [4] (Seite 73 ff). Die Energiebilanz wird für den Sommer 2002 erstellt: 

1. Juni 2002 - 31. August 2002 

Der mit „Nachtlüftung“ bezeichnete Wärmestrom ist der Lüftungswärmestrom 

zwischen 20:00 und 06:00 Uhr. Der Lüftungswärmestrom zur übrigen Zeit ist mit 

„Taglüftung“ bezeichnet. Soweit möglich wurden die Farben in den Grafiken ein- 

heitlich verwendet. Dabei stehen kalte Farbtöne für Wärmeverluste, warme Farb- 

töne für Wärmegewinne. 

Wärmeströme 

In einem ersten Schritt wird die Energiebilanz in Stundenschritten berechnet. Die- 

se Werte können dann zu Tageswerten zusammengefasst oder über der Uhrzeit 

als „Mittlerer Tag“ dargestellt werden. 

Bild 8.65 zeigt die einzelnen Tagesbilanzen für die gesamte Sommerperiode. Tag- 

lüftung und Wärmedurchgang sind in der Regel ein Wärmeverlust (wie die Nacht- 

lüftung), können an einzelnen, sehr warmen Tagen aber ein zusätzlicher Wärme- 

gewinn (wie die solaren und internen Wärmegewinne) sein. 

Werden die Ergebnisse aus der Stundenbilanz als Stundenmittelwerte für die ein- 

zelnen Tage über der Uhrzeit aufgetragen, ergibt sich die Grafik „Mittlerer Tag“, 

Bild 8.66. Hier wird deutlich, wie die Nachtlüftung die thermische Speicherfähig- 

keit des Raumes nutzt, vgl. Abb. 8.34: 

• Im Laufe des Tages werden die Wärmegewinne in den Bauteilen gespei- 

chert. 

• Diese Wärme wird dem Speicher durch die Nachtlüftung entzogen. 

Damit ist der Wärmespeicher am Tag eine Wärmesenke (negativer Wärmestrom), 

in der Nacht eine Wärmequelle (positiver Wärmestrom) für den Raum, gleicht


die Energiebilanz aus und gewährleistet damit ein ausgeglichenes Temperaturni- 

veau während der Arbeitszeit, vgl. Kapitel 8.2.2.7 Abs. Sommerliches Tempera- 

turverhalten. 

Wärmemenge [kWh/d] 

Wärmestrom [kWh/h] 

250 

125 

0 

-125 

-250 

10 

8 

6 

4 

2 

0 

-2 

-4 

-6 

-8 

-10 

1.6 15.6 29.6 13.7 27.7 10.8 24.8 

W'durchgang Tag'lftg. Nacht'lftg. Geräte + Personen Sonne 

Bild 8.65: Energiebilanz für den Sommer 2002. 

Sonne Lüftung Geräte + Personen W'durchgang W'speicher 

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 

Bild 8.66: Mittlerer Tag: Wärmeströme für den Sommer 2002. (Die hohen Wärmegewinne durch 

Geräte in den Morgenstunden treten auf, wenn das Gebäude gereinigt wird.)


Energiebilanz 

Bild 8.67 zeigt die Energiebilanz für die Sommerperiode Juni bis August. Wär- 

megewinne sind in warmen, Wärmeverluste in kalten Farbtönen gedruckt. Die 

Wärmespeicherung (ausgeglichene Bilanz) wird in Grautönen gedruckt. Dabei 

wird besonders gut deutlich, dass ein Schwerpunkt im Gebäudekonzept auf der 

Minimierung der Wärmegewinne liegt: Die internen und solaren Wärmelasten 

liegen im Tagesmittel während der Sommerperiode bei nur 66 Wh/m 2 /d (100 

kWh/d bezogen auf ca. 1.500 m 2 ). 

-18 

-80 

-69 

49 

69 

50 

Q_Sonne 

Q_G+P 

Q_Speicher + 

Q_Speicher - 

Q_Tag'lftg. 

Q_Nacht'lftg. 

Bild 8.67: Energiebilanz für das Süd-Büro im 2. OG (Sommerperiode: Juni - August). Tagesmittelwerte 

der Wärmeströme, alle Werte in kWh. 

QSonne 

QG+P 

= AAF ·g·fkorr, lt. [4] (Seite 95 ff) 

= interne Wärmelasten, lt. Anhang (Seite 98) 

QSpeicher = Wärmestrom über die Raumumschließungsflächen, lt. [4] (Seite 74 ff) 

QT ag ′ lftg 

= Lüftungswärmestrom von 7:00 - 19:00 Uhr. 

QNacht ′ lftg = Lüftungswärmestrom von 19:00 - 7:00 Uhr. 

Effektivität der Nachtlüftung 

Im Kapitel 8.2.2.7 Abs. Sommerliches Temperaturverhalten wird das sommerliche 

Temperaturverhalten bewertet. Das Temperaturverhalten stellt sich in Abhängig- 

keit der Energiebilanz für den Raum ein. Im Kapitel 8.2.2.8 Abs. Wärmeströme 

und Energiebilanz wird daher die Energiebilanz auf Basis von Messwerten er-


stellt. Daraus kann schließlich die thermische Wirkung der Nachtlüftung abge- 

leitet werden: 

• Die Effektivität der Nachtlüftung wird zunächst singulär bewertet: Welche 

Wärmemenge kann durch die Nachtlüftung im Laufe einer Nacht abgeführt 

werden? 

• In einem zweiten Schritt kann die Nachtlüftung mit alternativen Techniken 

verglichen werden: Wie hoch ist die Arbeitszahl für die Nachtlüftung? 

Durch Nachtlüftung abgeführte thermische Energie 

Bild 8.68 stellt die durch Nachtlüftung abgeführte thermische Energie [kWh/d] 

dem Tagesmittel der Außentemperatur gegenüber. Die abgeführte thermische 

Leistung wird nach Q pkt = V pkt · r · c ·∆ T berechnet. Damit ist die abgeführte 

Wärmemenge von ∆T und V pkt abhängig: 

• Erwartungsgemäß sinkt der Effekt der Nachtlüftung mit steigender Außen- 

temperatur, weil dann die wirksame Temperaturdifferenz ∆T zwischen in- 

nen und außen entsprechend Bild 8.61 (mit Auswertung) bei hohen Außen- 

temperaturen geringer ist. Darin ist nicht berücksichtigt, dass eine höhere 

Temperaturdifferenz zusätzlich den Luftwechsel (hier: V pkt ) erhöht. 

• Je mehr Fenster geöffnet sind, desto mehr thermische Energie kann abge- 

führt werden, weil der Luftwechsel (hier: V pkt ) gemäß Bild 8.51, Bild 8.52 

und Bild 8.53 entsprechend ansteigt. 

• Je mehr Fenster geöffnet sind, desto größer ist die Streuung der Messwer- 

te. Die Streuung wird mit dem Anteil der freien Lüftung am Gesamtluft- 

wechsel größer. Der mechanisch geförderte Abluftvolumenstrom ist zwar 

konstant, die freie Lüftung stellt sich aber in Abhängigkeit von der Au- 

ßentemperatur und von Windgeschwindigkeit und -richtung ein. Da diese 

Randbedingungen variieren, variiert auch der Luftwechsel und damit die 

abgeführte thermische Energie.


Nachtlüftung [kWh/d] 

0 

-50 

-100 

-150 

-200 

-250 

12 14 16 18 20 22 24 26 28 

Außentemperatur (Tagesmittel) [°C] 

AF = 0 % 

AF = 50 % 

AF = 100 % 

Bild 8.68: Durch Nachtlüftung abgeführte thermische Energie. (Sommerperiode: Juni - August). 

AF bezeichnet die Öffnung der Außenfenster, zusätzlich zu den Zuluftöffnungen. 

Betrieb der Abluftanlage in der Nacht 

Der Abluftventilator wurde im Sommer - wie geplant - während der Nachtlüf- 

tung mit voller Leistung betrieben, allerdings wurden zwei Bypässe nicht ge- 

nutzt: 

Bypass am Volumenstromregler. Die Lüftungsanlage wurde mit einem Bypass aus- 

gestattet, um im Nachtlüftungsbetrieb den - dann nicht erforderlichen - Volumen- 

stromregler umgehen zu können. Damit soll der Druckverlust reduziert werden, 

s.a. [1]. Dieser Bypass wurde zwar von der Steuerung angesprochen (s.a. Mess- 

daten - Stellsignal), aber nicht geschaltet. Infolge des höheren hydraulischen Wi- 

derstandes 

• nimmt der geförderte Volumenstrom ab: Der gemessene Nachtluftwechsel 

beträgt knapp 0,9 h −1 statt 1,6 h −1 (geplant). 

• steigt der Druckverlust und damit verbunden der elektrische Energieauf- 

wand für die Förderung des Luftvolumenstroms. 

Bypass an der Wärmepumpe. Die Abluft-Wärmepumpe soll planmäßig nur im Win-


ter betrieben werden. Im Sommer 2002 war der Bypass an der Wärmepumpe aber 

teilweise geöffnet, teilweise geschlossen. Der Abluftventilator lief während der 

Nachtlüftung im Sommer 2002 also bei einem verhältnismäßig hohen Differenz- 

druck (Bypass am Volumenstromregler) in zwei Betriebspunkten, vgl. [4] (Seite 

40 f). Entsprechend ist die elektrische Antriebsleistung unterschiedlich: 

• 0,16 W pro m 3 /h Luftvolumenstrom bei einem Abluftvolumenstrom von 

1.336 m 3 /h bzw. einem Luftwechsel von knapp 0,9 h −1 . 

• 0,18 W pro m 3 /h Luftvolumenstrom bei einem Abluftvolumenstrom von 

1.064 m 3 /h bzw. einem Luftwechsel von ca. 0,7 h −1 . 

Arbeitszahl der Nachtlüftung 

Wird die abgeführte thermische auf die dafür aufgewendete elektrische Leistung 

bezogen, kann die energetische Effizienz der Nachtlüftung in Form der Leis- 

tungszahl ɛ beschrieben werden. Dabei darf nur der mechanische Anteil am Ge- 

samtluftwechsel berücksichtigt werden: 

ɛ = [V pkt 

NL,mech · cLuft · rLuft · (TLuft,innen − TLuft,aussen)]/Pelt] 

(Im Sommer 2002 lief die Nachtlüftung bei geschlossenen Außenfenstern an 14 

Tagen.) Die Leistungszahl ist von der Temperaturdifferenz zwischen innen und 

außen abhängig. Diese Temperaturdifferenz ändert sich im Laufe der Nacht. Da- 

her wird die Arbeitszahl bzw. der „Coefficient of Performance“ COP für die ge- 

samte Zeit der Nachtlüftung (20:00 - 06:00 Uhr) berechnet: 

COP = abgeführte thermische Energie / aufgebrachte elektrische Energie 

Bild 8.69 zeigt den COP in Abhängigkeit von der Tagestiefsttemperatur. Die Tiefst- 

temperatur beschreibt dabei das thermische Potential für die Nachtlüftung in der 

entsprechenden Nacht: Je kälter die Nacht ist, desto effizienter ist die Nacht- 

lüftung. Die Arbeitszahl COP liegt zwischen 10 (warme Nacht) und 20 (kühle


Nacht). Damit liegen die erzielten Werte an einzelnen Tagen zwar in der geplan- 

ten Größenordnung (Planungswert: 21,9 kWhth/kWhelt), in der gesamten Som- 

merperiode aber deutlich niedriger, vgl. [1]. 

COP [kWh th / kWh elt] 

25 

20 

15 

10 

5 

10 12 14 16 18 20 

Außentemperatur (Minimum) [°C] 

Bild 8.69: Arbeitszahl „Coefficient of Performance“ für die Nachtlüftung an 14 Tagen (Nachtlüftung 

in Betrieb und Fenster geschlossen) im Sommer 2002. 

8.2.2.9 Ausblick und offene Fragen 

Grundsätzlich hat sich die vorgestellte Analysemethodik bewährt: Messdaten 

aus dem Langzeitmonitoring und aus Kurzzeitmessungen werden über Stan- 

dardgrafiken zu-nächst grafisch ausgewertet. In einem zweiten Schritt wird aus 

einer kompletten Energiebilanz der thermische Effekt der Nachtlüftung isoliert. 

Ausblick 

Diese Methodik sollte auf weitere Projekte angewendet werden, um aus dem 

Quervergleich Hinweise für einen verbesserten Planungsprozess und eine op- 

timierte Betriebsführung für Gebäude mit passiver Kühlung ableiten zu können.


Offene Fragen 

• Im Rahmen der Auswertung der Messdaten tauchen einige Fragen auf, die 

noch nicht abschließend behandelt werden konnten: 

• Zwar liegt ein Ansatz für die modellbasierte Messdatenauswertung auf Ba- 

sis eines vereinfachten Parametermodells vor, s.a. [4] (Seite 117 ff). Eine 

Auswertung ist damit aber noch nicht gelungen. (Das kann zum Teil auf 

die schlechte Qualität der Messdaten aus dem Sommer 2002 zurückgeführt 

werden.) Hier kann evtl. eine thermische Gebäudesimulation herangezogen 

werden, um kritische Parameter identifizieren und einzelne Energieströme 

bestimmen zu können. 

• Die Luftwechselmessungen wurden dazu herangezogen, den Luftwechsel 

bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen zu bestimmen. Zwar konnte in 

einer ersten Querauswertung ein erstes, stark vereinfachtes Strömungsmo- 

dell aufgestellt werden, ein belastbares Modell für den „interzonalen Luft- 

wechsel“ im Großraumbüro kann damit aber noch nicht erstellt werden. 

Dazu ist eine thermische Gebäudesimulation mit einem Netz-Knoten- Mo- 

dell für den interzonalen Luftwechsel notwendig. 

• Die Beschreibung der Raumluftströmung ist wichtig, um die Aktivierung 

der Speichermassen (Wärmeübergang) mit ausreichender Genauigkeit vor- 

hersagen zu können. Durch die Luftwechselmessungen (und ergänzend 

durch die Strömungsvisualisierung) kann zwar der Luftwechsel im Raum 

und einzelne Strömungspfade bestimmt werden, die Raumluftströmung 

selbst konnte aber (noch) nicht beschrieben werden. Temperaturprofile und 

insb. Thermografieaufnahmen liefern zwar eine erste Abschätzung zur Raum- 

luftströmung am Tag innerhalb und außerhalb der Nutzungszeit sowie in 

der Nacht, verlässliche Strömungsbilder können aber nur durch CFD-Simu- 

lation bereitgestellt werden.


8.3 Lichtkonzept von Christian Reise 

8.3.1 Einleitung 

Schon im vorherigen Kapitel 8.1.1 wird festgestellt, dass vor allem der Strom- 

verbrauch für Beleuchtung im vermessenen Betrieb sehr viel höhere Werte als 

in der Planung annimmt. Dies ist hauptsächlich auf zu optimistische Annahmen 

über die Betriebszeit zurückzuführen. Trotz installierter Lichtsteuerung bzw. - 

Regelung werden sehr hohe Betriebszeiten erreicht. Dies liegt an der eher gerin- 

gen Versorgung der Büroarbeitsplätze mit Tageslicht. Das ist einerseits mit ihrer 

Lage in der Mitte der Räume und zum anderen mit den relativ dunklen Um- 

schließungsflächen und Einrichtungsgegenständen zu erklären. 

Die ungünstigen Raum- und Oberflächeneigenschaften wurden bereits bei der 

Planung vorhergesehen und zum Teil berücksichtigt, für zahlreiche Oberflächen 

liegen die gemessenen Reflektionsgrade allerdings deutlich unter den Planungs- 

annahmen. Die vom Bauherrn gewünschte Raumgestaltung führt damit zu ei- 

nem ästhetisch ansprechenden Arbeitsumfeld, die energetischen Zielwerte aus 

der Gebäudeplanung werden allerdings zum Teil verfehlt. 

8.3.2 Tageslicht 

Der Fassadenentwurf folgte zunächst hauptsächlich den Anforderungen des som- 

merlichen Wärmeschutzes. Der Fensteranteil auf der Ost- und Westseite ist – zur 

Verringerung der thermischen Lasten durch direkte Einstrahlung der tiefstehen- 

den Sonne – kleiner als auf der Süd- und Nordseite. 

Für das Erdgeschoss ergibt sich eine positive Tageslichtsituation mit hohen Wer- 

ten des Tageslichtquotienten. Speziell das Atrium liegt bei sehr hohen Werten von 

über 10 %. 

Geht man von den offenen Grundrissen im Entwurf aus, zeigen die Grundflächen 

im 1. und 2. Obergeschoss im Fensterbereich eine nach DIN 5034 ausreichende 

Helligkeit. Auch die Bereiche hinter der Innenverglasung zum Atrium hin zeigen 

Werte des Tageslichtquotienten von 2,5 bis 5 %. Kritisch sind die Bereiche in der 

Raummitte zwischen Atrium und Außenfassade, in denen sich die Arbeitsplät-

8.3 Lichtkonzept 133 

ze befinden (Abbildung 8.70). Hier besteht das Problem, dass trotz der Belich- 

tung über Aussenfassade und Atrium nicht die erwartete Menge an Tageslicht 

für die innenliegenden Büroflächen zur Verfügung gestellt werden kann. Diese 

Schwierigkeit wurde schon in der Planungsphase erkannt, zur Verbesserung der 

Situation wurde im Bereich der Arbeitsplätze eine umlaufender weißer Decken- 

streifen abgehängt, der den Mittelbereich der Bürogeschosse aufhellen soll und 

gleichzeitig raumakustische Funktionen wahrnimmt. 

In den folgenden Abschnitten wird die Tageslichtversorgung der Bürozonen im 

1. und 2. OG im realisierten Zustand untersucht. 

Raumsituation und Oberflächen 

Abbildung 8.70 zeigt die Lage der Büroarbeitsplätze in Bezug zu Aussen- und 

Innenfassade. Die dort gezeigte dichte Möblierung ist noch nicht in allen Gebäu- 

deteilen realisiert, sie stellt vielmehr ein Muster für die Maximalbelegung des 

Gebäudes dar. 

Eine zur Zeit des Berichts typische Bürosituation zeigt Abbildung 8.71. Man er- 

kennt die nahezu flächendeckende Belegung aller massiven Wände (die Aussen- 

wände und die Betonscheiben in der Bürozone) mit farbig bespannten Wandpa- 

neelen sowie den Bereich der abgehängten weissen Decke über der Bürozone. 

Der Boden, die meisten Wandflächen und ein Teil der Decke sind (im Vergleich 

zu anderen Büroumgebungen) untypisch dunkel, d. h. sie weisen vergleichsweise 

geringe Reflektionsgrade auf. 

Tabelle 8.12 vergleicht die Werte des Reflektionsgrads, die normalerweise bei der 

Lichtplanung angenommen werden, mit den Werten aus der speziellen Planung 

für das untersuchte Gebäude und mit den (noch niedrigeren) Werten, die am 

ausgeführten Objekt gemessen wurden. Vor allem beim Boden (Standardannah- 

me 0,30, gemessen 0,08) und bei den Wänden (0,50 zu 0,20) wird die eher dunkle 

Ausführung der Oberflächen deutlich. Für die Beurteilung des Reflektionsgrads 

der Wände wurden insgesamt 20 der Stoffpaneele vermessen, Abbildung 8.72 

zeigt eine Auswahl der Messwerte.


Bild 8.70: Lage der Bürozone im Grundriss. Die Verkehrsflächen sind entlang der Aussenfassade 

und der Verglasung zum Atrium angeordnet. Die Arbeitsplätze befinden sich ausschliesslich 

im Innenbereich (hier gelb hinterlegt).


Bild 8.71: Beispiel für eine typische Bürozone. Die Verkehrsflächen sind entlang der Aussenfassade 

(rechts) und der Verglasung zum Atrium (links hinten sichtbar) angeordnet. Die Arbeitsplätze 

befinden sich ausschliesslich im Innenbereich unter der abgehängten weissen 

Akustikdecke. 

Tabelle 8.12: Werte des Reflektionsgrads für verschiedene Oberflächen des Pollmeier-Gebäudes. 

Angegeben sind die typischen Annahmen bei Auslegungen ohne weiteres Vorwissen, 

die bei der Planung verwendeten Werte (vgl. Bericht zu Phase I) und die am 

realisierten Objekt gemessenen Reflektionsgrade. 

Oberfläche Norm-Ann. Planung Messung 

Boden 0,30 0,30 0,08 

Wand 0,50 0,40 0,40 

Stoffpaneele – 0,40 0,20 

Decke 0,70 0,40 0,43 

Akustikdecke – 0,70 0,85 

Möbel – – 0,02


0,12 0,24 

0,21 0,49 

0,13 

0,10 

0,11 

0,27 

0,18 0,10 

0,08 0,25 

Bild 8.72: Beispiele für gemessene Reflektionsgrade der stoffbespannten Wandpaneele. 

Die Möblierung der Bürozone besteht aus zwei sich stets wiederholenden Ele- 

menten. Nahezu alle Arbeitsplätze sind an grossen quadratischen Arbeitstischen 

angordnet, an deren Ecken bis zu vier Computerarbeitsplätze angeordnet sind. 

Die Arbeitstische sind in grauer Farbe (r = 0,20) ausgeführt, die Unterschränke 

und die Bürostühle sind schwarz. Das zweite Element bilden die einheitlichen


schwarzen Aktenschränke (L×B×H: 1,20 m × 0,40 m × 1,35 m), die oft in Grup- 

pen oder Reihen angeordnet sind und einzelne Arbeitsbereiche voneinander ab- 

trennen. 

Messung von Tageslichtquotienten 

Eine einfache Masszahl zur Beurteilung der Tageslichtversorgung eines Raums 

ist der Tageslichtquotient (TQ), das Verhältnis der innen beobachteten Beleuch- 

tungsstärke auf eine horizontale Fläche zu der gleichzeitig im Freien beobach- 

teten horizontalen Beleuchtungsstärke. Die Verhältnisbildung ist nur bei einem 

gleichförmig bedeckten Himmel zulässig, beschreibt also den „optischen Wir- 

kungsgrad“ eines Raums bzw. Gebäudes für den Anteil der diffusen (ungerich- 

teten) Einstrahlung. Typische Werte liegen zwischen 1 und 5 %. 

Die Bedingung des gleichförmig diffusen Himmels erleichtert die rechnereische 

Bestimmung des TQ mit Simulationsprogrammen, erschwert aber gleichzeitig 

die Messung von TQ-Werten an realisierten Objekten. Bei keinem von drei ver- 

schiedenen Besuchsterminen am Gebäude waren akzeptable Bewölkungsbedin- 

gungen vorhanden. 

Um dennoch brauchbare Messwerte des TQ zu erhalten, wurde beim dritten 

Besuchstermin eine stationäre Beleuchtungsstärke-Messung aufgebaut und ge- 

startet, die dann für drei Wochen im April 2003 in Betrieb ging. In einem we- 

nig genutzten Raum auf der Westseite des 1. OG wurden 8 Beleuchtungsstärke- 

Sensoren montiert, deren Werte alle 5 Minuten von einem kleinen Datenlogger 

erfasst wurden. Die Abbildungen 8.73 und 8.74 zeigen die Lage und Montage 

der Sensoren. Für die zeitgleich benötigten Werte der Aussenbeleuchtungsstärke 

wurde die vorhandene und in Kapitel 7 beschriebene Gebäude-Datenerfassung 

herangezogen. 

Auf den zusammengeführten Daten wurden dann Bedingungen definiert, um 

geeignete Zeiträume mit diffuser Aussenbeleuchtung auszuwerten: 

• Der Wert der horizontalen solaren Einstrahlung ist deutlich grösser als Null 

(es ist Tag) 

• Die vier Werte der vertikalen Aussenbeleuchtungsstärke (N, O, S, W) stimmem 

nahezu überein (der Himmel ist gleichförmig bedeckt)


• Der Messwert des Innensensors 1 (an einer Pendelleuchte montiert) ist fast 

gleich Null (das Kunstlicht ist nicht eingeschaltet) 

6 

� 

3 

� 

8 

� 

2 

� 

� 7 

� 4 

� 5 

Bild 8.73: Montageorte der Beleuchtungsstärke-Sensoren in einem Raum mit Westfassade 

im 1. OG. Sensor 1 (hier nicht eingezeichnet) war direkt an einer der Decken- 

Pendelleuchten montiert, um den Einschaltzustand der Beleuchtung zu erfassen. 

Tabelle 8.13: Aus der 3-Wochen-Messung ermittelte Werte des Tageslichtquotienten (TQ) für die 

verschiedenen Messpunkte. 

# Ort Höhe Meßebene TQ 

2 Arbeitsbereich 0,77 m horizontal 0,45 

3 Arbeitsbereich 0,77 m horizontal 0,35 

4 Schrank 1,39 m horizontal 0,30 



7 Wand 1,46 m vertikal 0,45 

8 Wand 1,46 m vertikal 0,40


Bild 8.74: Montage der Beleuchtungsstärke-Sensoren an einem Stoffpaneel (Messpunkt 7), auf 

einem Stativ in Arbeitsflächenhöhe (Messpunkt 2) und auf einem der Schränke (Messpunkt 

6). 

Mit der Lichtwirksamkeit für diffuse Einstrahlung (etwa 120 Lumen/Watt) kann 

dann die horizontale Aussenbeleuchtungsstärke bestimmt werden und zu den 

Messwerten im Innenraum in Verhältnis gesetzt werden. Aus den 3 Wochen Mess- 

zeit erfüllten 3 Stunden die beschriebenen Bedingungen, Tabelle 8.13 zeigt die 

daraus ermittelten Werte des Tageslichtquotienten. Die Genauigkeit dieser Werte 

wird (vor allem wegen der Unsicherheit des Messwerts der horizontalen solaren 

Einstrahlung und der Umrechnung mit der prinzipiell variablen Lichtwirksam- 

keit) zu ±10 % abgeschätzt. 

TQ-Simulation: Vergleich Planung / Messwerte 

Die so gemessenen Werte des TQ können nun mit der Simulationsrechnung aus 

der Gebäudeplanung verglichen werden. Das bereits im Schlussbericht zu Phase I 

[1] beschriebene RADIANCE-Modell wurde reaktiviert, um die Werte des TQ für 

die in Abbildung 8.73 angegebenen Sensorpositionen zu berechnen. Dabei wur- 

den zunächst alle Einstellungen und Parameter direkt aus den Rechenläufen der 

Gebäudeplanung übernommen. In Abbildung 8.75 werden die deutlichen Un-


terschiede zwischen der Auslegungs-Simulation (oberster Linienzug) und den 

Messwerten (unterster Linienzug) deutlich. 

Natürlich sollte die Lichtsimulation auch den Ist-Zustand im Gebäude widerge- 

ben können, wenn die Oberflächeneigenschaften in der Modellrechnung an die 

des realisierten Objekts angepasst werden. Die in Tabelle 8.12 bereits zusammen- 

gestellten Werte wurden dazu in das bestehende Modell übernommen. Für die 

meisten der 7 Messpunkte lässt sich so in der Tat eine gute Übereinstimmung 

zwischen Modell und Messung erzielen. Lediglich für Messpunkt 6 (auf einem 

Aktenschrank in der Nähe eines Fensters der Aussenfassade) und die beiden ver- 

tikal orientierten Sensoren bleiben deutliche Abweichungen (mittlerer Linienzug 

in Abbildung 8.75). 

Tageslichtquotient TQ 

2.4 

2.2 

2.0 

1.8 

1.6 

1.4 

1.2 

1.0 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0.0 

2 3 4 5 6 7 8 

Messpunkt-Nr. 

Planungsmodell 

Auswertemodell 

Messwerte 

Bild 8.75: Vergleich der Tageslichtquotienten TQ aus der Simulationsrechung der Planungsphase 

(mit optimistischen Annahmen bei den Reflektionsgraden, vgl. Tab. 8.12), aus der 

Simulationsrechung mit den gemessenen Reflektionsgraden und aus der 3-Wochen- 

Messung am realisierten Objekt.


Erhöhung des TQ durch Veränderungen der Innenausstattung? 

Das auf diese Art in die Nähe der Realität gebrachte Simulationsmodell erlaubt 

nun, die Auswirkungen einiger Änderungen an den Oberflächeneigenschaften 

zu untersuchen. Da die Verteilung der Messpunkte keine besonders grosse All- 

gemeingültigkeit hat (die Sensoren wurden so angeordnet, dass die Raumnut- 

zung während der Messzeit möglichst wenig beeinträchtigt wurde), wird für die 

folgenden Betrachtungen ein neuer Querschnitt durch den betrachteten Raum 

definiert, der sich über die 10 m Raumbreite von der Aussenfassade zur Atrium- 

Verglasung erstreckt. Dieser Querschnitt ist in Abbildung 8.73 durch die schwar- 

ze Linie gekennzeichnet. 

Für diesen Querschnitt wurden zunächst die Rechnungen mit dem Modell aus 

der Gebäudeplanung und mit dem angepassten Modell aus der Auswertung 

(Auswertemodell) wiederholt. Abbildung 8.76 zeigt diese Ergebnisse mit dem 

obersten und dem untersten Linienzug. Der TQ des realisierten Objekts erreicht 

demnach über grosse Teile dieses Querschnitts nur 50 bis 60 % der Planungswerte 

(welche die Forderungen aus DIN 5034 gerade erfüllen). 

Tageslichtquotient TQ 

2.4 

2.2 

2.0 

1.8 

1.6 

1.4 

1.2 

1.0 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

Planungsmodell 

Alles-hell-Modell 

Boden-hell-Modell 

Auswertemodell 

0.0 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

Raumbreite [m] 

Bild 8.76: Vergleich der Tageslichtquotienten TQ aus der Simulationsrechung der Planungsphase, 

aus zwei Simulationsrechnungen mit zu kleinen bzw. grossen Optimierungsmassnahmen 

und aus der Simulationsrechung mit den gemessenen Reflektionsgraden. 

Die Planungswerte liessen sich nahezu erreichen, wenn alle Innenoberflächen


Reflektionsgrade aufweisen würden, die den Standard-Annahmen entsprechen. 

Der mit „Alles-hell-Modell“ bezeichnete Linienzug zeigt die Ergebnisse einer 

Rechnung, in der durchgängig die Werte 0,30, 0,50 und 0,70 für die Reflektions- 

grade von Böden, Wandflächen und Decken verwendet wurden. Auch für die 

Möbeloberflächen wurde der Reflektionsgrad auf 0,50 gesetzt. Dass am Rand des 

Atriums (in Abbildung 8.76 bei Raumbreite oberhalb von 7 m) die Planungswer- 

te nicht erreicht werden, liegt an der gegenüber dem ursprünglichen Gebäude- 

modell geänderten Ausführung des Atriumdachs, die auch ins Auswertemodell 

übernommen wurde. 

Da eine Veränderung aller Innenoberflächen aus verschiedenen Gründen sehr 

unrealistisch erscheint, wurde auch die Wirksamkeit verschiedener Einzelmass- 

nahmen untersucht. Am deutlichsten ist die Auswirkung bei der Veränderung 

des Reflektionsgrads des Bodens von 0,08 auf 0,30, siehe auch Abblidung 8.76. 

Durch einen Austausch des Bodens lässt sich mehr als die Hälfte des Unter- 

schieds zwischen Planung und Realisierung wett machen. Dies ist naheliegend, 

da zum einen der Boden einen grossen Anteil an den Innenoberflächen einnimmt, 

zum anderen der Boden für grosse Anteile des einfallenden Lichts die erste reflek- 

tierende Fläche darstellt, bevor Wandflächen oder die Decke ins Spiel kommen. 

Andere Massnahmen, so auch eine Änderung bei der Farbgebung der Möbel, ha- 

ben deutlich geringere Auswirkungen.


8.3.3 Kunstlicht 

Ziele bei der Auslegung 

Bei der Planung des Kunstlichtes war der Einsatz geeigneter Planungshilfsmit- 

tel von besonderer Bedeutung. Nach der Auswahl des Leuchtentyps „ERCO T16 

Lichtstruktur“ konnte seitens des Leuchtenherstellers die geforderte mittlere Be- 

leuchtungsstärke von 300 Lux für die vorgesehenen Montagegeometrie nicht ga- 

rantiert werden. Dies lag maßgeblich daran, dass das verwendete Berechnungs- 

werkzeug die Gebäudegeometrie nicht richtig abbilden konnte. Aus diesem Grund 

wurde die Beleuchtungsstärkeverteilung für die elektrische Grundbeleuchtung 

mit Hilfe des Lichtsimulationsprogramms RADIANCE nachgerechnet. Hierbei 

konnte im Arbeitsbereich eine mittlere Beleuchtungsstärke von 310 Lux nachge- 

wiesen werden. 

Messwerte an der realisierten Beleuchtung 

Eine exemplarische Messung der Beleuchtungsstärke entlang eines Profils quer 

durch ein Bürogeschoss zeigt, dass innerhalb der Bürozone der Wert von 300 Lux 

im Mittel in der Tat erreicht wird. Wenn die Beleuchtung der Gangzone nicht ein- 

geschaltet ist, fällt die Beleuchtungsstärke am Rand der Bürozone (hier definiert 

durch den Bereich der abgehängten Decke) allerdings schon unter den Wert von 

300 Lux (vgl. Abbildung 8.78). 

Um die Einhaltung der Mindest-Beleuchtungsstärke und ihre Gleichmässigkeit 

beurteilen zu können, wurden an drei ausgewählten Arbeitsplätzen im 1. OG ört- 

lich feiner aufgelöste Messungen durchgeführt. Abbildung 8.79 gibt diese Mess- 

werte wieder. An allen drei betrachtenen Arbeitsplätzen werden Beleuchtungs- 

stärken von 300 Lux auf der unmittelbaren Arbeitsfläche erreicht, ohne dass die 

(überall vorhandene) Arbeitsplatzleuchte eingeschaltet werden muss. Mit ein- 

geschalteter Arbeitsplatzleuchte werden Beleuchtungsstärken grösser 500 Lux 

ebenfalls sicher erreicht.


Regelung bzw. Steuerung 

Im 1. OG werden sowohl die Arbeitsplatzzonen als auch die Verkehrszonen über 

einen zentralen Helligkeitssensor auf der Nordfassade gesteuert. Ab einem be- 

stimmten Schwellwert der Außenhelligkeit wird das Kunstlicht linear bis 50 % 

der Leistung gedimmt und danach ausgeschaltet. Im Gegensatz zu den Verkehrs- 

zonen hat der Nutzer in den Arbeitsplatzzonen Eingriffsmöglichkeiten auf die 

Beleuchtung. Schaltet der Nutzer das Licht an, so erfolgt für 4 Stunden keine An- 

steuerung über die Gebäudeleittechnik. 

Das Kunstlicht in den Arbeitsplatzzonen im 2. OG wird über dezentrale Hel- 

ligkeitssensoren (Philips TRIOS Luxsense) am Arbeitspatz geregelt. Der Fühler 

wird mit Hilfe eines Clips direkt am Leuchtmittel befestigt. Der Sensor nimmt 

die Helligkeit auf den Schreibtischen wahr und hält diese entsprechend einem 

eingestellten Sollwert konstant. Dies soll dazu führen, dass das Kunstlicht bei 

steigendem Tageslichtanteil gedimmt und schließlich ausgeschaltet wird.


100 Lux 300 Lux 100 Lux 

A A 

Bild 8.77: Sollwerte der Beleuchtungsstärken im Grundriss. An den einzelnen Arbeitsplätzen wird 

eine Beleuchtungsstärke von 500 Lux durch Arbeitsplatzleuchten sichergestellt. Die Linie 

A–A zeigt die Lage des Messprofils für Abb. 8.78. 

Beleuchtungsstaerke [Lux] 

500 

400 

300 

200 

100 

0 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 

(Atrium) Raumbreite [m] (Fassade) 

Bild 8.78: Beleuchtungsstärke in 77 cm Höhe, aufgenommen im 1. OG entlang einer Linie vom 

Atrium zur Aussenfassade. Die senkrechten Linien markieren die Grenzen der Bürozone, 

die Gang-Beleuchtung war nicht eingeschaltet. 

Im Betrieb hat sich jedoch gezeigt, dass der Sensor wechselnde Tageslichtanteile 

nicht bzw. nur sehr reduziert wahrnimmt. Zum einen mag das an mangelnder 

Empfindlichkeit des Sensors liegen. Andererseits bietet wiederum die in dunklen 

Tönen gehaltene Büroeinrichtung wenig Reflexion, das Tageslicht erreicht kaum 

den Sensor.


Platz 1: 

Platz 2: 

Platz 3: 

398 390 370 397 

376 372 378 381 

353 350 363 378 

464 421 407 445 

451 443 434 434 

449 439 427 411 

409 421 410 382 

434 434 406 375 

425 432 406 372 

Bild 8.79: Beleuchtungsstärken in Lux an drei Arbeitsplätzen. Jedes Feld steht für eine Fläche 

von 20 × 20 cm 2 , in deren Mitte der Wert gemessen wurde. 

Hintergrund des hohen Beleuchtungs-Stromverbrauchs 

Beim Stromverbrauch der Haustechnik zeigt vor allem die Beleuchtung real sehr 

viel höhere Werte als in der Planung ermittelt. Dies ist hauptsächlich auf zu op- 

timistische Annahmen über die Betriebszeit zurückzuführen. Die im Abschnitt 

„Tageslicht“ beschriebene Situation führt dazu, dass das Kunstlicht praktisch


während der gesamten Nutzungszeit der Büros eingeschaltet ist. Damit kann sich 

allerdings die „knappe“, an den Mindestwerten der notwendigen Beleuchtungs- 

stärke orientierte Auslegung der Kunstlichtanlage als vorteilhaft erweisen. 

Gegenüber einer Beleuchtungsanlage, die ohne besondere Berücksichtigung nach 

den Vorgaben der DIN 5035 geplant wurde, kann mit dem vorgestellten Kunst- 

lichtkonzept eine Energiemenge von etwa 90 MWh/a (32 kWh pro m 2 Nutzflä- 

che) eingespart werden [1]. Der tatsächliche Verbrauch von etwa 14,5 kWh/m 2 a 

[2] liegt zwar deutlich über dem Planungsziel, ist aber ebenso deutlich von den 

etwa 35 kWh/m 2 a entfernt, die bei einer „klassischen“ Kunstlichtanlage erreicht 

werden würden. 

Ausserdem ist zu bemerken, dass bei der Erstausstattung des Gebäudes für die 

Arbeitsplatzleuchten statt der geplanten 15-W-Energiesparlampen versehentlich 

normale Glühlampen mit 100 W Leistung eingesetzt wurden. Diese sollten mit- 

telfristig ausgetauscht werden, waren allerdings zum Zeitpunkt der Messungen 

(April 2003) noch in vielen Arbeitsplatzleuchten anzutreffen. (Der Stromverbrauch 

der Schreibtischlampen ist jedoch nicht in dem gemessenen Wert für 2003 von 

14,5 kWh/m 2 a enthalten. Siehe Kapitel 8.4.6.1) 

8.3.4 Zusammenfassung 

Aufgrund der Lage der Büroarbeitsplätze in der Mitte der Geschossflächen und 

aufgrund der in vergleichsweise dunklen Tönen gehaltenen Innenausstattung ist 

die Tageslichtversorgung an den Arbeitsplätzen im Verwaltungsgebäude Poll- 

meier deutlich unterdurchschnittlich. 

Die vom Bauherrn gewünschte Raumgestaltung führt zu einem ästhetisch an- 

sprechenden Arbeitsumfeld, die energetischen Zielwerte aus der Gebäudepla- 

nung werden allerdings zum Teil verfehlt, indem der Stromverbrauch für Kunst- 

licht die Planungswerte deutlich übersteigt. 

Veränderungen in den Innenräumen, die zu einer Verbesserung der Tageslicht- 

versorgung führen können, sind sehr aufwendig. Solche Veränderungen hätten 

nur dann merkbare Auswirkungen, wenn grosse Flächen, z. B. der gesamte Bo- 

den, ausgetauscht werden würden. Kleine Änderungen, z. B. an einzelnen Mö-


beloberflächen, spielen tageslichttechnisch keine Rolle. 

Die Kunstlichtanlage kommt gegenüber den Planungsannahmen auf deutlich grös- 

sere Betriebszeiten. Aufgrund der durch Simulationswerkzeuge unterstützten Aus- 

legung der Anlage bleibt der Stromverbrauch aber noch unterhalb von 50 % des 

Werts, der von einer klassisch ausgelegten Beleuchtungsanlage unter ähnlichen 

Bedingungen erreicht werden würde. 

Das Gebäude steht beispielhaft für die Aussage, dass gute Tageslichtnutzung 

sehr eng mit dem Gebäude-Gesamtkonzept verknüpft ist. Je früher dieser en- 

ge Zusammenhang in der Planungsphase eines Gebäudes berücksichtigt wird, 

desto einfacher lassen sich gestalterische und lichttechnische Ansprüche verei- 

nen. Nachträgliche Veränderungen der Tageslichtsituation erweisen sich als sehr 

aufwendig bis unmöglich.


8.4 Effizienz von Anlagenkomponenten 

8.4.1 Photovoltaik von Christian Reise 

8.4.1.1 Übersicht 

Der Neubau des Verwaltungsgebäudes der Pollmeier Massivholz GmbH in Creuz- 

burg umfaßt etwa 3500 m 2 Nettogrundfläche. Das Gebäude hat einen quadrati- 

schen Grundriss, der um 22 o aus der Nord-Süd-Orientierung nach West gedreht 

ist. 

Um ein 3-geschossiges verglastes Atrium gruppieren sich im Erdgeschoss meh- 

rere Besprechungs- und Serviceräume sowie eine Cafeteria. In den Obergeschos- 

sen befinden sich großzügige Bürobereiche, die zum Atrium großflächig verglast 

sind. Das Dach des Atriums besteht aus einer rostartigen Holz-Stahl-Konstruktion, 

die, an den vier Ecken abgestützt, über dem umlaufenden Baukörper schwebt. 

Über dem Atrium ist eine Shed-Verglasung angeordnet, während die vier leicht 

geneigten Randbereiche des Dachs jeweils einen Teil des Photovoltaik-Generators 

aufnehmen. 

Das Energiekonzept des Gebäudes ist im Abschlussbericht der Energieplaner zur 

ersten Projektphase [1] ausführlich beschrieben. Die Ergebnisse aus zwei Jah- 

ren Gebäudebetrieb (2002–2003) sind, ebenfalls von den Energieplanern, im Ab- 

schlussbericht zu Phase II [2] zusammengefasst. Spezielle Berichte befassen sich 

mit der Auswertung der Nachtlüftung (Kapitel 8.2.2) und der Tages- und Kunst- 

lichtsituation (Kapitel 8.3.2 und 8.3.3), während der vorliegende Bericht die Be- 

triebsergebnisse der Solarstromanlage zusammenfasst.


8.4.1.2 Die Photovoltaik-Anlage 

Die Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) auf dem Verwaltungsgebäude Pollmeier 

besteht aus vier identisch aufgebauten Teilanlagen, die auf jeweils einer der vier 

Randflächen des Atriumdachs angeordnet sind. Diese Flächen sind um 7 o gegen 

die Horizontale geneigt. Die Ausrichtungen entsprechen denen der vier Fassaden 

des quadratischen Gebäudes, also 22 o (NNO, bezeichnet als „Nord“), 112 o (OSO, 

„Ost“), 202 o (SSW, „Süd“) und 292 o (WNW, „West“). 

Jede Teilanlage besteht aus 30 Modulen „Thyssen SolarTec T2“ mit einer Nenn- 

leistung von jeweils 64 Wp, die in 2 parallelen Strängen verschaltet sind. Im Ge- 

gensatz zu gebräuchlichen PV-Modulen, die als eigenes Bauteil montiert wer- 

den und keine Funktion der Gebäudehülle übernehmen, sind die Solarzellen 

der Thyssen-Module direkt auf Stahl-Trapezbleche laminiert. Die Montage und 

die bautechnische Funktion der Solarmodule entspricht damit der von norma- 

len Trapezblechen. Eine weitere Besonderheit ist das als Zellenmaterial verwen- 

dete amorphe Silizium (heutige Standard-Module verwenden kristallines Silizi- 

um). Der Wirkungsgrad dieser a-Si-Module liegt unter dem von Modulen mit 

kristallinen Zellen, was aber durch die geringeren Kosten des Materials wettge- 

macht werden kann. Die Verringerung des Wirkungsgrads mit steigender Zell- 

Temperatur ist bei a-Si-Modulen unkritischer als bei kristallinen Modulen, für 

den Einsatz in wenig hinterlüfteten Teilen der Gebäudehülle ist diese Eigenschaft 

von Vorteil. 

Jede Teilanlage verfügt über einen Wechselrichter „SMA SunnyBoy SWR 2000“ 

mit einer Eingangs-Nennleistung von 1800 W. Dieser Wechselrichter ist ein be- 

währtes und vielfach eingesetztes Standardprodukt. Das Leistungsverhältnis Wech- 

selrichter zu PV-Generator ist mit 0,94 vernünftig gewählt. 

Der Anlagenbetrieb wird an je zwei Meßpunkten pro Teilanlage erfaßt: Ein Sili- 

zium-Sensor mißt die solare Einstrahlung in der Ebene der Module, ein Strom- 

zähler erfaßt die Wechselstromerzeugung in Schritten von 0,1 kWh.


Bild 8.80: Teilansicht des östlichen Anlagenteils. Die Solarzellen sind auf das Stahl-Trapezblech 

laminiert. Der Blechfalz führt bei niedrigen Sonnenständen zur Verschattung eines Teils 

der Zellenfläche. 

Bild 8.81: Einer der vier Einstrahlungssensoren, die parallel zur Moduloberfläche bei den vier Teilgeneratoren 

montiert sind.


8.4.1.3 Erträge und Wirkungsgrade 

Die gesamte PV-Anlage erzeugte im Jahr 2003 6156 kWh elektrische Energie, 

das entspricht einer Produktion von 802 kWh pro kWp installierter Generator- 

leistung. Sie erreicht damit im sehr sonnenreichen Jahr 2003 gerade den in der 

Planung angesetzten Wert der mittleren Jahreserzeugung. Die Monatssummen 

der solaren Einstrahlung und des Anlagenertrags sind in den Abbildungen 8.82 

und 8.83 dargestellt, die Jahressummen finden sich in der Tabelle 8.14. Die gerin- 

ge Neigung der Dachflächen führt dazu, daß sich weder Einstrahlungsummen 

noch Erträge für die vier Ausrichtungen deutlich unterscheiden. Der Südteil und 

der Ostteil bringen jeweils etwa 10 % mehr Ertrag als der Westteil und der Nord- 

teil, die Ähnlichkeit innerhalb dieser beiden Paare liegt an der von den Haupt- 

himmelsrichtungen abweichenden Ausrichtung (SSW und OSO sowie WNW und 

NNO). 

Aus dem Vergleich von Einstrahlungssummen und Ertragswerten läßt sich der 

Anlagenwirkungsgrad ermitteln. Diese auch als Performance Ratio (PR) bezeich- 

nete Größe ist das Verhältnis aus erzeugter Energie (am Einspeisezähler) zur 

theoretisch erzeugbaren Energie, die sich aus der Einstrahlung, der Generatorflä- 

che und dem Generatorwirkungsgrad (unter Standard-Test-Bedingungen, nach 

Datenblattangaben) ergibt. Die Differenz zwischen 100 % und dem ermittelten 

Anlagenwirkungsgrad fasst alle Verluste zusammen, die neben dem Umwand- 

lungsverlust von Licht in Strom im Modul (durch den Modulwirkungsgrad be- 

schrieben) auftreten. Die drei wichtigsten Mechanismen sind: 

• Der Betrieb der Module bei geringerer Einstrahlung als 1000 W/m 2 und hö- 

herer Temperatur als 25 o C, den Bedingungen, von denen das Datenblatt bei 

der Angabe der Nennleistung ausgeht. Beide Abweichungen verringern den 

Modulwirkungsgrad. 

• Der Wechselrichter, der einen Jahreswirkungsgrad zwischen 90 % und 95 % 

aufweist. 

• Teilverschattungen der Generatorfläche, die von der Einstrahlungsmessung 

nicht erfaßt werden. 

Gute Großanlagen mit verschattungsfreier Montage erreichen Anlagenwirkungs- 

grade von 80 % und darüber, kleinere gebäudeintergrierte Anlagen in der Grö- 

ßenklasse wie die hier untersuchte Anlage erreichen typisch Werte um 75 %. In


den Sommermonaten liegen auch die Werte der Pollmeier-Anlage zwischen 70 % 

und 80 %, in den Wintermonaten allerdings deutlich niedriger, was zum einem 

Jahreswert der PR von 69 % führt. Die wesentliche Ursache für diesen vergleichs- 

weise niedrigen Wert dürfte die bei flachen Sonnenständen auftretende Teilver- 

schattung der Solarzellen durch die Falze des Trapezblechs sein. 

Tabelle 8.14: Solare Einstrahlung und Anlagenerträge für das Jahr 2003. 

Nord Ost Süd West 

Einstrahlung 1117 1197 1106 kWh/m 2 

Ertrag 1427 1649 1598 1482 kWh 

Spez. Ertrag 743 859 832 772 kWh/kWp 

PR 66,5 69,5 69,8 % 

Die vorhandenen Meßwerte erlauben leider keine genaue Untersuchung dieses 

Sachverhalts, da es keinen Daten der momentanen Erzeugung gibt, die zum Bei- 

spiel zum Sonnenstand in Beziehung gesetzt werden könnten. Die eingesetzten 

Stromzähler ermöglichen nur die Registrierung der Energieerzeugung in Schrit- 

ten von 0,1 kWh. In den Abbildungen 8.86 und 8.87 kann daher nur der Anla- 

genwirkungsgrad für eine Reihe von Einstrahlungsklassen dargestellt werden. 

Die Einstrahlungsklassen wiederum wurden für die möglichen diskreten Werte 

der Erzeugung pro Stunde (zwischen 0,0 und 1,6 kWh) ermittelt. Bei der Betrach- 

tung der PR für diese einzelnen Einstrahlungsklassen zeigt sich, dass die niedri- 

gen Werte (unter 70 %) im Bereich kleiner Stundenmittel der Einstrahlung (unter 

300 W/m 2 ) auftreten. Dieser Rückgang ist deutlicher, als sich allein durch das 

Teillastverhalten der Module und des Wechselrichters erklären läßt. Da niedrige 

Einstrahlungswerte (bei klarem Himmel) mit niedrigen Sonnenständen verbun- 

den sind, kann der Schatten der Blechfalze einen merkbaren Anteil an der Verrin- 

gerung des Anlagenwirkungsgrads haben.


Einstrahlung [kWh/m2] 

300 

250 

200 

150 

100 

50 

0 

J F M A M J J A S O N D 

MONAT 

Nord 

Ost 

Sued 

West 

Bild 8.82: Meßwerte der Einstrahlung auf die vier Generatorflächen. Die Meßwerte für den Ostteil 

des Dachs liegen systematisch (und immer um einen konstanten Faktor) zu niedrig, hier 

wurde offenbar ein falscher Kalibrierfaktor verwendet. Die Meßwerte für die anderen 

drei Himmelsrichtungen liegen sehr eng zusammen, bei der geringen Dachneigung 

von 7 o ist die Orientierung der Empfangsfläche kaum maßgeblich. 

Ertrag [kWh] 

300 

250 

200 

150 

100 

50 

0 


MONAT 

Nord 

Ost 

Sued 

West 

Bild 8.83: Monatliche Erträge der vier Anlagenteile. Analog zu Abbildung 8.82 liegen die Erträge 

der vier Teilgeneratoren eng beieinander.


Performance Ratio 

1.0 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0.0 

Nord 

Ost 

Sued 

West 

Jahreswert Gesamtanlage 


MONAT 

Bild 8.84: Monatlicher Anlagenwirkungsgrad (Performance Ratio (PR)) für drei Anlagenteile. Die 

PR für den Anlagenteil „Ost“ ist aufgrund der fehlerhaften Einstrahlungswerte nicht zu 

ermitteln. Im Sommer werden Anlagenwirkungsgrade zwischen 70 % und 80 % erreicht, 

der Jahreswert für die Gesamtanlage liegt bei 69 %. 

kumulierter Ertrag [kWh] 

1800 

1500 

1200 

900 

600 

300 

0 

Nord 

Ost 

Sued 

West 

0 1460 2920 4380 5840 7300 8760 

Stunden im Jahr [h] 

Bild 8.85: Kumulierte Erträge der vier Teilanlagen. Der PV-Generator arbeitete im Jahr 2003 ausfallfrei, 

der leichte Sprung im Kurvenverlauf bei der Stunde 3000 ist durch einen Ausfall 

der Datenerfassung bedingt.


AC-Leistung [kW] 

2.0 

1.5 

1.0 

0.5 

Klassenmittel 

Stundenwerte 

0.0 

0 200 400 600 800 1000 1200 

Einstrahlung Sued [W/m2] 

Bild 8.86: Ausgangsleistung des südlichen Anlagenteils in Abhängigkeit der Einstrahlung. Durch 

die Erfassung des Anlagenertrags in 0,1 kWh-Schritten ist ein direkter Vergleich der 

momentanen Abgabeleistung mit der momentanen Einstrahlung nicht möglich. In dieser 

Grafik sind daher die über jeweils eine Stunde summierten Erträge über dem entsprechenden 

Stundenmittelwert der Einstrahlung aufgetragen (kleine Punkte). Diese 

Einstrahlungs-Stundenmittel weisen aufgrund der Quantisierung der Ertragswerte immer 

noch eine sehr große Streuung auf. Erst die Mittelwerte innerhalb der einzelnen 

Ertragsschritte (Quadrate) lassen Aussagen zum Teillastverhalten des PV-Generators 

zu. 

spezifische AC-Leistung [W/Wp] & PR 

1.0 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

PR 

Pac-Klassenmittel 

0.0 

0 200 400 600 800 1000 

Einstrahlung Sued [W/m2] 

Bild 8.87: Spezifische Ausgangsleistung des südlichen Anlagenteils in Abhängigkeit der Einstrahlung 

(Darstellung wie in Abbildung 8.86, aber auf 1 Wp Nennleistung bezogen). Für 

dieselben Auswertepunkte ist der Anlagenwirkungsgrad (PR) aufgetragen (Dreiecke). 

Erst bei Einstrahlungswerten oberhalb von etwa 300 W/m 2 werden Anlagenwirkungsgrade 

zwischen 70 % und 80 % erreicht.


8.4.1.4 Zusammenfassung 

Die Photovoltaik-Anlage am Verwaltungsgebäude Pollmeier arbeitete im Jahr 

2003 unterbrechungs- und störungsfrei. Sie erzeugte in diesem Jahr 6156 kWh 

elektrische Energie, das entspricht einer Produktion von 802 kWh pro kWp in- 

stallierter Generatorleistung. Sie erreicht damit im sehr sonnenreichen Jahr 2003 

gerade den in der Planung angesetzten Wert der mittleren Jahreserzeugung. 

Der Anlagenwirkungsgrad, der eine Bewertung unabhängig von der Jahressum- 

me der Einstrahlung zulässt, liegt bei 69 %. Er liegt damit 5 % bis 10 % unter den 

Werten, die PV-Anlagen vergleichbarer Größe heute erreichen. Eine wesentliche 

Ursache für diesen Minderertrag ist die konstruktiv bedingte Teilverschattung 

der aktiven Solarzellenfläche durch die Falze der Trapezbleche, die als Grundla- 

ge für die Module dienen.


8.4.2 Wärmepumpe 

Einleitung 

Während der Planung wurden verschiedene Systeme zur Energieeinsparung bei 

der Lüftung betrachtet: 

• Wärmepumpe 

• Luftqualitätsregelung 

• Zu-/Abluftsystem mit Wärmerückgewinnung 

Bei dem Vergleich erzielten die Luftqualitätsregelung durch CO2- und Misch- 

gassensoren und die Wärmepumpe die günstigsten Preis-Leistungs-Verhältnisse. 

Realisiert wurde dementsprechend ein einfaches Abluftsystem mit Luftqualitäts- 

regelung in den Großraumbüros sowie einer Abluftwärmepumpe im Abluftstrang 

West zur Wärmerückgewinnung. Erwartet wurde eine jährliche Heizwärmeein- 

sparung von 17,4 MWh (Dies entspricht 13,5 % des berechneten Heizwärmebe- 

darfs) [1]. 

Einbausituation 

Die Abluft/Wasser-Wärmepumpe mit einer Nenn-Wärmeleistung von 14,8 kW 

(elektrische Leistungsaufnahme 4,8 kW) nutzt die Abluft des Abluftstrangs West 

als Wärmequelle und speist den Pufferspeicher auf dem unteren Temperaturni- 

veau. Die genaue Einbausituation ist in den beiden folgenden Grafiken (Bild 8.88 

und 8.89) dargestellt.


Bild 8.88: Screenshot der GLT Übersicht Pufferspeicher, am 19.02.2004 um 12:00 Uhr 

Bild 8.89: Screenshot der GLT Übersicht Abluft West, 19.02.2004 um 12:00 Uhr


Betriebsweise 

Es war geplant, die Wärmepumpe ganzjährig mit folgenden Regelparametern zu 

betreiben: Bei Heizbetrieb ist die untere Temperatur des Schichtenpufferspeichers 

maßgebend. Sinkt diese unter 45 ◦ C, schaltet die Wärmepumpe ein. Vorausset- 

zung ist, dass der Abluftventilator in Betrieb ist. 

Im Sommer besteht die Heizanforderung lediglich durch den Warmwasserbe- 

darf. Die Wärmepumpe schaltet ein, sobald die mittlere Speichertemperatur un- 

ter 55 ◦ C sinkt. Die Hysterese beträgt in beiden Fällen 4 K [1]. 

Diese unterschiedlichen Wärmeanforderungen lassen im Winter deutlich längere 

Betriebszeiten erwarten als im Sommer. 

Laufzeit 2002 

Das Bild 8.90 zeigt die monatliche Laufzeit der Wärmepumpe sowie die Laufzeit 

des Abluftventilators. 

Laufzeit 

700 

[h/Monat] 

500 

400 

300 

200 

100 

0 

180 

Laufzeit WP 

Laufzeit Ventilator 

ü ü 

ü 

90 

48 45 

62 

Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez 

39 

Jahr 2002 

50 

lange Laufzeiten des 

Abluftventilators in den 

Sommermonaten 

durch die Nachtlüftung 

Bild 8.90: Monatliche Laufzeit des Abluftventilators West und der Wärmepumpe (Vollständige Daten 

sind ab Mitte Februar gegeben; ein mittlerer Monat hat 720 Stunden) 

Die Auslastung der Wärmepumpe, also das Verhältnis der Zeit, in der die Wär- 

mepumpe lief, zu der Zeit, in der ein Abluftvolumenstrom zur Verfügung stand, 

ist in den Sommermonaten sehr gering und steigt im Herbst wieder an. Zurück- 

151 

212 

219


zuführen ist dies auf die geringere Wärmeanforderung im Sommer. Die Auslas- 

tung der Wärmepumpe hat einen Einfluss auf ihre Effizienz. Im Bild 8.91 zeigt 

sich dieser Einfluss deutlich. 

Leistung 2002 

In Bild 8.91 sind für das Jahr 2002 der monatliche Energieertrag, der Stromver- 

brauch und die, sich als Quotient der vorherigen Größen ergebenden, Arbeitszah- 

len dargestellt. Über den Zeitraum von März bis Dezember betrug die Arbeits- 

zahl 3,14. Über die Sommermonate (April bis einschließlich September) wurde 

lediglich eine mittlere Arbeitszahl von 2,52 erreicht. Von Oktober bis Dezember 

betrug diese 3,65. 

Stromverbrauch und gelieferte 

Wärmemenge 

3500 

[kWh/Monat] 

2500 

2000 

1500 

1000 

500 

0 

Energiemenge Wärmepumpe 

Stromverbrauch WP 

Arbeitszahl 

ä 

ä ä 

Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez 

Monatliche Arbeitszahl 2002 

Bild 8.91: Monatlicher Energieverbrauch und -ertrag, sowie die sich aus der Divison ergebene Arbeitszahl 

der Abluftwärmepumpe, im Jahr 2002 (sinnvolle Daten sind ab März gegeben) 

Die Wärmemengenzähler im gesamten Gebäude wurden Mitte Februar einge- 

setzt, so dass sich erst danach verwertbare Daten ergeben. In den Sommermona- 

ten dient die Wärmepumpe lediglich zur Bereitstellung von Warmwasser (siehe 

Betriebsweise). Sowohl der Wärmertrag, als auch der Stromverbrauch sind wäh- 

rend der Heizperiode deutlich höher. In diesem Zeitraum leistet die Wärmepum- 

pe ihren Beitrag zur Versorgung der Fußbodenheizung. 

Beachtenswert ist der Anstieg der Arbeitszahl Anfang Oktober. Zu diesem Zeit- 

4,0 

[-] 

3,0 

2,5 

2,0 

1,5 

1,0 

0,5 

Arbeitszahl


punkt wurden zwei Fehler in der Programmierung behoben: Zum einen lief die 

Ladepumpe der Wärmepumpe bei Betrieb des Abluftventilators ständig, zum 

anderen setzte sich die Wärmepumpe zwar entsprechend der Anforderungen in 

Betrieb, jedoch auch wenn kein Abluftvolumenstrom vorhanden war. 

Fehlsteuerungen 

In Bild 8.92 sind die Auswirkungen einer Fehlprogrammierung in der Gebäude- 

leittechnik dargestellt. 

Laufzeit 

WP Betrieb 

Rel. Luftfeuchte 

Lufttemperaturen 

[min/h] 

üä 

60 

40 

30 

20 

10 

0 

1 

0 

80 

[%] 

60 

50 

40 

30 

20 

30 

[ o 

C] 

10 

0 

üä 

ü 

ü 

Wärmepumpe Betrieb=1 

ü 

ü 

Rel. Abluftfeuchte vor der Wärmepumpe 

Ablufttemperatur vor der Wärmepumpe 

Ablufttemperatur nach der Wärmepumpe 

Leistung des Abluft Ventilators 

-10 

00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 24:00 

100 

[%] 

60 

40 

20 

0 

Laufzeit WP 

Laufzeit WP Pumpe 

Laufzeit Ventilator 

Bild 8.92: Betrieb der Wärmepumpe am Samstag, den 2. März 2002, sowie die sich einstellenden 

Ablufttemperaturen und Abluftfeuchte in Abhängigkeit der TAgeszeit 

Leistung Abluftventilator


An diesem Tag ist die Lüftungsanlage planmäßig von 7:00 bis 12:00 Uhr in Betrieb 

(Stellsignal Ventilator). Während der gesamten Zeit läuft auch die Wärmepum- 

pe. Dies ist zum einen an der Betriebsmeldung erkennbar, aber ebenfalls sehr 

deutlich sichtbar ist die Spreizung der Abluftemperaturen. Die Ablufttempera- 

tur nach der Wärmepumpe sinkt hier auf rund 8 ◦ C. Gegen 20:00 Uhr, die Abluft- 

anlage ist nicht mehr in Betrieb, springt die Wärmepumpe erneut an. Die Folge 

ist diesmal, dass sowohl die Lufttemperatur vor als auch nach der Wärmepum- 

pe sinkt. Durch dieses schnelle Abkühlen, ohne einen zur Verfügung stehenden 

warmen Volumenstrom, steigt die relative Luftfeuchte sprunghaft an. Es ist an- 

zunehmen, dass das ausfallende Wasser vereist. Hat die Speichertemperatur den 

Grenzwert wieder überschritten (Hysterese 4 K), schaltet sich die Wärmepumpe 

wieder ab und die Umgebungsverhältnisse stabilisieren sich langsam wieder. 

Am nächsten Tag, es steht den ganzen Tag kein Abluftvolumenstrom zur Verfü- 

gung, wiederholt sich dieser Prozess acht mal ! 

Wochengänge 

Im folgenden sind jeweils ein Wochengang der Betriebweise, Ablufttemperaturen 

und der Arbeitszahlen der Wärmepumpe einer Sommerwoche (Bild 8.93) und 

einer Winterwoche (Bild 8.94) dargestellt:


WP Betrieb 



Stromverbrauch und 

gelieferte Wärmemenge 

1 

0 

80 

[%] 

60 

50 

40 

30 

20 

30 

[ o 

C] 

20 

15 

10 

200 

[kWh/d] 

120 

80 

40 

0 

ü 

ü 

ü 


ü 

Rel. Abluftfeuchte vor der WP 

Leistung des Abluftventilators 

100 

Ablufttemperatur vor der WP 

Ablufttemperatur nach der WP 

02.06 03.06 04.06 05.06 06.06 07.06 08.06 

Datum 2002 



Arbeitszahl 

Sonntag 

Bild 8.93: Wochengang des Betriebszustandes, der Lufttemperaturen und der Arbeitszahl der 

Wärmepumpe im Juni 2002 

[%] 

60 

40 

20 

0 

5 

[-] 

3 

2 

1 

0 

Leistung Abluftventilator 

Arbeitszahl


WP Betrieb 



Stromverbrauch und 

gelieferte Wärmemenge 

1 

0 

80 

[%] 

60 

50 

40 

30 

20 

30 

[ o 

C] 

10 

0 

-10 

200 

[kWh/d] 

120 

80 

40 

0 


Rel. Abluftfeuchte vor der WP 

üü 



Leistung des Abluftventilators 

ü 

ü 

Ablufttemperatur vor der WP 

Ablufttemperatur nach der WP 

16.12 17.12 18.12 19.12 20.12 21.12 22.12 

Datum 2002 

üüüü 

ü 

Arbeitszahl 

ü 

Sonntag 

Bild 8.94: Wochengang des Betriebszustandes, der Lufttemperaturen und der Arbeitszahl der 

Wärmepumpe im Dezember 2002 

Auf Grund der längeren und kontinuierlichen Laufzeit der Wärmepumpe ist die 

Effizienz im Winter deutlich höher. Durch die geringe Wärmeanforderung und 

die niedrige Hysterese (die WP schaltet bei Unterschreitung von 51 ◦ C mittler- 

er Pufferspeichertemperatur ein und bei Erreichen von 55 ◦ C wieder aus) taktet 

die Wärmepumpe sehr oft. Dieses wiederholte Ein- und Ausschalten mindert die 

Nutzwärmeproduktion [11]. Dies zeichnet sich auch im Jahr 2003 ab. Da geplant 

ü 

100 

[%] 

60 

40 

20 

0 

5 

[-] 

3 

2 

1 

0 

Arbeitszahl 

Leistung Abluftventilator


war, die Wärmepumpe in den Sommermonaten ebenfalls zu betreiben, um den 

Warmwasserbedarf zu decken, wird im Juli 2003 die Einschalthysterese von 4 K 

auf 10 K erhöht. Bisher ist es, wahrscheinlich aufgrund der interenen Einstellun- 

gen der Wärmepumpe, nicht gelungen, eine ähnliche Effizienz wie während der 

Heizperiode zu erzielen. Ist dies auch in Zukunft nicht der Fall, sollte die Wär- 

mepumpe im Sommer außer Betrieb genommen werden. 

Laufzeit und Leistung 2003 

Zunächst ist in Bild 8.95 der Energieverbrauch und -ertrag sowie die daraus re- 

sultierende Arbeitszahl grafisch dargestellt. Auch in diesem Jahr ist die Effizienz 

der Wärmepumpe im Sommer deutlich niedriger als im Winter, wenn mehr Wär- 

me durch das Heizsystem angefordert wird. Die oben angesprochenen Fehlerkor- 

rekturen haben zu einer geringeren Laufzeit und zu einer höheren Arbeitszahl, 

in den jeweiligen Monaten und über das ganze Jahr gemittelt, geführt. In Tabelle 

8.15 sind der Wärmeertrag, der Stromverbrauch und die Laufzeit aus 2002 und 

2003 zusammenfassend aufgeführt. 

Stromverbrauch und gelieferte 

Wärmemenge 

3500 

[kWh/Monat] 

2500 

2000 

1500 

1000 

500 

0 



üüüüüü ü 

Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez 

Monatliche Arbeitszahl 2003 

Arbeitszahl 

Bild 8.95: Monatlicher Energieverbrauch und -ertrag sowie die sich aus der Divison ergebene 

Arbeitszahl der Abluftwärmepumpe, im Jahr 2003 

ü 

4,5 

[-] 

3,5 

3,0 

2,5 

2,0 

1,5 

1,0 

Arbeitszahl


Tabelle 8.15: Stromverbrauch, Wärmemenge, Arbeitszahl und Laufzeit der Wärmepumpe in 2002 

und 2003 

Strom Wärmemenge eta Laufzeit 

[kWh] [kWh] [-] [h] 

2002 2003 2002 2003 2002 2003 2002 2003 

Jan - 770 - 2860 - 3,71 - 204 

Feb - 681 - 2500 - 3,67 81 181 

Mrz 732 407 2120 1430 2,90 3,51 180 107 

Apr 369 320 980 1010 2,66 3,16 90 79 

Mai 222 109 550 280 2,48 2,56 48 20 

Jun 208 40 510 80 2,45 2,00 45 5 

Jul 296 147 760 250 2,57 1,70 62 32 

Aug 192 188 490 480 2,56 2,55 39 40 

Sep 216 145 500 410 2,32 2,83 50 33 

Okt 620 713 2180 2800 3,52 3,93 151 200 

Nov 790 614 2960 2570 3,75 4,18 212 177 

Dez 817 685 2980 2530 3,65 3,70 219 187 

gesamt 4.460 4.820 14.030 17.200 3,15 3,57 1.178 1.265 


Insgesamt hat die Wärmepumpe von April 2002 bis März 2003 18,7 MWh und da- 

mit 9,4 % vom Jahresenergieverbrauch (56,6 kWh/(m 2 · a) Fernwärme und Wär- 

mepumpe) geleistet. Die Arbeitszahl über diesen Zeitraum liegt bei 3,35. Damit 

hat die Wärmepumpe im ersten Betriebsjahr die erwartete Energiemenge gelie- 

fert, jedoch mit einem relativ hohen elektrischen Energieverbrauch. Somit wur- 

de die erwartete Arbeitszahl von 5,2 [3] nicht erreicht. Im Jahr 2002 trugen zum 

einen die oben angesprochenen korrigierten Fehlsteuerungen und zum anderen 

die kurzen nicht zusammenhängenden Laufzeiten in den Sommermonaten zu 

dieser geringen Effizienz bei. 

In Bild 8.96 ist die Abhängigkeit der Arbeitszahl von dem Quotient der Einschalt- 

vorgänge pro Woche / Laufzeit [h/Woche] aufgezeigt. Um eine Arbeitszahl über 

3 zu erreichen, sollte dieses Verhältnis möglichst unter 2,5 sein. Theoretisch wären 

also alle zusammenhängenden Laufzeiten unter 24 Minuten ineffizent.


Arbeitszahl 

5,0 

[-] 

4,0 

3,5 

3,0 

2,5 

2,0 

1,5 

1,0 

0,5 

ü 

KW 40 2002 

bis KW 10 2003 

KW 11 2003 

bis KW 38 2003 

KW 39 2003 

bis KW 5 2004 

0,0 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [1/h] 12 

Einschaltvorgänge pro Woche 

/ Laufzeit pro Woche 

Bild 8.96: Wöchentliche Arbeitszahl in Abhängigkeit der Einschaltvorgänge pro Woche/ Laufzeit 

pro Woche (Zeitraum 1.10.02 - 1.2.04) 

Bei der hier vorliegenden, primärenergetisch sehr günstigen Wärmeversorgung 

des Gebäudes ist der Einsatz einer Abluftwärmepumpe sicher nicht sinnvoll. Der 

Rahmen dieses Forschungsprojektes bietet jedoch eine gute Möglichkeit, die tat- 

sächliche Effizienz sowie die Regelung zu untersuchen und zu optimieren. 

Die Fehlsteuerungen der Wärmepumpe sind ein gutes Beispiel dafür, dass gu- 

te Konzepte und vorgesehene Energiesparmaßnahmen schnell zunichte gemacht 

werden können, wenn die technische Umsetzung nicht sorgfältig durchgeführt 

und vor allem überprüft wird. Da im Regelfall die Betriebsweise und die Ener- 

gieströme eines Gebäudes nicht entsprechend detailliert ausgewertet werden, of- 

fenbaren sich Fehler wie diese dem Betreiber im Normalbetrieb nicht. 

Es bleibt zu überprüfen, ob mit angepassten Ein- und Ausschaltkriterien der 

sommerliche Warmwasserbedarf von der Wärmepumpe gedeckt werden kann. 

Ist dies der Fall, könnte man in einigen Fällen die niedrigen Arbeitszahlen im 

Sommer hinnehmen, wenn dafür der herkömmliche Wärmeversorger im Som- 

mer stillgelegt werden kann. Im Fall Pollmeier, wo auch im Sommer die sowohl 

ökonomisch und ökologisch günstige Nahwärme aus der Holzfeuerung zur Ver- 

fügung steht, sollte die Wärmepumpe im Sommer außer Betrieb genommen wer- 

den.


8.4.3 Warmwasserbereitung 

Einleitung 

Für die Warmwasserversorgung wurden im Gebäude zwei unterschiedliche Ar- 

ten der Warmwasserbereitung realisiert. Für die Toiletten sowie die Teeküchen 

der Büros im 1. und 2. OG Nord ist jeweils ein dezentraler Durchlauferhitzer 

installiert. Der Stromverbrauch des Durchlauferhitzers im 2. OG wird separat 

erfasst und kann damit zur Auswertung des Energieverbrauchs herangezogen 

werden. 

Die Warmwasserbereitung der Toiletten und Teeküchen der Südbüros inklusi- 

ve Toiletten und Cafeteriaküche im EG erfolgt über den Schichtenpufferspeicher 

als Durchflusswassererwärmer mit Zirkulation. Insgesamt werden zwölf Hand- 

waschbecken, vier Spülen und eine Dusche mit Warmwasser versorgt. 

Die Küche der Cafeteria wurde im Juni 2002 in Betrieb genommen. Die in der Kü- 

che befindliche Spülmaschine wurde zu diesem Zeitpunkt noch mit kaltem Was- 

ser betrieben. Ab Mitte November 2003 wurde aber auf den Betrieb mit Warm- 

wasser umgestellt. 

Einbausituation der zentralen Warmwasserversorgung 

Die Einbausituation der Anlagentechnik zur zentralen Warmwasserbereitung zeigt 

Bild 8.97. Die Rückflussleitung der Zirkulation wurde nicht wie geplant in mitt- 

lerer Höhe an den Pufferspeicher, sondern durch einen externen Zirkulationsan- 

schluss an den Warmwasserabgang angeschlossen.


nicht vorhanden 

Z 1 

000 

m³ 

Z 2 

WW 2 

000 WW 1 

m³ 

Bild 8.97: Einbausituation der Warmwasserversorgung mit Zirkulation. Links: Screenshot der GLT, 

rechts: schematische Darstellung 

Beim externen Zirkulationsanschluss wird der Rücklauf der Zirkulation durch 

ein Rohr kleineren Durchmessers ein Stück in den Speicher geführt. Dort mischt 

sich das Warmwasser des Speichers mit dem Wasser aus dem Zirkulationsrück- 

lauf. Durch die Wassermengenzähler und die zugehörigen Temperaturfühler wer- 

den die Zirkulationsverluste und die Energiemengen für die Warmwasserberei- 

tung berechnet. 

Durch die Anordnung des Temperaturfühlers (WW 2) sind die berechneten Ener- 

giemengen der Warmwasserbereitung zu hoch, da das Temperaturniveau im Warm- 

wasserzulauf gegenüber der Nutztemperatur höher ist. Außerdem wird das Kalt- 

wasser, welches direkt zum Mischer fließt, ebenfalls durch den Wassermengen- 

zähler (WW) erfasst, was zu einer weiteren Verfälschung der Ergebnisse führt. 

Wassertemperaturen 

Die kleinste auslesbare Einheit des Durchflusszählers in der Kaltwasserleitung 

liegt bei 0,1 m 3 und ist damit zu groß um Tagesprofile der Warmwasserentnah- 

me zu ermitteln. An repräsentativen Arbeitstagen werden rund 200 l, also zwei 

Zählereinheiten entnommen. Teilweise kann das Entnahmeverhalten an den un- 

ten dargestellten Wassertemperaturen abgeschätzt werden. In Bild 8.98 sind die 

Wassertemperaturen der Zirkulationsleitung sowie Kaltwasser (KW) und Warm-


wasser (WW) an einem Tag dargestellt. 

Temperatur 

80 

[ o C] 

60 

50 

40 

30 

20 

Warmwasser 

Kaltwasser 

Zirkulationsvorlauf 

Zirkulationsrücklauf 

Pufferspeicher oben 

Betrieb Speicherladepumpe 

Mischertemperatur 

10 

0 

Ü Ü 

Zirkulationsbetrieb 

00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 24:00 

Tageszeit 

Bild 8.98: Tagesgang der Wassertemperaturen am 3. Juni 2003 (Dienstag) 

Die erste Entnahme fand offensichtlich gegen 5:00 Uhr statt. Dabei steigt die 

Warmwassertemperatur an, da warmes Wasser direkt aus den Speicher strömt. 

Die Temperatur im Zirkulationsvorlauf nimmt ebenfalls dieses Niveau an, weil 

die Zirkulation zu diesem Zeitpunkt noch außer Betrieb ist. Die Temperatur des 

Kaltwassers sinkt bei dieser Entnahme auf Grund des nachströmenden Wassers 

aus dem Hausanschluss. Dies tritt über den Tag verteilt mehfach auf und lässt 

somit Rückschlüsse auf die Wasserentnahme zu. 

Die Zirkulation war während dieses Tages zwischen 7:00 und 17:00 Uhr in Be- 

trieb. Nach Einschalten der Zirkulationspumpe sinken die Warmwassertempera- 

tur und die Temperatur im Zirkulationsvorlauf. Die Temperatur am Warmwas- 

sersensor ergibt sich aus der Vermischung des Wassers aus dem Speicher und 

dem Zirkulationsrücklauf im externen Zirkulationsanschluss. Die Temperatur im 

Zirkulationsvorlauf sinkt noch wesentlich stärker, da durch den Mischer zusätz- 

lich kaltes Wasser zugeführt wird. Da die Mischertemperatur auf 55 ◦ C eingestellt 

ist und das Temperaturniveau des zugeführten Warmwassers unter dieser liegt,


ist es nicht notwendig, Kaltwasser beizumischen. Dies zeigt, dass der Mischer 

Schwächen in der Regelung hat. 

Die sich während der Zirkulation einstellende, nahezu konstante Temperaturdif- 

ferenz zwischen Zirkulationsvor- und rücklauf von ca. 2 K spiegelt die Leitungs- 

verluste der Zirkulation wieder. 

Die nachfolgenden Bilder 8.99 und 8.100 zeigen die gemessenen Wassertempera- 

turen im Intervall von zwei Minuten. Alle Werte sind absteigend nach der Tempe- 

ratur des Warmwasserabgangs sortiert. Dargestellt ist eine repräsentative Woche 

im Sommer und im Winter. 

Durch die Sortierung der Messwerte nach der Warmwassertemperatur (Dauerli- 

nie) zeichnen sich verschiedene Temperaturbereiche ab. Die Kaltwassertempera- 

tur und die Temperatur im Zirkulationsvorlauf bilden im Bereich hoher Warm- 

wassertemperatur ein Plateau aus. Dieser Bereich ist im Wesentlichen auf den 

Zirkulationsbetrieb und Warmwasserentnahme ohne Zirkulation zurückzufüh- 

ren, was aus Bild 8.98 ersichtlich wird. Ist die Zirkulation ausgeschaltet, steigt 

die Kaltwassertemperatur an, da das Wasser in der Leitung „steht“ und erwärmt 

wird, die Warmwassertemperatur und die Temperatur im Zirkulationsvorlauf 

sinken ab. Auffällig ist, dass die Kaltwassertemperatur in dem sich einstellenden 

Niveau aller Wassertemperaturen am höchsten liegt. 

Temperatur 

80 

[ o C] 

60 

50 

40 

30 

20 

10 


Kaltwasser 

Warmwasser 

0 

0 20 40 60 80 100 120 140 [h] 180 

Zeitdauer 

Bild 8.99: Wassertemperaturen in der Woche vom 14. bis 20. Juli 2003. Die Messwerte sind sortiert 

nach den Warmwassertemperaturen aufgetragen


Temperatur 

80 

[ o C] 

60 

50 

40 

30 

20 

10 


Kaltwasser 

Warmwasser 

0 

0 20 40 60 80 100 120 140 [h] 180 

Zeitdauer 

Bild 8.100: Wassertemperaturen in der Woche vom 2. bis 8. Februar 2004. Die Messwerte sind 

sortiert nach den Warmwassertemperaturen aufgetragen 

Die Warmwasser- sowie die Zirkulationsvorlauftemperatur sind hauptsächlich 

abhängig von der Temperatur im Pufferspeicher (oben). Diese lag in der Som- 

merwoche im Mittel bei 57,6 ◦ C, in der Winterwoche bei 70,2 ◦ C. Die niedrige 

Speichertemperatur im Sommer ist demnach der Grund, warum die im Mischer 

voreingestellte Temperatur von 55 ◦ C nicht eingehalten werden kann. 

Die abgebildeten Messwerte der Kaltwassertemperatur haben deutliche Unter- 

grenzen, aus denen man Rückschlüsse auf die tatsächliche Temperatur des direkt 

aus dem Hausanschluss strömenden Wassers ziehen kann. Im Sommer liegen 

diese Temperaturen demnach bei etwa 15 ◦ C, in Winter bei 9 ◦ C. 

Aus hygienischer Sicht sollten Wassertemperaturen zwischen 30 und 50 ◦ C we- 

gen der Gefahr der Legionellenbildung verminden bzw. möglichst gering gehal- 

ten werden. Die aus den Bildern 8.99 und 8.100 ersichtlichen Zeiten, in denen 

die Wassertemperaturen des Systems in diesem Bereich liegen, sind bedenklich. 

In der abgebildeten Sommerwoche liegen die Warmwassertemperaturen und die 

Temperaturen im Zirkulationsvorlauf bis auf wenige Stunden fast durchgängig 

unter 50 ◦ C. Aus Bild 8.98 ist ersichtlich, dass die Temperaturen an diesem Ar- 

beitstag etwa 12 Stunden in diesem kritischen Bereich liegen.


Energieverbrauch 

Im Bild 8.101 ist der monatliche Gesamtenergieverbrauch der zentralen Warm- 

wasserbereitung, getrennt nach Energieverbrauch für die Bereitung und dem Zir- 

kulationsverlust sowie der monatliche Warmwasserverbrauch dargestellt. Im Ab- 

schnitt Einbausituation wurde auf die Anordnung der Wassermengenzähler und 

der zugehörigen Temperatursensoren sowie der daraus resultierenden Folgen für 

den gemessenen Energieverbrauch eingegangen. Zu beachten ist demnach, dass 

die abgebildeten Werte nur annähernd den tatsächlichen Energieverbrach wie- 

dergeben. Eine Fehlerquote kann nicht abgeschätzt werden. 

[kWh/Monat] 


600 

400 

300 

200 

100 

0 

Energieverbrauch Warmwasserbereitung 

Zirkulationsverluste 

Warmwasserverbrauch 

0 

05/02 09/02 01/03 05/03 09/03 01/04 

[m 3 /Monat] 

Bild 8.101: Monatlicher Energie- und Wasserverbrauch der zentralen Warmwasserbereitung (Zirkulationsleitung) 

In den ersten drei Monaten des Messzeitraums lag, wie schon in der Einleitung 

erwähnt, der Energie- sowie der Warmwasserverbrauch gegenüber den restli- 

chen Monaten auf niedrigerem Niveau, da die Küche der Cafeteria noch nicht in 

Betrieb war. Die zweiwöchigen Betriebsruhen im Juli 2002 und August 2003 sind 

in der Grafik ebenfalls zu erkennen. Deutlich wird, dass der Energieverbrauch 

tendenziell abhängig vom Warmwasserverbrauch ist. 

Im August 2002 wurde für einen der zwei Durchlauferhitzer ein Elektrozähler in- 

stalliert. Ein Wasserzähler ist für diesen Durchlauferhitzer nicht vorhanden, da- 

her ist der Wasserverbrauch nicht messbar. Mit den technischen Daten aus dem 

Datenblatt des Durchlauferhitzers lässt sich der ungefähre Wasserverbrauch er- 

14 

10 

8 

6 

4 

2 

Warmwasserverbrauch


rechnen. In [22] ist eine Nennleistung von 4,4 kW sowie eine Warmwasserleistung 

bei ∆t = 25 K von 2,6 l/min zu entnehmen. Über die Nennleistung können die Be- 

triebszeiten und aus der Warmwasserleistung die entnommenen Wassermengen 

berechnet werden. Aus diesen Angaben ergibt sich ein rechnerischer Aufwand 

von 28,21 kW/m 3 . 

Der ab diesem Zeitpunkt angefallene monatliche Stromverbrauch sowie die be- 

rechneten Wassermengen sind in Bild 8.102 aufgezeigt. 

Stromverbrauch 

12 

[kWh] 

8 

6 

4 

2 

0 

0,43 

0,35 [m3 ] 

0,28 

0,21 

0,14 

0,07 

0,00 

05/02 10/02 03/03 08/03 01/04 

Bild 8.102: Monatlicher gemessener Energieverbrauch der dezentralen Warmwasserbereitung 

(Durchlauferhitzer) und die berechneten Wassermengen 

Das Fehlen der Werte von Mai bis August 2003 ist auf einen Defekt des Durch- 

lauferhitzers zurückzuführen. Der mittlere monatliche Stromverbrauch lag wäh- 

rend des Messzeitraums bei 6,7 kWh/Monat (Monate mit Verbrauch = null sind 

nicht mit berücksichtigt) bei einer mittleren Betriebszeit von etwa 1,5 h/Monat. 

Der Wasserverbrauch kann mit 0,2 m 3 /Monat für eine Entnahmestelle angegeben 

werden. 

Die nachfolgende Tabelle 8.16 stellt die zwei installierten Warmwasserbereitungs- 

systeme während des Messzeitraums von März 2002 bis Dezember 2003 gegen- 

über. Der Primärenergiefaktor der zentralen Warmwasserbereitung ist dabei mit 

1, der der dezentralen mit 3 angenommen. Für die fehlenden monatlichen Energie- 

und Wasserverbrauchswerte des Durchlauferhitzers sind die Mittelwerte aus den 

Monaten mit den vorhandenen Werten angesetzt. Der Wirkungsgrad des dezen- 

Rechn. Wasserverbrauch


tralen Warmwasserbereiters ist mit 100 % festgelegt. 

Tabelle 8.16: Energetischer Vergleich der Warmwasserbereitungssysteme für den gezeigten 

Messzeitraum von März 2002 bis Januar 2003 

Warmwasser- Zentral Dezentral 

bereitung (Zirkulation) (Durchlauferhitzer) 

Nutzenergie [kWh] 8.600,0 155,6 

Primärenergiefaktor 

[-] 1 3 

Primärenergie [kWh] 8.600,0 466,8 

Warmwasserverbrauch 

[m 3 ] 125,1 5,5 

Primärenergie 

pro m 3 [kWh/m 3 ] 68,75 84,72 

Bekannt ist, dass der Einsatz von Warmwasserbereitungssystemen mit Zirkula- 

tionsleitungen auf Grund der ständig vorhandenen Zirkulationsverluste erst ab 

einer bestimmten Mindestmenge entnommenen Wassers sinnvoll ist. Das Bild 

8.103 zeigt grafisch den primärenergetischen Vergleich beider Systeme und die 

Warmwassermenge, bei der eine Warmwasserbereitung mit Zirkulationsleitung 

gegenüber einer mit Durchlauferhitzern vorzuziehen ist. 

Die aufgetragenen Werte für die zentrale Warmwasserbereitung sind Mittelwer- 

te eines Jahres im Zeitraum von August 2002 bis Juli 2003 (vgl. Bild 8.101). Der 

Zirkulationsverlust ist als fixer Wert berücksichtigt. Der energetische Aufwand 

für die zentrale und dezentrale Warmwasserbereitung sind als lineare variable 

Größen aufgetragen.


[kWh/Monat] 

Primärenergie 

800 

600 

500 

400 

300 

200 

100 

Durchlauferhitzer 

Warmwasser 

Zirkulation 

0 1 2 3 4 5 6 [m3 0 

/Monat] 8 

Warmwassermenge 

Bild 8.103: Primärenergetischer Vergleich beider Warmwasserbereitungssysteme 

Die Grafik zeigt, dass beim Vergleich dieser zwei Systeme ab einer entnommenen 

Wassermenge von 4 m 3 /Monat ein Warmwasserbereitungssystem mit Zirkulati- 

on kleinere Energieverbrauchswerte liefert. Dieses Ergebnis ist aber äußerst kri- 

tisch zu betrachten, da alle Werte mit einer hohen Fehlerquote in die Rechnung 

eingehen. 

Die Werte des Durchlauferhitzers wurden ausschließlich berechnet. Dabei liegt 

zu Grunde, dass das Wasser um 25 K erwärmt wird. Ob das entnommene Wasser 

des dezentralen Systems auf dem gleichen Temperaturniveau liegt, wie das der 

zentralen Warmwasserbereitung, konnte nicht geprüft werden. 

Die Speicherverluste wurden bei dieser Rechnung nicht beachtet. Diese sind er- 

heblich und müssen differenziert zwischen Sommer und Winter betrachtet wer- 

den. Während der Heizperiode teilen sich diese auf in Verluste der Heizanlage 

und Verluste der Warmwasserbereitung. Außerhalb der Heizperiode müssen die 

Speicherverluste komplett der Warmwasserbereitung zugeschrieben werden. 

Durch die Einbausituation der Wassermengenzähler und Temperatursensoren 

entstehen die zuvor schon beschriebenen Messfehler unbekannter Höhe. Klar ist 

nur, dass die gemessenen Werte zu hoch sind.


8.4.4 Komfortaspekte und thermische Behaglichkeit 

8.4.4.1 Einleitung 

Durch die stationäre Messdatenerfassung werden, das Raumklima betreffend, 

nur wenige Größen erfasst: Es gibt einen Temperaturfühler pro 500 m 2 Büroflä- 

che, einen CO2-Sensor im Abluftkanal jeden Bürobereichs und die relative Luft- 

feuchte wird einmal vor der Wärmepumpe im Kanal gemessen. 

Da es von einigen Mitarbeitern Klagen über Zugerscheinungen gab, wurde im 

Frühjahr 2003 eine Komfortmesseinrichtung u.a. mit Lufttemperatur- und Luft- 

geschwindigkeitssensoren in unterschiedlichen Höhen jeweils eine Woche an vier 

unterschiedlichen Arbeitsplätzen eingerichtet. Es sollte nun möglich sein, die Ein- 

flüsse der raumlufttechnischen Anlage und der zusätzlichen Fensterlüftung auf 

die thermischen Bedingungen am Arbeitsplatz darzustellen und mittels Mess- 

werten und normativ vorgegebenen Grenzwerten, bzw. Behaglichkeitsfeldern zu 

bewerten. Im Folgenden werden die Ergebnisse dokumentiert und diskutiert. 

Im Folgenden werden die Ergebnisse dokumentiert und diskutiert. 

8.4.4.2 Abluftanlage und Regelung 

Für die Abluftanlage gibt es drei prinzipiell unterschiedliche Betriebsweisen, wel- 

che an der Bedienoberfläche der GLT (Bild 8.104) erläutert werden. 

1. Bedarfsregelung 

Während der Nutzungszeit wird die Anlage bedarfsgeregelt. Der Abluftventila- 

tor läuft druckgeregelt, d. h. er baut den voreingestellten Solldruck im Kanal auf. 

Der Volumenstromregler (VSR) regelt die dem Raum entzogene Abluftmenge. 

Am Beispiel der GLT Oberfläche (Bild 8.104) sei ein Solldruck von 180 Pa vorge- 

geben. Das Stellsignal des VSR im 1. OG West steht auf 23 %, woraufhin sich ein 

Volumenstrom von 530 m 3 /h einstellt. Die Öffnung des VSR wiederum wird be- 

darfsabhängig geregelt. Als Regelgröße wird bei dieser Anlage der CO2-Gehalt 

im Abluftkanal jedes Bürobereichs herangezogen (Momentanwert im Beispiel: 

586 ppm). Die CO2-Konzentration ist ein Indikator für die vom Menschen abge- 

gebenen Körpergerüche und die ausgeatmete Luft [23]. Alternativ steht im Ab- 

luftkanal ein Mischgassensor zur Regelung zur Verfügung. Von diesem wird eine


relative Mischgaskonzentration (z.B. Küchendunst, Reinigungsmittel, menschli- 

che Ausdünstungen und Tabakrauch) gemessen. 

Bild 8.104: Screenshot der GLT Oberfläche „Abluft West“ am 19.02.04 um 12:00 Uhr 

In Bild 8.105 ist der Regelkreis nach CO2 dargestellt. Der Sollwert wird in linearer 

Abhängigkeit der Außentemperatur berechnet. Die Kennlinie ist in der GLT vom 

Nutzer einstellbar. Momentan werden in den Südbüros bei -12 ◦ C 1000 ppm und 

bei +20 ◦ C 500 ppm CO2-Gehalt zugelassen. Diese Regelung beabsichtigt geringe 

Luftwechselraten bei niedrigen Außentemperaturen um Lüftungswärmeverluste 

zu minimieren. Zudem sinkt das Zugluftrisiko, wenn bei niedrigen Außentem- 

peraturen die Luftwechselrate gering ist.


CO-Sollwert 

2 

2. Spülbetrieb 

Proportionalregler 

Stellsignal Volumenstromregler 

(VSR) 

CO-Istwert 

2 

Zuluft 

CO-Sensor 

2 

Volumenstrom 

Bild 8.105: Regelkreis Lüftung 

Störgröße, 

CO-Emissionen 

2 

Raum 

CO-Gehalt 

2 

Morgens zwischen 6:30 und 7:30 Uhr läuft die Anlage im Spülbetrieb. In dieser 

Zeit läuft der Ventilator ebenfalls druckgeregelt, allerdings ist der VSR unabhän- 

gig vom CO2-Gehalt, zu 100 % auf. Mit dem sich einstellenden, erhöhten Ab- 

luftvolumenstrom soll der während der Nacht unbelüftete Bürobereich für kurze 

Zeit „durchspült“ werden. 

3. Nachtlüftung 

Im Sommer soll das Gebäude mittels Nachtlüftung entwärmt werden. Diese Be- 

triebsweise stellt sich ein, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind: 

Im Zeitprogramm ist die Nachtlüftung aktiviert und die Raumtemperatur über- 

schreitet einen einstellbaren Grenzwert und die Außentemperatur unterschreitet 

einen voreingestellten Grenzwert nicht und die Differenz zwischen beiden hat 

mindestens eine einstellbare Größe. 

Bei der Nachtlüftung läuft der Ventilator druckunabhängig auf 100 %, der VSR 

ist ebenfalls ganz offen und zusätzlich öffnet sich die Bypassklappe im Kanal. 

Der Bypass wird benötigt, um die bedarfsgerechte Regelung zu ermöglichen. Der 

Volumenstromregler (VSR) ist auf eine Mindestgeschwindigkeit im Kanal ange- 

wiesen. Diese wird durch den verkleinerten Kanalquerschnitt in diesem Bereich 

erzeugt. Um während der Nachtlüftung einen möglichst hohen Volumenstrom 

zu fördern ist jedoch ein großer Querschnitt nötig, welcher durch die Öffnung


der Bypassklappe erreicht wird. 

Bild 8.106: Abluftkanal mit Bypass 

Von Interesse für die vorgenommenen Messungen war, ob und wie die Luftge- 

schwindigkeit im Raum von den gefahrenen Volumenströmen abhängt. Daher 

wurden folgende Einstellvarianten gefahren, um verschiedene Volumenströme 

zu erreichen: 

• Lüftung aus 

• CO2-abhängige Regelung 

• Spülbetrieb, Solldruck auf 100 Pa 

• Spülbetrieb, Solldruck auf 200 Pa 

• Nachtlüftung 

8.4.4.3 Die temporäre Messeinrichtung 

Mittels zweier mobiler Datenlogger wurden 10 Messwerte als Momentanwerte 

im Intervall von 10 Sekunden, bzw. 1 Minute (Luftgeschwindigkeiten) erfasst 

(siehe auch Bild 8.107). 

CO2 - Messwertgeber (1) IR-spektroskopischer Sensor, CO2-Konzentration der 

Luft in ppm (parts per million)


Operative Temperatur (2) Der hier verwendete Sensor bildet durch Form, Far- 

be und möglicher Orientierung den menschlichen Körper ab. Laut Herstelleran- 

gaben können die ermittelten Werte (in ◦ C) für die Berechnung des PMV-Index 

verwendet werden [21]. 

Globe Temperatur (3) Thermometer (Pt100) im Inneren einer schwarzen Hohlku- 

gel ( ◦ C) [16]. Nach DIN 1946 kann auch ein Globe Thermometer zur Bestimmung 

der operativen Temperatur benutzt werden. 

Lufttemperatur (4) Pt100 Sensor mit einem luftdurchströmbaren Zylinder aus 

Aluminiumfolie 

Wet Bulb Temperatur (5) Natürlich belüftetes Feuchtthermometer, ein mit einem 

feuchten „Strumpf“ überzogenes Thermometer. Durch Verdunstung, welche bei 

geringer Luftfeuchte und erhöhter Luftgeschwindigkeit beschleunigt wird, kühlt 

das Thermometer ab. Die Einheit ist ebenfalls ◦ C. 

Relative Luftfeuchte (6) Bei der Messung der Feuchte ist das Temperaturgleich- 

gewicht zwischen Sensor und Umgebung von großer Bedeutung. Bei schnellen 

Veränderungen der Luftemperatur, bereits ab ± 1 K, können erhebliche Messfeh- 

ler auftreten. 

Luftgeschwindigkeit und Temperatur (7/8) Richtungsunabhängige Hitzdrahta- 

nemometer


(1) 

(2) 

(3) 

(4) (5) 

(6) 

(7) 

(8) 

0,50m 

0,50 m 

0,10 m 

Bild 8.107: Aufbau der verwendeten Messeinrichtung: (1) CO2-Sensor, (2) operative Raumtemperatur, 

(3) mittlere Strahlungstemperatur, (4) Raumlufttemperatur, (5) Feuchttemperatur, 

(6) rel. Luftfeuchte, (7) Luftgeschwindigkeit und Temperatur OBEN, (8) Luftgeschwindigkeit 

und Temperatur UNTEN 

Die EN ISO 7726 Umgebungsklima - Instrumente und Verfahren zur Messung 

physikalischer Größen [14] gibt Empfehlungen für Messhöhen (Tabelle 8.17). 

Tabelle 8.17: Empfohlene Höhe der Messwertaufnehmer bei der Messung von Klimagrößen nach 

EN ISO 7726 2002-04 [14] 

Anordnung der Messwertaufnehmer Sitzend Stehend 

Kopfhöhe 1,1 m 1,7 m 

Unterleibhöhe 0,6 m 1,1 m 

Fußknöchelhöhe 0,1 m 0,1 m 

Es standen zwei Hitzdrahtanemometer zu Luftgeschwindigkeits- und Tempera- 

turmessungen zur Verfügung. Um eine deutliche Schichtung zu erhalten, wurden 

diese in den Höhen 0,10 m und 1,10 m eingerichtet. 

Die auf die Messdaten einflußnehmenden Randbedingungen wie Außentempe- 

ratur, Außenfeuchte, Ventilator Stellsignale und Luftvolumenströme wurden par- 

allel von der stationären Messdatenerfassung dokumentiert. Im Anhang sind alle 

Ergebnisse jeweils für jeden Messzeitraum und Messort unkommentiert, grafisch


dargestellt. 

Die Fensteröffnungszeiten wurden von den Nutzern dokumentiert. 

Messzeiträume und Standorte 

Über die bereits vorgestellten Wanddurchlässe strömt die Außenluft direkt in 

den Raum. Das Auftreten von Zugerscheinungen ist umso größer, je kälter die 

Außenluft ist, die in den Raum kommt. Die Messungen wurden allerdings nicht 

bei extrem niedrigen Außentemperaturen am Tag durchgeführt. Um die Auswir- 

kungen möglichst niedriger Außentemperaturen zu untersuchen, wurde die Lüf- 

tungsanlage auch nachts betrieben. Entsprechend der Anforderungen war auch 

die Heizung nachts freigegeben, so dass sich zumindest von der Haustechniksei- 

te Tagbedingungen einstellen konnten. 

Insgesamt wurden vier Wochen an unterschiedlichen Standorten (Bild 8.108) ge- 

messen. In der letzten Woche fiel ein Datenlogger aus, daher liegen einige Werte 

nur bis zum 18.04.2003 vor. 

Bild 8.108: Standorte der Messapparatur in den 4 Messwochen im 1., bzw. 2. OG Süd und die 

Lage des Temperatursensors der stationären Messwerterfassung 

(1) 24.03.2003 - 30.03.2003 1. OG Süd, nahe Schreibtisch und Fassade 

(2) 01.04.2003 - 08.04.2003 1. OG Süd, Gang nahe Abluftansaugung 

(3) 08.04.2003 - 15.04.2003 2. OG Süd, Gang nahe Abluftansaugung 

(4) 15.04.2003 - 22.04.2003 2. OG Süd, am Arbeitsplatz


8.4.4.4 Vergleich stationärer und temporärer Messwerte 

Mittels der durchgeführten Messungen können die kontinuirlich erfassten Mess- 

werte abgeglichen werden und so ihre Aussagekraft überprüft werden. 


Zur Erfassung der Raumtemperatur eines Großraumbüros (ca. 500 m 2 ) wird ein 

Ni 1000 Sensor in Unterputzausführung an einer Betonwand verwendet, die Lage 

ist in Bild 8.108 eingezeichnet. 


27 

[ o 

C] 

25 

24 

23 

22 

21 

20 

ä 

Raumlufttemperatur (4) 

stationäre Raumtemperatur 

19 

24.03 25.03 26.03 27.03 28.03 29.03 30.03 31.03 

Datum 

Bild 8.109: Zwei-Minuten-Mittelwerte der Trockentemperatur (4) im Vergleich mit der stationären 

Temperatur, Montag 24.03 - Sonntag 30.03.2003 

In Bild 8.109 sind die gemessenen Werte dieses Sensors mit denen des Trocken- 

thermometers der Messeinrichtung verglichen. 

Auffällig ist, dass das fest installierte Thermometer wesentlich träger auf Tempe- 

raturschwankungen reagiert und die Amplituden deutlich geringer ausfallen. Im 

Tagesmittel beider Fühler hingegen ergeben sich nur wenig Abweichungen (hier 

nicht dargestellt). Für dieses Verhalten gibt es offensichtliche Gründe: Die Luft- 

temperatur nahe der Fassade ist durch Fensteröffnungen, Sonneneinstrahlung 

und Transmission größeren Schwankungen unterworfen. Es liegt jedoch eben- 

falls nahe, dass durch die Montage direkt auf der Betonwand von dem Sensor


ein relativ hoher Anteil der Bauteiltemperatur miterfasst wird. Dies wird an der 

zeitlichen Verschiebung der beiden Temperaturverläufe deutlich. 

Für die Langzeitmessung hat dies folgende Konsequenzen: Bei Mittelwertbildun- 

gen über mindestens einen Tag wird die mittlere Raumtemperatur relativ treffend 

wiedergegeben. Im Mittel, über die in Bild 8.109 dargestellte Woche, liefert der 

Unterputzfühler einen Wert von 23,19 ◦ C, der temporäre Sensor 23,16 ◦ C. Die für 

den Sommerfall interessante Betrachtung der Übertemperaturgradstunden wird 

ein moderates Ergebnis liefern, obwohl in großen Teilen des Büros deutlich hö- 

here Temperaturen vorliegen können. 

Im Juli 2003 wurden die Unterputzfühler der Büros in Aufputzfühler umgerüstet, 

um den Abstand und damit die Entkopplung von der Wand etwas zu vergrößern. 

Referenzmessungen nach dem Umbau wurden noch nicht durchgeführt. 

CO2-Gehalt 

Der CO2-Gehalt wird im Abluftkanal ermittelt. Im folgenden werden diese Werte 

mit denen der temporären Messeinrichtung der 1. Messwoche verglichen. Die ge- 

glätteten Kurven stellen den Verlauf der Durchschnittswerte über ein bestimmtes 

Intervall dar. Werden beispielsweise 2-Minuten-Werte über 720 Punkte geglättet, 

gibt der jeweilige Wert den Durchschnitt über 24 Stunden (12 Stunden zurück 

und 12 Stunden vor) an. 

In diesem Büro arbeiten etwa 20 Personen, also etwa eine Person pro 25 m 2 Bü- 

rofläche. Dies entspricht einer eher geringen Belegungsdichte. Der Einfluss der 

Personenbelegung auf den CO2-Gehalt wird in Bild 8.110 sehr gut deutlich.


CO2 −Gehalt 

750 

[ppm] 

650 

600 

550 

500 

450 

400 

CO2−Raum 

CO2−Kanal 

CO2−Kanal, geglättet 

CO2−Raum, geglättet 

über 720 Messpunkte 

350 

300 

Mo Di Mi Do Fr Sa So 

24.03 25.03 26.03 27.03 28.03 29.03 30.03 31.03 

Datum 

Bild 8.110: Zwei-Minuten-Mittelwerte des CO2-Gehalts im Raum im Vergleich mit den im Abluftkanal 

gemessenen Werten, Montag 24.03 - Sonntag 30.03.2003 

Um 8:00 Uhr morgens steigt der Gehalt sprunghaft an. An allen Tagen ist ein 

Einbruch um die Mittagszeit zu beobachten. Am Freitag arbeiten weniger Men- 

schen, am Samstag arbeitet in diesem Büro niemand und durch den dennoch ge- 

förderten Außenluftvolumenstrom sinkt der CO2-Gehalt. Am Sonntag scheinen 

Personen im Raum gewesen zu sein. 

Die grobe Auflösung der stationären Messwerterfassung, auch bei der relativen 

Luftfeuchte in Bild 8.111 zu beobachten, ist auf die voreingestellte Priorität des 

Messwertes zurückzuführen. Die Daten werden mittels eines M-Bus übertragen. 

Ist das Datenaufkommen hoch, werden die Abfragen der Messwerte mit niedri- 

gen Prioritäten zurückgestellt. 

Beide Verläufe stimmen qualitativ gut überein. Quantitativ ergibt sich eine na- 

hezu konstante Differenz der über einen Tag geglätteten Werte von ca. 80 ppm. 

(Für die folgenden drei Wochen an unterschiedlichen Standorten zeigt sich diese 

Tendenz ebenfalls.) Die Messungen beider Sensoren sind mit einer Messunge- 

nauigkeit von ± 40 ppm, bzw. ± 20 ppm behaftet, was die Erklärung für die 

Unterschiede sein könnte. 

Die unterschiedlichen Messorte spielen bei dieser Betrachtung ebenfalls eine Rol- 

le. Während der im Kanal gemessene Wert die gesamte Luftqualität des Bürobe- 

ä


reichs abbildet, misst der Sensor im Raum nur an einer Stelle. 

Aus der bleibenden Differenz beider Sensoren kann keine negative Auswirkung 

auf die Regelung abgeleitet werden. 

Die absoluten Werte (von 400 bis 700 ppm) liegen im für Büroräume akzeptablen 

Bereich. Der Grenzbereich liegt nach Pettenkofer bei 1000 bis 1500 ppm [8]. 

Am Samstag und Sonntag erreicht zumindest der temporäre Sensor Werte im Be- 

reich des CO2-Gehalts der Außenluft (350 ppm bis 400 ppm). An beiden Tagen 

wurde nahezu konstant mit einer Luftwechselrate von 0,7 h −1 gelüftet (siehe An- 

hang A). 

Relative Raumluftfeuchte 

Auch bei den im Raum und im Abluftkanal gemessen Werte der relativen Luft- 

feuchte läßt sich ein nahezu paralleler Verlauf beobachten (Bild 8.111). 

relative Luftfeuchte 

50 

[%] 

40 

35 

30 

25 

20 

15 

10 

Woche 1 

Woche 2 

rel. Feuchte Kanal 

rel. Luftfeuchte Raum 

Woche 3 

24.03 27.03 30.03 02.04 05.04 08.04 11.04 14.04 17.04 

Datum 2003 

Bild 8.111: Zwei-Minuten-Mittelwerte der rel. Luftfeuchte im Raum im Vergleich mit den im Abluftkanal 

gemessenen Werten 

Die hier miteinander verglichenen Messwerte werden allerdings an unterschied- 

lichen Positionen gewonnen: Die Feuchte im Raum an den in Bild 8.108 ver- 

zeichneten Standorten. Der Feuchte-Sensor im Kanal befindet sich kurz vor dem


Abluftventilator (siehe Bild 8.104). Dem entsprechend wird ein Luftgemisch aus 

zwei Bürobereichen (1. und 2. OG Süd), den jeweiligen Toiletten sowie der Abluft 

aus dem Atrium und der darin befindlichen Cafeteria gemessen. Die gemessene 

Feuchte im Kanal kann also nur indirekt Hinweise auf die rel. Feuchte im Büro 

geben. Die mittleren Abluft- und Raumtemperaturen liegen auf gleichem Niveau, 

wobei die Raumlufttemperatur stärkeren Schwankungen unterworfen ist. 

Auffällig ist, dass an fast 95 % des Messzeitraumes die relative Luftfeuchte im 

Raum unter 30 % liegt. Nach [23] liegt die obere Grenze des Feuchtegehalts für 

die Behaglichkeit bei 65 % rel. Feuchte (11,5 g Wasser je kg trockene Luft). Für die 

untere Grenze liegen keine gesicherten Werte vor, es können aber für die Behag- 

lichkeit 30 % gelten, wobei gelegentliche Unterschreitungen vertretbar sind. Die 

30 % gelten weitgehend unabhängig von der Temperatur. 

Es ist jedoch bekannt, dass Schädigungen der Schleimhäute der Atmungsorgane 

bei längerfristigem Unterschreiten der relativen Luftfeuchten von 30 % auftreten 

können und damit das Infektionsrisiko steigt [8]. 

Im Weiteren wird untersucht, welchen Einfluss die Feuchte außen auf die rel. 

Luftfeuchte innen hat. Um die Innenfeuchte mit der Außenfeuchte vergleichen zu 

können, muss der Wassergehalt in g Wasser pro kg trockener Luft bestimmt wer- 

den, also der Einfluss der Temperatur berücksichtigt werden. Die relative Feuchte 

allein gibt noch keine Auskunft über den absoluten Wassergehalt. 

20 ◦ C warme Luft kann beispielsweise maximal 14,89 g/kg Wasser aufnehmen 

(rH=100 %). Luft mit einer Temperatur von 0 ◦ C hingegen hat bei rH=100 % eine 

absolute Feuchte von 3,82 g/kg 

Anhand der durch die Wetterstation auf dem Dach des Forschungsgebäudes er- 

mittelte Außentemperatur und Außenfeuchte, kann der absolute Feuchtegehalt 

innen mit dem der Außenluft verglichen werden. In Bild 8.112 sind die Tagesmit- 

telwerte der absoluten Innen- und Außenfeuchte über die Zeit dargestellt.


Wassergehalt der Luft 

9 

[g/kg] 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

Woche 1 Woche 2 Woche 3 

ß 

ß 

Wassergehalt innen 

Wassergehalt außen 

1 

24.03 27.03 30.03 02.04 05.04 08.04 11.04 14.04 17.04 

Datum 

Bild 8.112: Tagesmittelwerte der absoluten Feuchte außen, ermittelt aus den Daten der Wetterstation 

und Tagesmittelwerte der absoluten Feuchte innen, ermittelt über die temporären 

Messungen 

Wie die Auswertung zeigt, liegen die beiden Kurven über den gesamten Mess- 

zeitraum nahe beieinander. 

Aufgrund der einströmenden, unkonditionierten Außenluft und der in Büro- 

gebäuden überlicherweise geringen internen Feuchteproduktion, ist die Innen- 

feuchte vom Wassergehalt außen abhängig (siehe auch Bild 8.113). Im Messzeit- 

raum war die absolute Feuchte der Außenluft ebenfalls gering. Ein Unterschied 

von 1 g Wasserdampf (in diesem Temperaturbereich) bedeutet etwa 4-6 % Unter- 

schied der rel. Feuchte. In Bild 8.113 ist nocheinmal die Abhängigkeit der Innen- 

feuchte von der Außenfeuchte dargestellt:


Absolute Feuchte innen 

9 

[g/kg] 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

ß 

Absolute Feuchte innen 

1 

1 2 3 4 5 6 7 [g/kg] 9 

Absolute Feuchte außen 

Bild 8.113: Stundenmittelwerte der absoluten Feuchte innen in Abhängigkeit der absoluten 

Feuchte außen über den gesamten Messzeitraum 

Bei höheren absoluten Feuchten außen liegt die abs. Feuchte innen etwas darun- 

ter. Bei geringeren abs. Feuchten außen liegt die abs. Feuchte im Raum deutlich 

über dieser. Das Gebäude reagiert also träge auf Veränderungen der Außenfeuch- 

te. Über Sorptionsvorgänge im Gebäude können keine abschließenden Aussagen 

gemacht werden. Die auftretenden zu geringen relativen Feuchten innen sind 

jedoch eindeutig auf die Trockenheit der Außenluft (und die geringe Feuchtepro- 

duktion innen) während der Messungen zurückzuführen. 

Um das Feuchteverhalten im Raum etwas detallierter zu untersuchen, ist in Bild 

8.114 die ermittelte Feuchte in Verbindung mit dem Abluftvolumenstrom an zwei 

Tagen dargestellt.


Volumenstrom 

rel. Luftfeuchte 

Wassergehalt der Luft 

1500 

[m 3 

/h] 

1000 

750 

500 

250 

0 

30 

[%] 

26 

24 

22 

20 

5,5 

[g/kg] 

4,5 

4,0 

3,5 

3,0 

2,5 

2,0 

ü 

V Kanal 

ß 

ü 

rel. Innenfeuchte 

Absolute Feuchte Außen 

Absolute Feuchte Innen 

ß 

12.04.2003 00:00 

12.04.2003 02:00 

12.04.2003 04:00 

12.04.2003 06:00 

12.04.2003 08:00 

12.04.2003 10:00 

12.04.2003 12:00 

12.04.2003 14:00 

12.04.2003 16:00 

12.04.2003 18:00 

12.04.2003 20:00 

12.04.2003 22:00 

13.04.2003 00:00 

13.04.2003 02:00 

13.04.2003 04:00 

13.04.2003 06:00 

13.04.2003 08:00 

13.04.2003 10:00 

13.04.2003 12:00 

13.04.2003 14:00 

13.04.2003 16:00 

13.04.2003 18:00 

13.04.2003 20:00 

13.04.2003 22:00 

Tageszeit am 12.04 und 13.04.2003, Samstag und Sonntag 

Bild 8.114: Abluftvolumenstrom des 2. OG Süd (mit einem Raumvolumen von ca. 1500 m3 ), 2- 

Minuten-Werte der absoluten Feuchte innen und außen, sowie der rel. Raumluftfeuchte 

am 12. und 13. April 2003 (Samstag und Sonntag) 

Da es sich um ein Wochenende handelt, waren die Fenster geschlossen. Die Lüf- 

tungsanlage lief über Nacht mit nahezu konstantem Volumenstrom. 

Während ein Luftaustausch stattfand, Samstag morgen von 6:30 bis 7:30 Uhr, in 

der Nacht zum Sonntag und Sonntag von 17:30 bis 20:00 Uhr, orientiert sich die 

Innenfeuchte an der äußeren Feuchte. In allen Fällen sinkt sie, da es draußen 

absolut gesehen trockener ist. In den Zeiten, in welchen nur ein sehr geringer, 

oder gar kein Luftaustausch stattfand, steigt die Innenfeuchte langsam an. 

Auch hier zeigt sich, dass die problematische niedrige Innenfeuchte auf die extre- 

me Trockenheit außen zurückzuführen ist. Wie in Büros üblich, findet im Raum 

ß 

ß 

ß


nahezu keine Feuchteproduktion statt. Zudem ist die Personenbelegung mit 15- 

20 Personen pro 500 m 2 sehr niedrig. Da eine Konditionierung der Außenluft 

über die Lüftungsanlage nicht möglich ist, müsste die Raumluft dezentral be- 

feuchtet werden, um eine „behagliche“ Raumluftfeuchte zu erreichen. 

rel. Feuchte innen 

80 

[%] 

60 

50 

40 

30 

20 

rel. Feuchte innen 

ä 

untere Grenze der rel. 

Feuchte im Abluftkanal 

10 

0 2 4 6 8 10 12 [g/kg] 16 

ä 

absolute Feuchte außen 

Bild 8.115: Rel. Abluftfeuchte im Bereich West in Abhängigkeit der absolute Feuchte der Außenluft 

über den gesamten Projektzeitraum, Tagesmittelwerte 

Der Einfluss der absoluten Feuchte der Außenluft auf die rel. Feuchte im Abluft- 

kanal ist in Bild 8.115 zu erkennen. Wie aus Bild 8.111 hervorgeht liegt die rel. 

Feuchte im Büro etwa 5 bis 10 % unter der Feuchte im Kanal. Die rel. Feuch- 

te im Büro unterschreitet die 30 % also wahrscheinlich nicht, wenn die Feuchte 

im Kanal bei mindestens 35 % liegt. Dies ist nach Bild 8.115 bei einer absoluten 

Außenfeuchte von größer 5 g/kg der Fall. 

Im nächsten Bild ist der absolute Feuchtegehalt der Außenluft über den gesam- 

ten Projektzeitraum dargestellt. Zwischen November und April liegt diese unter 

5 g/kg.


Wassergehalt der Außenluft 

15 

[g/kg] 

13 

12 

ß 

Tagesmittel der absoluten Feuchte 

Glätten über 30 Tage 

11 

10 

9 

8 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

Jan Mrz Mai Jul Sep Nov Jan Mrz Mai Jul Sep Nov 

Dezember 2001 bis Dezember 2003 

Bild 8.116: Absolute Feuchte der Außenluft über den gesamten Projektzeitraum, Tagesmittelwerte 

Um die Behaglichkeit hinsichtlich der Feuchte in den trockenen Jahreszeiten (sie- 

he Bild 8.116) zu verbessern, werden im nächsten Jahr Luftbefeuchter in den Bü- 

ros und im Atrium des Verwaltungsgebäudes eingesetzt. 

8.4.4.5 Operative Temperatur 

Zunächst werden die beiden Sensoren für die operative Temperatur über den 

gesamten Messzeitraum miteinander verglichen: Der graue Kegel und das Glo- 

bethermometer (siehe Bild 8.117). 

Beide Sensoren liefern operative Temperaturen, die sehr nah an der Lufttempera- 

tur liegen. D.h. die umgebenden Flächen haben der Lufttemperatur sehr ähnliche 

Oberflächentemperaturen. Der Wärmeschutz der Gebäudehülle ist also sehr gut. 

Die Temperaturen des Globethermometers liegen jedoch größtenteils über der 

Lufttemperatur wohingegen die Werte der gemessenen operativen Temperatur 

eher unter denen der Lufttemperatur liegen. 

Ebenso ist ein deutlicher Unterschied zwischen beiden Sensoren bzgl. ihrer Ab- 

hängigkeit von der Raumlufttemperatur zu erkennen. Mit steigender Lufttempe- 

ratur steigt die Globetemperatur und fällt die operative Temperatur. Wahrschein- 

lich ist der Einfluss der Strahlung auf das runde, schwarze Globethermometer 

größer als auf das spitz zulaufende, hellgraue Thermometer.


operative Temperatur 

30 

[ o 

C] 

28 

27 

26 

25 

24 

23 

22 

21 

20 

19 


18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 [ o 

18 

C] 30 


Globe Temperatur 

30 

[ o 

C] 

28 

27 

26 

25 

24 

23 

22 

21 

20 

19 

Globe Temperatur 

18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 [ o 

18 

C] 30 


Bild 8.117: Vergleich der beiden Sensoren für operative Temperatur in Abhängigkeit der Raumlufttemperatur 

Beide Thermometer sind vom gleichen Hersteller. Die Messungenauigkeit ist im 

Bereich zwischen 0 und 40 ◦ C mit ± 0,5 ◦ C (Globe) und ± 0,3 ◦ C (operative Tem- 

peratur) angegeben. 

Wegen der besseren Nachbildung des menschlichen Körpers wird zur weiteren 

Auswertung die operative Temperatur von Sensor (2) verwendet. 

In Bild 8.118 ist der empfohlene Bereich der operativen Temperatur grün und 

die gemessenen Werte des operativen Thermometers (2) in Abhängigkeit von der 

Außentemperatur dargestellt. Bei hohen Außentemperaturen oder kurzzeitig ho- 

hen internen Lasten können höhere Werte zugelassen werden. Ebenso sind bei 

bestimmten Lüftungssystemen (z.B. Quelllüftung) operative Temperaturen zwi- 

schen 20 und 22 ◦ C zulässig [DIN 1946 Teil 2] .


operative Lufttemperatur 

28 

[ o 

C] 

26 

25 

24 

23 

22 

21 

20 

19 

18 


-5 0 5 10 15 20 [ o 

C] 


Bild 8.118: Operative Raumtemperatur im kompletten Messzeitraum (jeweils von Mo-Sa, 8:00- 

18:00 Uhr) in Abhängigkeit von der Außentemperatur, im Behaglichkeitsfeld nach DIN 

1946 

Die extremen Ausreißer nach oben und unten sind hier auf direkte Sonnenbe- 

strahlung, bzw. Fensteröffung zurückzuführen und werden vom Nutzer nicht 

als unangenehm empfunden. Im Bereich zwischen 5 und 10 ◦ C Außentempera- 

tur liegt die operative Temperatur z.T. deutlich unter 22 ◦ C. Diese Zeiten können 

beim Nutzer zu leicht unbehaglichem Temperaturempfinden geführt haben. Be- 

trachtet man die vier Messstandorte getrennt voneinander, liegen in den Wochen 

2 und 4 die meisten Werte unter 22 ◦ C. 

Aufgrund der Großraumsituation und den vielfältigen Einflussgrößen kann kei- 

ne allgemein gültige Aussage über Auswirkungen der Zuluftnachströmung auf 

die operativen Temperaturen gemacht werden. 

8.4.4.6 Schichtung der Raumtemperatur 

Hohe Temperaturunterschiede zwischen Knöchel- und Kopfhöhe werden, beson- 

ders bei niedrigen Knöcheltemperaturen, als störend empfunden. Nach Fanger 

liegt der Anteil der Unzufriedenen bei 5 %, solange eine Temperaturdifferenz 

von 3 K/m nicht überschritten wird [10]. 

In Anlehnung daran gibt die DIN 1946 Teil 2 einen vertikalen Temperaturgradi- 

ß 

30


enten in Aufenthaltszonen von höchstens 2 K/m Raumhöhe vor. Die Temperatur 

in 0,1 m Höhe sollte dabei 21 ◦ C nicht unterschreiten. 

In der nächsten Grafik (Bild 8.119) ist die Temperaturschichtung am Montag, den 

24.03.2003 im ersten OG im Großraumbüro in Arbeitsplatznähe dargestellt: 

Raumlufttemperatur, bzw. −gradient 

4 

[K/m] 

2 

1 

0 

27 

[ o 

C] 

25 

24 

23 

22 

21 

20 

19 

18 

17 

24.03.2003 00:00 

24.03.2003 04:00 

24.03.2003 08:00 

24.03.2003 12:00 

24.03.2003 16:00 

24.03.2003 20:00 

ä 

Montag, 24.03.2003 25.03.2003 

24.03.2003 24:00 

25.03.2003 04:00 

vertikaler Temperaturgradient 

25.03.2003 08:00 

25.03.2003 12:00 

25.03.2003 16:00 

T oben 

T mitte 

T unten 

Zeit am 24. und 25. März 2003 

Datum, Zeit 

Bild 8.119: Temperaturschichtung und Temperaturgradient als Differenz aus T oben und T unten 

im zeitlichen Verlauf 

Die extremen Temperatureinbrüche sind auf die dokumentierten Fensteröffnungs- 

zeiten zurückzuführen: 

Datum Fenster auf Fenster zu 

24.3. 14:15 14:48 

15:20 15:56 

17:15 19:30 

25.3. 13:15 18:02 

Über den gesamten Messzeitraum liegt der Temperaturgradient zu 91 % unter 

ä 

25.03.2003 20:00 

25.03.2003 24:00


1 K, und an 94 % der Zeit unter 2 K/m. Die Temperatur in h=0,1 m liegt in 11 % 

der Zeit (einschließlich nachts) unter 21 ◦ C. 

Zustände, welche außerhalb der o.a. Behaglichkeitsgrenzen liegen, treten lokal al- 

so im wesentlichen bei einem geöffneten Fenster ein. Für den Nutzer, welcher das 

Fenster selbsttätig öffnen und schließen kann, bedeutet das eine gewollte Kom- 

forteinbuße, die nicht zur Unzufriedenheit führt. 

8.4.4.7 Luftgeschwindigkeit, Turbulenz und Zugrate 

Der menschliche Körper ist für Schwankungen der Luftgeschwindigkeiten emp- 

findlich. Das Empfinden hängt im Wesentlichen von der Gleichförmigkeit der 

Strömung, bzw. dem Turbulenzgrad und der Lufttemperatur ab. 

Nach [15] ist der Turbulenzgrad (TU) definiert als der Quotient aus der Standard- 

abweichung der Geschwindigkeit und der mittleren Geschwindigkeit in Prozent: 

T U = SD/va ∗ 100 % 

In der folgenden Grafik (Bild 8.120) sind die Turbulenzgrade pro Stunde über 

den Messzeitraum und alle Messstandorte für beide Messhöhen dargestellt. Die 

Standardabweichung wurde jeweils für die Minutenwerte bezogen auf das Stun- 

denmittel berechnet. 

In konventionell belüfteten Räumen liegt der Turbulenzgrad zwischen 30 und 

60 %. Wenn keine konkreten Werte vorliegen wird ein Turbulenzgrad von 40 % 

angenommen [12]. Die in Bild 8.120 dargestellten Werte liegen gestreut in die- 

sem Bereich. Nur am 12/13.4. und 19/20.4., jeweils Samstag und Sonntag mit 

geschlossenen Fenster, liegen die Werte deutlich unter 30 %.


Turbulenzgrad 

100 

[%] 

60 

40 

20 

0 

100 

[%] 

60 

40 

20 

0 

100 

[%] 

60 

40 

20 

0 

100 

[%] 

60 

40 

20 

0 

24.03. 25.03. 26.03. 27.03. 28.03. 29.03. 30.03. 

TU oben 

TU unten 

ß 

ß 

31.03. 01.04. 02.04. 03.04. 04.04. 05.04. 06.04. 

ß 

07.04. 08.04. 09.04. 10.04. 11.04. 12.04. 13.04. 

ß 

TU oben 

TU unten 

TU oben 

TU unten 

TU oben 

TU unten 

14.04. 15.04. 16.04. 17.04. 18.04. 19.04. 20.04. 

Bild 8.120: Turbulenzgrade pro Stunde über alle Messzeiträume und -standorte 

Luftgeschwindigkeit 

In DIN 1946 Teil 2 [23] werden die Grenzwerte des Behaglichkeitsbereichs für die 

Luftgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Temperatur und des Turbulenzgrades 

grafisch dargestellt. Demnach gilt bei einem Turbulenzgrad von 5 % und einer 

Temperatur von 20 ◦ C eine Luftgeschwindigkeit bis zu 0,2 m/s als unkritisch. Der 

Wert von 0,2 m/s wird weithin als Richtgröße benutzt. Mit steigender Tempera- 

tur können höhere Luftgeschwindigkeiten zugelassen werden. Bei größeren Tur- 

bulenzen allerdings werden die Luftgeschwindigkeiten nach unten verschoben. 

So sollte bei einer Turbulenz von 40 % die Temperatur 26 ◦ C nicht unterschreiten, 

um eine Luftgeschwindigkeit von 0,2 m/s als noch nicht störend zu empfinden. 

Im Anhang A werden Messwerte aller Messwochen einzeln im Zusammenhang


mit den aus der GLT ermittelten Einflussgrößen dargestellt. 



27 

[ o 

C] 

25 

24 

23 

22 

21 

2,0 

[m/s] 

1,6 

1,4 

1,2 

1,0 

0,8 

0,6 

0,4 

0,2 

0,0 

12:00 

12:30 

ü 

° ä 

° 

13:00 

ü 

ä 

13:30 

14:00 

14:30 

15:00 

ä 

15:30 

16:00 

16:30 

Tageszeit 

17:00 

17:30 

T, h=0,1 m 

T, h=1,1 m 


mittelere Turbulenz 

V, h=1,1 m 

V, h=0,1 m 

V, geglättet über 15 min 

V, geglättet über 15 min 

Bild 8.121: Lufttemperatur und -geschwindigkeit in h=0,1 m und h=1,1 m, sowie der mittlere Turbulenzgrad 

je Stunde, am Montag den 24. März 2003 

In Bild 8.121 ist der Einfluss des geöffneten Fensters auf die Temperatur und Luft- 

geschwindigkeit zu erkennen. Nach dem Öffnen des Fensters fällt die Tempe- 

ratur in den unterschiedlichen Höhen unterschiedlich stark. Die Luftgeschwin- 

digkeit in Knöchelhöhe übersteigt zeitweise 2,0 m/s. Während das Fenster ge- 

schlossen ist liegt diese bei etwa 0,3 m/s. Nach DIN 1946, die für Gebäude mit 

raumlufttechnischen Anlagen gilt, wäre bei der vorhanden Turbulenz und der 

Temperatur von 25 ◦ C eine Geschwindigkeit von 0,2 m/s einzuhalten. An die- 

sem Tag könnte also die Luftgeschwindigkeit in h=0,1 m als leicht unangenehm 

empfunden worden sein. 

18:00 

18:30 

19:00 

19:30 

20:00 

150 

[%] 

90 

60 

30 

0 

Turbulenzgrad


Weiterhin soll der Einfluss der Abluftanlage auf die Luftgeschwindigkeit unter- 

sucht werden. In Bild 8.122 ist die Luftgeschwindigkeit über einen Tag und zu- 

sätzlich der Abluftvolumenstrom dargestellt. Am 07.04. war die Messeinrichtung 

im 1. OG nahe der Abluftansaugung und den Versorgungseinrichtungen statio- 

niert (siehe Bild 8.108). Beim Einschalten der Anlage um 6:30 Uhr zum „Durch- 

spülen“ steigt die Luftgeschwindigkeit an. Zwischen 7:30 und 17:30 Uhr wurde 

ein Volumenstrom im Kanal von 180 m 3 /h gemessen. Dieser Wert stellt jedoch 

nicht den tatsächlichen Volumenstrom dar. Geringere Ströme als 500 m 3 /h kön- 

nen von dem Sensor nicht erfasst werden, sie werden pauschal mit 180 m 3 /h 

ausgegeben. Zusätzlich findet, bei Betrieb des Abluftventilators ständig eine Ent- 

lüftung des WC statt (Bild 8.104). Auch dieser Volumenstrom könnte die an die- 

sem Standort gemessene Luftgeschwindigkeit beeinflussen. Erst nach Abschalten 

der ganzen Anlage sinkt die Luftgeschwindigkeit wieder auf 0,1 m/s wie in der 

Nacht zuvor. 


Volumenstrom 

0,5 

[m/s] 

0,3 

0,2 

0,1 

0,0 

1400 

[m 

1000 

3 

/h] 

800 

600 

400 

200 

0 

07.04.2003 00:00 

07.04.2003 04:00 

ä ü 

üä 

07.04.2003 08:00 

ß 

07.04.2003 12:00 

Tageszeit 

v unten 

glätten über 60 Minuten 

Bild 8.122: Luftgeschwindigkeit und zugehöriger Volumenstrom am Montag, den 07.04.2003 bei 

geschlossenen Fenstern, Standort 1. OG, nahe Absaugung 

Der Betrieb der Abluftanlage ruft demnach einen Anstieg der Luftgeschwindig- 

keit hervor. Die gemessenen Geschwindigkeiten liegen jedoch unter 0,2 m/s und 

07.04.2003 16:00 

07.04.2003 20:00 

07.04.2003 24:00


damit nicht in kritischen Bereichen. Dasselbe gilt für die Werte des 19.04. (Bild 

8.123). Nach Beendigung der Nachtlüftung sinkt die Luftgeschwindigkeit auf 

rund 0,08 m/s. Nach dem kompletten Ausschalten um 20:00 Uhr verändert sich 

dieser Wert nicht mehr. 


Volumenstrom 

0,5 

[m/s] 

0,3 

0,2 

0,1 

0,0 

1400 

[m 

1000 

3 

/h] 

800 

600 

400 

200 

0 

19.04.2003 00:00 

19.04.2003 04:00 

19.04.2003 08:00 

ß 

ü 

19.04.2003 12:00 

Tageszeit 

V_u 

glätten über 60 Minuten 

Bild 8.123: Luftgeschwindigkeit und zugehöriger Volumenstrom am Samstag, den 19.04.2003 bei 

geschlossenen Fenstern, Standort 2. OG, mitte Großraumbüro 

Nicht an allen Tagen stellt sich dieser Zusammenhang so klar dar. Daher ist es 

nicht möglich, die Luftgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Volumenstrom 

aufzutragen, bzw. wird in dieser Darstellung kein eindeutiger Zusammenhang 

deutlich. 

Zugrate 

EN ISO 7730 bietet eine Möglichkeit, den Prozentsatz, der durch Zugluft beein- 

trächtigten Menschen, zu bestimmen. Die Zugrate DR (draft risk), auch Zugluftri- 

siko genannt, kann durch folgende Gleichung ermittelt werden: 

DR= (34−ta) ∗ (v−0, 05) 0,62 ∗ (0, 37∗v∗Tu+3, 14) 

ü 

19.04.2003 16:00 

19.04.2003 20:00 

19.04.2003 24:00


DR: Prozentsatz von Menschen, die aufgrund der Zugluft unzufrieden sind 

ta: lokale Lufttemperatur in ◦ C 

v: lokale mittlere Luftgeschwindigkeit in m/s 

Tu: lokaler Turbulenzgrad in % 

Bild 8.124 zeigt die berechneten Zugraten (Stundenmittel) über die vier Wochen. 

Die Zugrate „unten“ ( „oben“) bezeichnet dabei die Werte, welche aus der in 

h=0,1 m (h=1,1 m) gemessenen Lufttemperatur und -geschwindigkeit berechnet 

wurde. 

Zugrate 

40 

[%] 

30 

25 

20 

15 

10 

5 

Zugrate unten 

Zugrate oben 

ß 

0 

24.03 27.03 30.03 02.04 05.04 08.04 11.04 14.04 17.04 20.04 

Datum 2003 

Bild 8.124: Mittlere Zugrate (Stundenwerte) 

Die über den gesamten Messzeitraum auftretenden Zugraten (Bild 8.124) kom- 

men zum Teil durch geöffnete Fenster zustande. Das Zugluftrisiko durch offene 

Fenster ist nicht kontrollierbar. Dies spielt aber für Behaglichkeitsbetrachtungen 

keine Rolle, da, wie bereits erwähnt, der Nutzer dies nicht als unangenehm emp- 

findet, solange er die Möglichkeit hat, das Fenster zu schließen. Nachts und am 

Wochenende kann ein Einfluss durch geöffnete Fenster größtenteils ausgeschlos- 

sen werden. Entsprechend niedrigere Zugraten treten daher besonders an den 

beiden letzen Wochenenden(12/13.04. und 19/20.04.) auf. An diesen Tagen ist 

die Lüftungsanlage außer Betrieb. In der Nacht vom 16.04 und 17.04.2003 scheint 

ein Fenster offen gewesen zu sein. Im Anhang A sind Volumenströme und Tem- 

peraturschichtungen der jeweiligen Zeiten aufgeführt.


Trotz schlecht einzustufender Einflüsse aller Randbedingungen erscheint die Aus- 

sage möglich, dass die Standorte im 1. OG (siehe Bild 8.108) anfälliger für Zuger- 

scheinungen sind, als die Standorte im 2. OG. 

In der nächsten Grafik (Bild 8.125) wird die Zugrate in Abhängigkeit vom Volu- 

menstrom an einem Tag bei geschlossenen Fenstern betrachtet. 

Zugrate 

Volumenstrom 

50 

[%] 

30 

20 

10 

0 

1400 

[m 

1000 

3 

/h] 

800 

600 

400 

200 

0 

25.03.2003 00:00 

25.03.2003 04:00 

25.03.2003 08:00 

ß 

ü 

Bild 8.125: Zugrate ermittelt aus Stundenmittelwerten und mittlerer Volumenstrom am Dienstag 

den 25.03.2003 (Fenster geschlossen) 

Beim Anstieg des Volumenstroms erhöht sich die Zugrate. Während der Abend- 

stunden ist der Volumenstrom nahezu konstant bei 650 m 3 /h. Die Zugraten, al- 

lein durch die Abluftanlage hervorgerufen, liegen bei rund 15 %. Das Volumen 

des Büros beträgt 1500 m 3 , die Luftwechselrate bei 650 m 3 /h ist 0,43 h −1 . Es ist 

also im Normalbetrieb durchaus möglich, dass Zugerscheinungen, aufgrund der 

Luftwechsel bei niedrigen Außentemperaturen, auftreten. 

25.03.2003 12:00 

Fenster geöffnet 

Fenster geöffnet 

25.03.2003 16:00 

25.03.2003 20:00 

25.03.2003 24:00


Zugrate 

100 

[%] 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

ß 

Zugrate unten 

Zugrate oben 

0 

0 100 200 300 400 500 [h] 700 

Anzahl Stunden 

Bild 8.126: Anzahl der Stunden, an denen eine bestimmte Zugrate überschritten wird, ermittelt 

aus den Stundenmittelwerten (671 Stunden) über den gesamten Messzeitraum 

Die häufigste Ursache für lokales Unbehagen ist Zugluft. Die Norm EN ISO 7730 

[17] empfiehlt, die Zugrate unter 15 % zu halten, d.h. weniger als 15 % der Per- 

sonen fühlen sich durch Zugluft beeinträchtigt. In Bild 8.126 sind die Anzahl der 

Stunden, in denen bestimmte Zugraten überschritten werden als Dauerlinien auf- 

getragen. Beispielhaft wird hier ermittelt, dass in 230 Stunden (34 % des gesam- 

ten Messzeitraums) das Stundenmittel der Zugrate in h=0,1 m über 15 % liegt. 

In Knöchelhöhe ist die Zugrate während 100 Stunden des Messzeitraums höher 

als 20 %. Die unterschiedlichen Niveaus in Knöchel- und Kopfhöhe werden hier 

gut ersichtlich. Es stellt sich also durch die Lüftung eine Schichtung der Luftge- 

schwindigkeit und Temperatur ein, deren Einfluss hier als Zugrate dokumentiert 

wird. 

Aufgrund der vorgenommenen Messungen kann nun davon ausgegangen wer- 

den, dass es bei ungünstig zusammentreffenden Bedingungen (z.B. hoher Abluft- 

volumenstrom bei niedriger Außentemperatur) temporär zu thermischen Kom- 

forteinbußen durch Zugluft kommen kann. 

8.4.4.8 PMV und PPD Indizes 

Möchte man den Begriff „Behaglichkeit“ allgemein definieren, wird man schnell


feststellen, dass es sich um eine subjektive Bewertung handelt. Beim Planen, Bau- 

en und Bewerten eines Gebäudes sollte jedoch immer das Wohlbefinden im Zen- 

trum stehen. Also wurden mit dem PMV- und PDD-Index Größen geschaffen, 

welche zumindest eine Bewertung der thermischen Behaglichkeit ermöglichen 

sollen. 

Das thermische Gleichgewicht eines Menschen wird von seiner körperlichen Tä- 

tigkeit, seiner Bekleidung und den Parametern des Umgebungsklimas (Lufttem- 

peratur, mittlere Strahlungstemperatur, Luftgeschwindigkeit und Luftfeuchte) be- 

einflusst [17]. 

Mittels dieser Größen kann das PMV (predicted mean vote - vorausgesagtes mitt- 

leres Votum) ermittelt werden. Ergebnis ist eine Zahl, welche den Durchschnitts- 

wert für die Klimabeurteilung durch eine große Personengruppe vorhersagt: 

+3 +2 +1 0 -1 -2 -3 

zu warm warm etwas warm neutral etwas kühl kühl kalt 

Die in der EN ISO 7730 angegebene Gleichung läßt sich nur iterativ lösen. In der 

hier verwendeten Datenbank wurde daher eine Funktion programmiert, welche 

zu jedem vorhandenen Datensatz (hier 1-Minuten-Werte) einen Ausgabewert lie- 

fert. Sollen Mittelwerte über einen bestimmen Zeitraum berechnet werden, wer- 

den bereits gemittelte Eingangsgrößen verwendet. M (Energieumsatz), W (abge- 

gebende mechanische Leistung) und Icl (Wärmedurchlasswiderstand oder Isola- 

tionswert der Bekleidung) können frei gewählt werden. Auf diese Weise wurden 

die in Bild 8.127 dargestellten Werte gewonnen. 

[17]


PMV 

1 

0 

-1 

-2 

Woche 1 Woche 2 Woche 3 

ü 

ä 

ä 

PMV 

geglättet über 24 Std. 

-3 

24.03 27.03 30.03 02.04 05.04 08.04 11.04 14.04 17.04 

Datum 2003 

etwas warm 

neutral 

etwas kühl 

Bild 8.127: Minütlicher PMV-Index über den kompletten Zeitraum und alle Standorte, M=1,2 met, 

W=0 met, Icl=0,6 clo, die rote Kurve ist über jeweils einen Tag geglättet 

Als Grenzwerte für ein akzeptables Raumklima werden -0,5 < PMV < 0,5 emp- 

fohlen. Die extremen Ausreißer der Minutenwerte bis zu einem PMV von -3 sind 

auf die niedrigen Temperaturen und hohen Luftgeschwindigkeiten während der 

Fensteröffnungen zurückzuführen. 

Mittels des vorausgesagten mittleren Votums läßt sich der vorausgesagte Pro- 

zentsatz Unzufriedener (PPD) über folgenden Zusammenhang ermitteln: 

P P D = 100 − 95 ∗ e −(0,03353∗P MV 4 +0,2179∗P MV 2 ) 

Auch dieser Zusammenhang wurde empirisch gewonnen. Das PMV sagt den 

Durchschnitt der Klimabewertung voraus. Da einzelne Urteile um diesen Wert 

streuen, ist es nützlich vorhersagen zu können, wieviel Prozent der Menschen in 

einem Umgebungsklima unzufrieden sind. So sind bespielsweise bei einem PMV 

von 0, +1 oder +2 5 %, 25 % bzw. 75 % unzufrieden, d.h. es wird nie gelingen 

100 % Zufriedene zu erreichen. In der folgenden Grafik (Bild 8.128) ist neben der 

Häufigkeit der auftretenden PMV-Indizes der Zusammenhang zwischen PMV 

und PPD dargestellt: 

kühl 

kalt


Anzahl der Stunden 

100 

[h] 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

-3 -2 -1 0 1 2 [-] 3 

zu kalt 

PMV zu warm 

Bild 8.128: Auftretender Prozentsatz der Unzufriedenen (PPD) in Abhängigkeit der Häufigkeiten 

der PMV über den gesamten Messzeitraum, M=1,2 met, W=0 met, Icl=0,6 clo 

In 82 h des Messzeitraums lag das PMV bei -0,75. Der funktionale Zusammen- 

hang zwischen PMV und PPD ist hier ebenfalls dargestellt. Darüber kann ermit- 

telt werden, dass in 82 h des Messzeitraums ca. 17 % der Personen unzufrieden 

waren. Ihnen war, nach dieser Bewertung, etwas kühl. Der Einfluss der Beklei- 

dung auf das thermische Wohlbefinden wird deutlich, 

Anzahl der Stunden 

100 

[h] 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

-3 -2 -1 0 1 2 3 

zu kalt 

PMV zu warm 

Bild 8.129: Auftretender Prozentsatz der Unzufriedenen (PPD) in Abhängigkeit der Häufigkeiten 

der PMV über den gesamten Messzeitraum, M=1,2 met, W=0 met, Icl=1,0 clo 

0 

100 

[%] 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

100 

[%] 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

PPD 

PPD


wenn der Wärmedurchlasswiderstand (in [17] als Isolationswert bezeichnet) der 

Bekleidung in der Berechnung des PMV von 0,6 clo auf 1,0 clo erhöht wird Die 

Streuung der auftretenden PMV liegt nun zwischen -1 und 1, der Modalwert von 

100 h bei 0 und daraus folgt der, im besten Fall zu erreichende, PPD von 5 % 

Unzufriedener (Bild 8.129). 

Unter den im letzten Fall angenommenen Randbedingungen (M=1,2 met, W=0 met, 

Icl=1,0 clo) liegen die Werte des PMV in einem sehr guten Bereich. Die hier vorge- 

nommenen Variationen betreffen lediglich den Wärmedurchlasswiderstand der 

Bekleidung. Wurde also in dem vorliegenden Messzeitraum (sommerlicher März 

/April) „Winterkleidung für Innenräume“ getragen, war die thermische Zufrie- 

denheit der Nutzer theoretisch sehr hoch. Bei „leichter Arbeitskleidung“ hinge- 

gen waren rechnerisch meistens rund 17 % unzufrieden, ihnen war „etwas kühl“. 

Neben allen einfließenden Messunsicherheiten kann das PMV bzw. PPD entspre- 

chend der Wahl der Parameter eine mehr oder weniger zutreffende Einschätzung 

des thermischen Wohlbefindens des Menschen liefern. 

8.4.4.9 Zusammenfassung 

Es gibt viele normative Möglichkeiten die thermische Behaglichkeit des Men- 

schen zu bewerten. In diesem Kapitel wurden alle Einflüsse, wie Lufttemperatur, 

Strahlungstemperatur, Luftgeschwindigkeit, relative Luftfeuchte und Luftquali- 

tät erläutert. Die während der Messungen im März und April 2003 gewonnenen 

Daten wurden einzeln ausgewertet und nach gegebenen Grenzwerten bewertet. 

Größen wie der CO2-Gehalt und der Temperaturgradient liegen in den empfoh- 

lenen Bereichen. Die für das Behaglichkeitsempfinden wichtige operative Tem- 

peratur befindet sich sehr dicht an der Lufttemperatur. Dies spricht für eine gu- 

te thermische Gebäudehülle. Zeitweise liegt die operative Temperatur allerdings 

deutlich unter den empfohlenen 22 ◦ C. Die relative Luftfeuchte ist in weiten Be- 

reichen des Messzeitraums geringer als 30 %. Zwar liegen über die untere Grenze 

der rel. Feuchte keine gesicherten Ergebnisse vor, als Behaglichkeitsgrenze kön- 

nen aber 30 % (nahezu unabhängig von der Temperatur) gelten [23]. 

Es konnte gezeigt werden, dass die Beeinträchtigungen nicht auf konstruktive 

oder anlagentechnische Mängel zurückzuführen sind. Die Innenfeuchte ist stark


abhängig von der außerhalb des Gebäudes. Von November bis April ist die ab- 

solute Feuchte außen zu gering um zu einer behaglichen rel. Raumluftfeuchte zu 

führen. Als Verbesserung werden in der nächsten trockenen Periode Luftbefeuch- 

ter eingesetzt. 

Eine weitere wesentliche Größe für die thermische Behaglichkeit ist die Luftge- 

schwindigkeit. Die gemessenen Werte sind nicht, wie nach DIN 1946 vorgeschrie- 

ben, je Sekunde erfasst und über 100 s gemittelt worden. Mittels zweier rich- 

tungsunabhängigen Hitzdrahtanemometer ist pro Minute ein Wert aufgezeich- 

net worden. Alle Aussagen beruhen also auf eventuellen Messungenauigkeiten 

und gelten für die während der Messungen vorliegenden Randbedingungen. 

Zwar war es nicht eindeutig möglich den gemessenen Luftgeschwindigkeiten 

einen Abluftvolumenstrom zuzuordnen, aber der Betrieb der Abluftanlage hat 

einen Einfluss auf die Luftgeschwindigkeiten. Bei der Betrachtung einzelner Ta- 

gesverläufe wird dies deutlich. Es kann davon ausgegangen werden, dass ver- 

einzelt Zugerscheinungen auftreten können. Um dies komplett auszuschließen 

müsste die Luft vor Eintritt in den Raum konditioniert (erwärmt) werden. Die- 

ser Aufwand wäre jedoch im Rahmen des angestrebten „schlanken“ Technikkon- 

zepts nicht zu vertreten. 

Die Ermittlung des PMV und PPD (vorausgesagtes Mittleres Votum und der 

vorausgesagte Prozentsatz der Unzufriedenen) hat gezeigt, dass geringfügige 

Variationen der Parameter (hier wurde der Wärmedurchlasswiderstand der Be- 

kleidung als unsicherste Größe verändert) zu unterschiedlichen Aussagen führt. 

Wird dieser von 0,60 clo (leichte Arbeitskleidung) auf 1,0 (Winterkleidung für 

Innenräume) erhöht liegt das PMV im gesamten Messzeitraum im empfohlenen 

Bereich. Vorher konnten im Mittel 30 % Unzufriedene zugeordnet werden. 

Die Großraumbürosituation kann bei dem Verwaltungsgebäude Pollmeier zu- 

sätzlich zu Unzufriedenheit führen. Grundsätzlich ist es aufgrund individueller 

Unterschiede nicht möglich ein Umgebungsklima festzulegen, das alle Personen 

zufrieden stellt [17]. Allein das Temperaturempfinden bei Männern und Frauen 

ist unterschiedlich. 

Erwähnenswert ist weiterhin, dass der Nutzer es begrüßt auf sein Umgebungs- 

klima direkten Einfluss nehmen zu können. Öffnet er beispielsweise ein Fenster,


überschreiten Größen wie Luftgeschwindigkeit und Temperaturschichtung die 

Grenzwerte deutlich. Diese Komforteinbuße wird hingenommen oder sogar ge- 

wünscht. Schließlich kann das Fenster jederzeit wieder geschlossen werden. 

Das thermische Wohlbefinden des Menschen kann, mittels der in diesem Kapi- 

tel vorgestellten Messungen und Vorgaben, relativ gut vorhergesagt werden. Es 

macht jedoch nur einen Teil des allgemeinen Wohlbefindens aus. Der Mensch ist 

nicht immer in der Lage, dies zu differenzieren. Wird ein Raum beispielsweise 

nicht ausreichend mit Tageslicht versorgt, stimmt die Akustik oder auch das Be- 

triebsklima nicht, kann sich der Mensch unbehaglich fühlen ohne den genauen 

Grund angeben zu können. 

Abschließend kann gesagt werden, dass die zu messende thermische Behaglich- 

keit in den Bürobereichen des Verwaltungsgebäudes als akzeptabel bis gut an- 

gesehen werden kann. Die konstruktiven- und anlagentechnischen Elemente, in 

Bezug auf die Lüftungsanlage, sind dementsprechend ausgelegt.


8.4.5 Kühlung Serverraum 

Einleitung 

Der Serverraum wird mit Hilfe von zwei unterschiedlichen Systemen gekühlt: 

Solange die Außentemperatur mindestens 3 K niedriger als die Raumtemperatur 

ist, wird über einen Zuluftventilator mit Außenluft (im Weiteren als Lüfter be- 

zeichnet), bei höheren Außentemperaturen mit einem Umluftklimagerät gekühlt. 

Der fensterlose, 28,5 m 2 große Serverraum befindet sich im 2. OG West. Im No- 

vember 2003 laufen darin 10 Server im Dauerbetrieb. Seit Bezug des Gebäudes 

hat sich die Anzahl, bzw. die Leistungsstärke der Geräte, deren Stromverbrauch 

im Rahmen des Monitorings erfasst wird, erhöht. Im Jahr 2002 hatten diese ei- 

ne durchschnittliche Leistung von 68 W/m 2 (Serverraumfläche), im Jahr 2003 lag 

diese bei durchschnittlich 80 W/m 2 . Auf Grund dieser internen Wärmelasten ist 

eine Kühlung unumgänglich. Da es sich nicht um einen Aufenthaltsraum han- 

delt, gelten die Anforderungen an die Raumtemperatur nach DIN 1946-2 nicht. 

Es dürfen Raumtemperaturen größer 26 ◦ C zugelassen werden. 

Te−Ti 

40 

[K] 

20 

10 

ß 

ß 

Te − Ti 

0 

−3 

ä 

18 

-10 

15 

ä 

-20 

12 

-30 

-40 

Lüfter läuft 

nicht 

Lüfter läuft allein 

oder in Kombination mit der Kühlung 

oder beide Syteme sind aus 

ä 

9 

6 

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 [h] 8760 

Stunden 


Bild 8.130: Dauerlinie der Stundenmitteltemperaturen, Differenz zwischen Außen- und Raumlufttemperatur 

und Raumlufttemperatur im Jahr 2003 

In unregelmäßigen Abständen arbeitet ein Administrator, gegebenenfalls auch 

über einen längeren Zeitraum, in dem Raum. 

Es wird der benötigte Energieaufwand für die Lüftung und die darüber hinaus 

ßä 

30 

[ o 

C] 

24 

21 

Raumtemperatur


notwendige maschinelle Kühlung ermittelt. 

Aus Bild 8.130 geht hervor, dass 2003 die Außenlufttemperatur 1302 Stunden 

(15 % des Jahres) wärmer war als die Raumtemperatur minus 3 Kelvin. In den 

verbleibenden 7458 Stunden konnte der Lüfter laufen. 

Einbausituation und Regelung 

Nachfolgend, in Bild 8.131, ist die Einbausituation anhand der Gebäudeleittech- 

nik (GLT) Übersicht dargestellt: 

Bild 8.131: GLT Übersicht Lüftung Serverraum am 19.02.2004 um 12:00 Uhr 

Der Zuluftkanal (50/50 cm), in dem der Ventilator angebracht ist, wird vom Dach 

gerade nach unten bis auf etwa 1 m über den Fußboden im Serverraum geführt. 

Diese Konstruktion wurde gewählt, um eine bessere Luftdurchmischung zu er- 

reichen. Nachteilig gegenüber einem Abluftventilator ist, dass die Abwärme des 

Ventilators der Zuluft zugeführt wird. Der Abluftkanal beginnt unterhalb der De- 

cke und wird, ebenso wie der Zuluftkanal, bei Nichtbetrieb durch eine Jalousie-


klappe verschlossen. 

Die Drehzahl des Lüfters (Angaben in %) wird in Abhängigkeit von der Raum- 

temperatur geregelt. In der GLT können die Einschalttemperatur (Mindestdreh- 

zahl bei 15 %) und die Temperatur, ab der der Ventilator auf 100 % laufen soll, 

gewählt werden (hier 20 und 25 ◦ C, siehe Bild 8.131). Wie Bild 8.132 zeigt, ent- 

sprechen die Messwerte aus dem Jahr 2002 nicht der zugrunde liegenden Kennli- 

nie. Bei 25 ◦ C Raumlufttemperatur lief der Ventilator auf 75 %, und offensichtlich 

lag die Raumtemperatur, während der Lüfter in Betrieb war, nie unter 21,5 ◦ C. 

Drehzahl Lüfter 

100 

[%] 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 


20 21 22 23 24 [ o 

C] 


Bild 8.132: Drehzahl des Lüfters in Abhängigkeit der Raumlufttemperatur, 2-Minuten-Werte von 

Februar 2002 bis zum 15. März 2003, Regelparameter 20 und 25 ◦ C 

Bisher konnte nicht geklärt werden, welche Ursache das veränderte Regelverhal- 

ten hatte. Ab Mitte März 2003 zeigt die Trendlinie die eingestellten Regelparame- 

ter ( Bild 8.133): 

26



100 

[%] 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 


20 21 22 23 24 [ o 

C] 


Bild 8.133: Drehzahl des Lüfters in Abhängigkeit der Raumlufttemperatur, 2-Minuten-Werte vom 

20. März bis 31. Dezember 2003, Regelparameter 20 und 25 ◦ C 

Das Klimagerät funktioniert autark mit einer Soll-Raumtemperatur als Vorga- 

be. Sowohl der Betriebszustand des Umluftkühlers als auch dessen Energiever- 

brauch wird erfasst. Bis zum Januar 2003 wurde die Raumtemperatur (Ti) intern 

von dem Klimagerät selbst gemessen, das heißt, der Ventilator des Geräts musste 

ständig laufen. Dieser unnötige Energieverbrauch zeigt sich in den Bildern 8.136 

bis 8.139 deutlich. Im Januar 2003 wurde ein externer Thermostat angeschlossen. 

Das Klimagerät springt seitdem nur an, wenn Kühlbedarf ensteht. Der Sollwert 

(Ti,soll) ist über einen Drehregler einstellbar. Dieser Wert wird von der Messda- 

tenerfassung nicht aufgezeichnet. Zudem wird er vom Administrator individuell 

eingestellt und verändert. In 2003 lag der Sollwert etwa bei 24 ◦ C. Der Regler hat 

eine Hysterese von 2 K. Die Energieeinsparung für die maschinelle Kühlung ist 

umso größer, je höher dieser Wert gewählt wird. 

Je nach Temperaturverhältnissen können sich vier unterschiedliche Betriebszu- 

stände einstellen. Zu welchen Anteilen die Betriebszustände in 2002 und 2003 

aktiv waren zeigen die Bilder 8.141 und 8.142. 

• nur Klimagerät (Te > Ti-3 und Ti > Ti,soll) 

• nur Lüfter (Te < Ti-3 und Ti < Ti,soll und Ti > 20 ◦ C) 

26


• beide EIN (Te < Ti-3 und Ti > Ti,soll) 

• beide AUS (Te > Ti-3 und Ti < Ti,soll oder Ti < 20 ◦ C) 

Tagesgänge 

Nach Inbetriebnahme der Gebäudeleittechnik war der Wert des Ausschaltkrite- 

riums für den Lüfter fehlerhaft in der Programmierung hinterlegt. Dies hatte zur 

Folge, dass der Lüfter, unabhängig von der Außentemperatur, im Dauerbetrieb 

lief. Am Tagesverlauf aller relevanten Größen des heißesten Tages im Juni 2002 

(Bild 8.134) werden die Auswirkungen deutlich: Das zusätzliche „Hineinlüften“ 

von warmer Außenluft führt zu erhöhtem Stromverbrauch des Klimageräts. 

Leistung 

3000 

[W] 

2000 

1500 

1000 

500 

0 

18.06.2002 00:00 

öü 

18.06.2002 02:00 

Leistung Lüfter 

Leistung Klimagerät 

Ti−Te > 7 K: 

keine Kühlung nötig 

18.06.2002 04:00 

18.06.2002 06:00 

18.06.2002 08:00 

18.06.2002 10:00 

18.06.2002 12:00 

18.06.2002 14:00 



3 K unter Raumtemperatur 

(1) Ausschaltbedingung für den Lüfter, bei fehlerfreiem Betrieb 

ß 

ö 

(1) 

ä 

18.06.2002 16:00 

Tageszeit am 18. Juni 2002 

Bild 8.134: Stundenmittel der Leistung der Kühleinrichtungen sowie Raum- und Außenlufttemperatur 

am 18.06.2002 

Der zuvor beschriebene Fehler im Programm wurde im August 2002 korrigiert. 

Die Auswirkungen werden im Vergleich zweier Tage, dem 18.06.2002 (Bild 8.134) 

und dem 12.08.2003 (Bild 8.135) deutlich. In Tabelle 8.18 sind die Energiever- 

ü 

18.06.2002 18:00 

18.06.2002 20:00 

18.06.2002 22:00 

19.06.2002 00:00 

40 

[ o 

C] 

30 

25 

20 

15 

10 

Temperatur


brauchswerte des Klimageräts, des Lüfters und der Server an beiden Tagen auf- 

geführt. 

Tabelle 8.18: Stromverbrauch, mittlere Leistung des Klimageräts und des Lüfters und Leistung der 

Server, an zwei Tagen mit ähnlicher Außentemperatur, einmal mit Lüfter im Dauerbetrieb 

(18.06.2002) und mit geregeltem Lüfterbetrieb am 12.08.2003 

Verbrauch Leistung Wärmeleistung 

[kWh] [W] [kW] 

Klimagerät Lüfter Klimagerät Lüfter Server 

18.06.2002 35,6 1,3 1500 54 2,0 

12.08.2003 17,2 0,8 720 33 2,4 

Bei nahezu gleichen Außentemperaturverhältnissen und trotz höherer Wärme- 

last durch die Server verbraucht das Klimagerät am 12.08.2003 nur halb so viel 

Energie wie am 18.06.2002. 

Leistung 



3000 

(1) Ausschaltbedingung für den Lüfter 

[W] 

2000 

1500 

1000 

500 

0 

12.08.2003 00:00 

ö 

12.08.2003 02:00 

ö 

ü 

Ti−Te > 7 K: 

keine Kühlung nötig 

12.08.2003 04:00 

12.08.2003 06:00 

12.08.2003 08:00 

ü 

(1) 

12.08.2003 10:00 

12.08.2003 12:00 

12.08.2003 14:00 

12.08.2003 16:00 

12.08.2003 18:00 

Tageszeit am 12. August 2003 



3 K unter Raumtemperatur 

Bild 8.135: Stundenmittel der Leistung der Kühleinrichtungen sowie Raum- und Außenlufttemperatur 

am 12.08.2003 

Überschreitet die Außentemperatur den Schwellenwert (Raumtemperatur-3 K), 

schaltet der Ventilator ab (10:06 Uhr). Die Raumtemperatur steigt kontinuierlich 

an und überschreitet um 10:36 Uhr den eingestellten Grenzwert von ungefähr 

12.08.2003 20:00 

12.08.2003 22:00 

13.08.2003 00:00 

40 

[ o 

C] 

30 

25 

20 

15 

10 

Temperatur


25,5 ◦ C. Daraufhin läuft das Klimagerät an, kühlt die Raumluft um etwa 2 K ab 

und schaltet wieder ab. Dieser Prozess wiederholt sich an diesem Tag vier mal. 

Die Laufzeit des Klimageräts beträgt dabei zwischen 1,5 und 2,5 Stunden. Dazwi- 

schen läuft das Gerät ca. eine Stunde nicht. Um 23:18 Uhr läuft der Lüfter wieder 

an. 

Der Lüfter wird, wie bereits erwähnt, nach Raumtemperatur geregelt. Diese bleibt 

bei ausreichend kalter Außenluft nahezu konstant. Das Klimagerät hingegen läuft 

ungeregelt mit voller Leistung, bis die Hysterese von 2 K unterschritten ist, was 

eine schwankende Raumtemperatur zur Folge hat. 

Der Energieverbrauch im Juli ist trotz Fehlerkorrektur in 2003 gegenüber dem 

Verbrauch von 2002 gestiegen. Die Tabelle 8.19 zeigt eine Gegenüberstellung der 

auf den Energieverbrauch Einfluss nehmenden Randbedingungen. 

Tabelle 8.19: Mittlere Raum- und Außenlufttemperatur, Leistung der Server und Stromverbrauch 

der Kühleinrichtungen im Juli 2002 und 2003 

Außen- Raum- Leistung Verbrauch Verbrauch 

temperatur temperatur Server Lüfter Kühlung 

[ ◦ C] [ ◦ C] [W] [kWh] [kWh] 

2002 18,4 23,5 2110 1,4 18,0 

2003 19,5 22,9 2370 1,0 21,6 

Der Stromverbrauch des Lüfters ist aufgrund der kürzeren Laufzeiten gesunken. 

Der Verbrauch der Kühlung ist wegen der höheren internen Wärmelast, der er- 

zeugten niedrigeren Raumtemperatur und den höheren Außentemperaturen ge- 

stiegen. 


Der Energieverbrauch beider Systeme ist von der Außentemperatur, bzw. von der 

Differenz zwischen Raumluft- und Außenlufttemperatur (je wärmer die Außen- 

luft, umso kleiner die Differenz) abhängig. Die Leistung des Klimageräts steigt 

mit der Temperatur der Außenluft. In Bild 8.136 sind der Energieverbrauch so- 

wie die mittlere Temperaturdifferenz dargestellt.


[kWh/m 2 

] 


30 

20 

15 

10 

5 

0 

Wärmelast der Server im Mittel 67,4 W/m 2 

ü 

Stromverbrauch Kühlung 

Stromverbrauch Lüftung 

ü 

ß 


2002 

ü 

Ti,m−Te,m 

Bild 8.136: Energieverbrauch des Lüfters und des Klimageräts im Jahr 2002, bezogen auf die 

Fläche des Serverraums 

Der Energieverbrauch des Jahres 2003 unterscheidet sich im Wesentlichen durch 

den Wegfall des Grundverbrauchs durch das Klimagerät gegenüber dem Ver- 

brauch von 2002. 

[kWh/m 2 

] 


30 

20 

15 

10 

5 

0 

Wärmelast der Server im Mittel 81,6 W/m 2 

ü 

Stromverbrauch Kühlung 

Stromverbrauch Lüftung 

ü 


2003 

ü 

ß 

Ti,m−Te,m 

Bild 8.137: Energieverbrauch des Lüfters und des Klimageräts im Jahr 2003, bezogen auf die 

Fläche des Serverraums 

Die Bilder 8.138 und 8.139 zeigen den Energieverbrauch in Abhängigkeit von der 

ß 

ß 

30 

[K] 

20 

15 

10 

5 

0 

30 

[K] 

20 

15 

10 

5 

0 

Ti,m − Te,m 

Ti,m−Te,m


Temperaturdifferenz. Gegenüber dem Verbrauch des Jahres 2002 ist dieser um 

15 % gesunken. Die Tabelle 8.20 stellt die entsprechenden Daten des Jahres 2002 

denen aus 2003 gegenüber. Trotz höherer interner Lasten und einer erreichten 

geringeren mittleren Raumtemperatur in 2003 wurde für die Kühlung insgesamt 

deutlich weniger Energie benötigt. 

Tabelle 8.20: Energieverbrauch für Kühlung, Lüftung und Geräte, sowie mittlere Temperaturen 

des Jahres 2002 und 2003 

Verbrauch Verbrauch Verbrauch mittlere mittlere 

Klimagerät Lüfter Server Außentemperatur Raumtemperatur 

[kWh] [kWh] [kWh] [ ◦ C] [ ◦ C] 

2002 3.673 293 16.832 10,88 22,89 

2003 3.141 363 20.371 9,74 22,42 

Der Zusammenhang zwischen Verbrauch und Temperaturdifferenz wird auch in 

Bild 8.138 deutlich. Zudem veranschaulicht diese Darstellung die unterschiedli- 

chen Niveaus der benötigten Energie. Das Klimagerät verbraucht das zehnfache 

der Energie des Lüfters. 


35 

[kWh/d] 

25 

20 

15 

10 

5 

0 

2,5 

[kWh/d] 

1,5 

1,0 

0,5 

ü 

ü 

ü 

ü 

Stromverbrauch Klimagerät 

Verbrauch 5.9. bis 12.9., Lüfter aus 

Stromverbrauch Lüfter 

Verbrauch 5.9. bis 12.9., Lüfter aus 

0,0 

-5 0 5 10 15 20 [K] 30 

Ti,m−Te,m 

Bild 8.138: Energieverbrauch in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen Raumluftund 

Außenlufttemperatur, Tagesmittelwerte des Jahres 2002 

Unabhängig von der Außentemperatur hatte das Klimagerät einen Grundver-


brauch von etwa 8 kWh/d. Seit Januar 2003 ist ein externes Thermostat ange- 

schlossen, der temperaturunabhängige Verbrauch entfällt seitdem. 

Die roten Datenpunkte stellen den Verbrauch des Klimageräts an fünf Tagen im 

Sommer dar, an denen der Lüfter aus war. Die Werte liegen höher als der Ver- 

brauch, der an Tagen aufgezeichnet wurde, an denen der Lüfter das Klimagerät 

mit kalter Außenluft in den Nachtstunden unterstützte. Ein weiterer Vorteil die- 

ser Kombination aus Außenluftkühlung und Umluftkühler ist, dass der Server- 

raum mit Frischluft versorgt wird. 


35 

[kWh/d] 

25 

20 

15 

10 

5 

0 

2,5 

[kWh/d] 

1,5 

1,0 

0,5 

ü 

ü 

ü 

Stromverbrauch Lüfter 

0,0 

-5 0 5 10 15 20 [K] 30 

Ti,m−Te,m 

Stromverbrauch Klimagerät 

Bild 8.139: Energieverbrauch des Lüfters und des Klimageräts in Abhängigkeit der Temperaturdifferenz 

zwischen Raumluft- und Außenlufttemperatur, Tagesmittelwerte des Jahres 

2003 

Laufzeiten 

Der Lüfter erreicht bei einer mittleren monatlichen Außentemperatur bis 6 ◦ C die 

maximale Laufzeit von 744 h/ Monat (bei 31 Tagen, siehe Bild 8.140). 

ü


[h/Monat] 

Laufzeit 

744 

496 

372 

248 

124 

0 

ü 


Laufzeit Klimagerät 

Laufzeit Lüfter 


Monat 2003 

Bild 8.140: Laufzeit des Klimageräts und des Lüfters sowie die mittlere monatliche Außentemperatur 

pro Monat im Jahr 2003 

Dies entspricht einer Temperaturdifferenz Ti-Te von etwa 17 K. Wie aus den Bil- 

dern 8.138 und 8.139 hervorgeht, ist dies die Temperatur, bei der sich die Kühlung 

zuschaltet. Bei steigenden Temperaturen nimmt die Laufzeit des Lüfters ab, der 

Stromverbrauch steigt jedoch bis zu einer Temperaturdiffernz von etwa 10 K wei- 

ter an. Die hier betrachteten Temperaturen sind über Monate, bzw. Tage gemittelt. 

Bei der genaueren Betrachtung eines Tagesganges, wie in den Bildern 8.134 und 

8.135 dargestellt, zeigt sich, dass der Lüfter bis zu einer Temperaturdifferenz von 

7 K den Serverraum kühlt. 

nur Klimagerät 

nur Lüfter 

beide EIN 

beide AUS 

ä 

80% 

11.7% 

3.4% 

4.9% 

Bild 8.141: Laufzeiten der Kühlsysteme allein oder in Kombination im Jahr 2002 

ß 

ü 

ß 

25 

[ o 

C] 

15 

10 

5 

0 

-5 

Außentemperatur


nur Klimagerät 

nur Lüfter 

beide EIN 

beide AUS 

ä 

42.9% 

15.7% 

39.5% 

Bild 8.142: Laufzeiten der Kühlsysteme allein oder in Kombination im Jahr 2003 

In den Bildern 8.141 und 8.142 ist der Anteil der vier Betriebszustände, wie unter 

Kapitel 8.4.5 beschrieben, dargestellt. 2003 ist eine ausschließliche Kühlung durch 

den Lüfter in 42,9 % des ganzen Jahres möglich. 

Effizienz der Kühlsysteme 

Man kann davon ausgehen, dass der Stromverbrauch der Server voll als interne 

Wärmelast anfällt. Zusätzliche Wärmegewinne oder -verluste durch Transmissi- 

on werden in den nächsten Überlegungen nicht berücksichtigt. Der Einfluss ge- 

genüber der internen Last ist sehr gering. In den Zeiten in denen nur eines der 

beiden Systeme aktiv ist, kann, wenn man davon ausgeht, dass die Raumtempe- 

ratur konstant gehalten wird, die interne Last als Kühlleistung angesetzt werden. 

Um die Effizienz beider Systeme zu bewerten, wurde diese Kühlleistung und 

die sich als Quotient aus benötigter Leistung und Kühlleistung ergebende Auf- 

wandszahl berechnet. 

Der sich ergebende Zusammenhang zwischen Temperaturdifferenz, Leistung und 

Aufwandszahl ist bei beiden Systemen gleich: Mit steigender Außentempera- 

tur steigen Leistung und Aufwandszahl. Das Niveau ist jedoch, wie erwartet, 

deutlich unterschiedlich. Während das Klimagerät Aufwandszahlen zwischen 

0,3 und 0,7 aufweist, bleibt der Lüfter deutlich unter 0,1. Da die beiden Systeme 

aber in unterschiedlichen Temperaturbereichen arbeiten, können die Aufwands- 

zahlen nicht direkt miteinander verglichen werden. Offensichtlich ist dennoch: 

2%


Der Lüfter kühlt den Serverraum wesentlich effizienter als das Klimagerät. Al- 

lein könnte er aber die Klimatisierung des Serverraums nicht gewährleisten. 


4,0 

[W/m 2 

] 

3,0 

2,5 

2,0 

1,5 

1,0 

0,5 


0,0 

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 [K] 10 

Aufwandszahl Lüfter 

0,06 

[-] 

0,04 

0,03 

0,02 

0,01 

Temperaturdifferenz Te−Ti 

Aufwandszahl Lüfter 

0,00 

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 [K] 10 

Bild 8.143: Leistung und Aufwandszahl des Lüfters in Abhängigkeit von der Differenz zwischen 

Raum- und Außentemperatur, ermittelt aus den Tagesverbräuchen, an den Tagen des 

Jahres 2003, an denen das Klimagerät nicht lief 


80 

[W/m 2 

] 

60 

50 

40 

30 


20 

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 [K] 10 

ä 

1,0 

[-] 

0,8 

0,7 

0,6 

0,5 

0,4 

0,3 

0,2 

0,1 

Temperaturdifferenz Te − Ti 

Aufwandszahl Klimagerät 

0,0 

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 [K] 10 

Bild 8.144: Leistung und Aufwandszahl des Klimageräts in Abhängigkeit von der Differenz zwischen 

Raum- und Außentemperatur. Tagesmittelwerte aller Stunden des Jahres 2003, 

in denen nur das Klimagerät lief 

Aufwandszahl Klimagerät 

ü



Beim Kühlkonzept des Serverraums haben Regelungsprobleme zunächst zu Fehl- 

funktionen und damit erhöhtem Energieverbrauch geführt. Nach der Fehlerkor- 

rektur und der zusätzlichen Ausstattung des Klimageräts mit einem externen 

Thermostat läuft die Klimatisierung des Serverraums nun wie geplant. 

Um die Effizienz des Lüfters möglichst voll auszunutzen, sollte der Grenzwert 

der Raumlufttemperatur für das Zuschalten des Klimageräts möglichst hoch ge- 

wählt werden. Der eingestellte Wert von 25 ◦ C könnte in den Sommermonaten 

noch erhöht werden. Für den Serverraum gelten die Richtwerte für Aufenthalts- 

räume nicht, so dass auch höhere Temperaturen als nach DIN 1946-2 zugelassen 

werden können. 

Die Kombination der beiden untersuchten Komponenten ist unter energetischen 

Aspekten sehr gut. Mit der Außenluft wird eine günstige Umweltenergie zur 

Kühlung genutzt. Zudem wird der Raum mit Frischluft belüftet. Dies erhöht den 

Komfort gegenüber einem unbelüfteten Serverraum deutlich. Die räumliche An- 

ordnung des Serverraums hat in diesem Projekt den Einsatz beider Systeme erst 

ermöglicht. Es gibt keinen langen Zu-, bzw. Abluftkanal. Der Einfluss der Archi- 

tektur auf den Energieverbrauch wird an dieser Stelle deutlich.


8.4.6 Rationelle Energieverwendung im Bürobereich 

8.4.6.1 Beleuchtungsstromverbrauch 

Die Deckenbeleuchtung der Büros wird tageslichtabhängig gedimmt. Das 1. OG 

wird über die Beleuchtungsstärke (außen) gesteuert. Im 2. OG kommt ein Sys- 

tem zum Einsatz, welches über Sensoren an den Unterseiten der Lichtbänder die 

Leistung der Leuchtmittel regelt. 

Die Büros sind im Bereich der Arbeitsplätze mit Lichtbändern (Erco T18) ausge- 

stattet. In den Außenseiten sind Einzelstrahler (Erco 22 259) angebracht. Zusätz- 

lich steht jedem Arbeitsplatz eine Schreibtischlampe zur Verfügung. Fälschlicher 

Weise wurde für die Schreibtischlampen statt der geplanten 15 W Leuchtmittel 

100 W Glühbirnen geliefert und eingesetzt, welche aber mittelfristig ausgetauscht 

werden sollen. In Tabelle 8.21 sind die Anschlussleistungen der installierten Be- 

leuchtung aufgeführt. 

Tabelle 8.21: Installierte Beleuchtung und deren Anschlussleistung pro Bürobereich (Referenzraum: 

1.OG Süd - 512 m 2 ) 

Anzahl Leistung Maximale Gesamtleistung 

[Stk] [W] [W/m 2 ] 

Erco T 18 38 54 4,0 

Erco 22 259 40 2x 42 6,6 

Schreibtischlampe 15 100 2,9 

Arbeitsplatzbeleuchtung 

Der Stromverbrauch der Schreibtischlampen wird nicht mit den Elektrozählern 

der Beleuchtung erfasst, sondern mit den Zählern der Arbeitsmittel. Aus diesem 

Grund können diese Verbräuche nur pauschal ermittelt und angerechnet werden. 

Eine Befragungen des Personals war Grundlage für die folgende Abschätzung 

des Stromverbrauchs der Arbeitsplatzbeleuchtung. Durch die ungenügende Ta- 

geslichtversorgung (vgl. Kapitel ...) der Büros werden die Schreibtischlampen z.T. 

auch in den Tageszeiten mit dem größten Tageslichtangebot betrieben. Eine Be- 

schränkung auf spezifische Nutzungszeiten ist daher nicht möglich. Mit den fol- 

genden Annahmen wurde der Stromverbrauch ermittelt:


• 80% Auslastung der Großraumbüros 

• 50% Nutzung während der Arbeitszeit (8h) 

Unter diesen Randbedingungen ergibt sich ein jährlicher Stromverbrauch der Ar- 

beitsplatzbeleuchtung, bezogen auf die Bürofläche, von 3-5 kWh/(m 2 ·a), welcher 

beim gesamten Beleuchtungsstromverbrauch berücksichtigt werden muss. Die 

gemessenen Verbrauchswerte bestätigen diese Annahmen, siehe dazu Bild 8.153. 

Monatsverbräuche 

Bild 8.145 zeigt, getrennt nach Himmelsrichtungen, den Beleuchtungsstromver- 

brauch der Büros des Jahres 2002 und 2003. Entsprechend dazu ist die außen 

gemessene mittlere monatliche Beleuchtungsstärke aufgetragen.


Spezifischer Stromverbrauch der künstlichen Beleuchtung 

3,2 

[kWh/(m 2 *Monat)] 

2,4 

2,0 

1,6 

1,2 

0,8 

0,4 

0,0 

3,2 


2,4 

2,0 

1,6 

1,2 

0,8 

0,4 

0,0 

01/02 03/02 05/02 07/02 09/02 11/02 

ü 

Stromverbrauch Nord 

Stromverbrauch Süd 

ü 

Beleuchtungsstärke Nord 

Beleuchtungsstärke Süd 

01/03 03/03 05/03 07/03 09/03 11/03 

ü 

2002 

2003 

Bild 8.145: Beleuchtungsstromverbrauch und die mittlere Beleuchtungsstärke. Die Verbrauchswerte 

der Büros der Nord- bzw. Südseite sind zusammengefasst und beziehen sich 

auf die jeweiligen Bürogrundflächen. Die Verbräuche der Arbeitsplatzbeleuchtung sind 

nicht enthalten 

Die nach Norden ausgerichteten Büros weisen erwartungsgemäß einen höheren 

Stromverbrauch auf als die der Südseite. Das Einbrechen der „Verbrauchskurve“ 

im Juli und Dezember ’02 sowie August und Dezember ’03 sind auf ein- bzw. 

zweiwöchige Betriebsruhen zurückzuführen. 

In der Grafik wird deutlich, dass das Dimmen der künstlichen Beleuchtung zwar 

Einfluss auf den monatlichen Verbrauch hat, die Einsparungen (Sommer gegen- 

über Winter) aber relativ gering sind. In Tabelle 8.22 sind die mittleren monat- 

ü 

16 

[kLx] 

12 

10 

8 

6 

4 

2 

0 

16 

[kLx] 

12 

10 

8 

6 

4 

2 

0 

Mittlere Beleuchtungsstärke außen


lichen Verbrauchswerte der Jahre 2002 und 2003 gegenübergestellt. Sommer be- 

zeichnet den mittleren Verbrauch in den Monaten April bis September, Winter 

den der restlichen Monate des Jahres. 

Tabelle 8.22: Vergleich mittlerer monatlicher Stromverbrauchswerte aller Büros in 

kWh/(m 2 ·Monat) 

Jahr Sommer Winter 

2002 1,5 1,9 

2003 1,4 2,1 

In Bild 8.146 sind nochmals die Stromverbräuche aller Büros der Jahre 2002 und 

2003 einzeln aufgeführt. 


Spez. Stromverbrauch 

3,0 

2,0 

1,5 

1,0 

0,5 

ü 

1.OG Nord 

2.OG Nord 

1.OG Süd 

2.OG Süd 

0,0 

01/02 04/02 07/02 10/02 01/03 04/03 07/03 10/03 

Bild 8.146: Monatlicher Stromverbrauch der künstlichen Beleuchtung aller Büros. Die Stromverbrauchswerte 

beziehen sich ausschließlich auf die Bürogrundflächen. Die Verbräuche 

der Arbeitsplatzbeleuchtung sind nicht enthalten. 

Zu beachten ist, dass die Dach- sowie die Atriumbeleuchtung zu je 50 % mit den 

Beleuchtungszählern der Büros im 2. OG erfasst werden. Die Verbräuche der 

Nordbüros liegen auf ähnlichem Niveau, das Südbüro im 2. OG weicht in den 

Verbrachswerten aber stark von dem im 1. OG ab. Da die baulichen Gegebenhei- 

ten sowie die Belegungsdichte etwa denen des 1. OG Süd entsprechen, könnte in 

unterschiedlichen Nutzungszeiten der Grund für diesen Mehrverbrauch liegen.


Jahresverbräuche 

Der Stromverbrauch der Beleuchtung der einzelnen Büros für das Jahr 2002 und 

2003 ist in Tabelle 8.23 abgebildet. Zur Errechnung der gesamten Energiemenge 

ist der Verbrauch der Arbeitsplatzbeleuchtung pauschal mit 4 kWh/(m 2 ·a) ange- 

setzt. 

Tabelle 8.23: Jährlicher Beleuchtungsstromverbrauch der Großraumbüros für das Jahr 2002 und 

2003 in kWh/(m 2 ·a). Die Werte der Deckenbeleuchtung sind gemessene Verbräuche, 

die Werte der Arbeitsplatzbeleuchtung sind pauschal angesetzt 

Jahr 1. OG Nord 2. OG Nord 1. OG Süd 2. OG Süd 

Decke 21,3 21,9 16,0 24,7 

2002 Arbeitsplatz 4,0 4,0 4,0 4,0 

Gesamt 25,2 25,8 20,0 28,6 

Decke 20,8 22,2 15,9 25,2 

2003 Arbeitsplatz 4,0 4,0 4,0 4,0 

Gesamt 24,8 26,2 19,9 29,2 

In [13] sind Grenz- und Zielwerte für den Einsatz von elektrischer Energie in Ge- 

bäuden aufgeführt. Für die vorliegende Art von Bürogebäude mit 500 Lux Nenn- 

beleuchtungsstärke und einer teilweisen Tageslichtausnutzung ist als Grenzwert 

22 kWh/(m 2 a) angegeben. Als Zielwert wird 12 kWh/(m 2 a) genannt. Der mittle- 

re Verbrauch aller Büros lag 2002 sowie 2003 bei 25,0 kWh/(m 2 a). 

Der Anteil des Stromverbrauchs für künstliche Beleuchtung aller Büros beträgt 

für das Jahr 2002 67 % und für das Jahr 2003 76 % des gesamten Beleuchtungs- 

stromverbrauchs des Gebäudes. 

Tagesgänge 

Die Bilder 8.147 bis 8.149 zeigen den Tagesverlauf der mittleren Leistung der 

künstlichen Beleuchtung eines Jahres (04/2002 - 03/2003), des Zeitraums April 

2002 bis September 2002 und des Zeitraums Oktober 2002 bis März 2003. Die Bü- 

ros der Nord- und Südseite sind hierbei zusammengefasst. Darüber aufgetragen 

sind die gemittelten Stundenwerte der gemessenen Beleuchtungsstärke (außen).


Mittlere äußere 

Beleuchtungsstärke 

Spezifische mittlere Leistung 

40 

[kLx] 

20 

10 

0 

9 

[W/m 2 ] 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

ü 

ü 

ä 

0 

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 

Bild 8.147: Tagesgang der mittleren Leistung der Deckenbeleuchtung und der äußeren Beleuchtungstärke 

im Zeitraum 04/2002 bis 03/2003 (ganzjährig) 

ä 

Nord 

Süd 

Nord 

Süd





40 

[kLx] 

20 

10 

0 

9 

[W/m 2 ] 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

ü 

ü 

ä 

0 

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 

Bild 8.148: Tagesgang der mittleren Leistung der Deckenbeleuchtung und der äußeren Beleuchtungsstärke 

im Zeitraum 04/2002 bis 09/2002 (Sommermonate) 

ä 

Nord 

Süd 

Nord 

Süd





40 

[kLx] 

20 

10 

0 

9 

[W/m 2 ] 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

ü ä 

ü 

0 

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 

Bild 8.149: Tagesgang der mittleren Leistung der Deckenbeleuchtung und der äußeren Beleuchtungstärke 

im Zeitraum 10/2002 bis 03/2003 (Wintermonate) 

Im Zeitraum von ca. 5:00 bis 8:00 Uhr liegt die Arbeitszeit des Reinigungsperso- 

nals. Der Stromverbrauch ist in dieser Zeit etwa doppelt so hoch, als der des rest- 

lichen Arbeitstages. Im Eingangsbereich des Gebäudes befindet sich ein Bedien- 

panel, das es dem Reinigungspersonal erlaubt, den größten Teil der Beleuchtung 

des Gebäudes zentral einzuschalten, was der mögliche Grund für den erhöhten 

Verbrauch sein kann. 

Die mittlere Leistung ist während der Hauptarbeitszeit in den Wintermonaten 

etwa 20 % höher als in den Sommermonaten. Besonders in den Morgen- und 

Abendstunden werden die Unterschiede zwischen Sommer und Winter deutlich 

(vgl. Bild 8.148 und 8.149). 

Im Zeitraum von 9:00 bis 16:00 Uhr ist die Wirkung der Steuerung bzw. Regelung 

der Bürobeleuchtung gut zu beobachten, dass heißt, der Stromverbrauch nimmt 

mit zunehmender Beleuchtungsstärke ab und umgekehrt. 

ä 

Nord 

Süd 

Nord 

Süd


Globalstrahlung und Stromverbrauch des Kunstlichts 

Die Grafiken in Bild 8.150 liefern den Zusammenhang zwischen Leistung der 

künstlichen Beleuchtung und der Globalstrahlung für die Büros im 1. OG. Die 

abgebildeten Werte geben nur die Leistung der Deckenbeleuchtung nicht aber 

der der Arbeitsplatzbeleuchtung wieder. 

[W/m 2 ] 

Leistung 

8 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

1.OG Nord 

0 50 100 150 [W/m 2 0 

] 250 

Globalstrahlung 

[W/m 2 ] 

Leistung 

8 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

ü 

1.OG Süd 

0 50 100 150 [W/m 2 0 

] 250 


Bild 8.150: Zusammenhang zwischen Leistung der Deckenbeleuchtung und Globalstrahlung der 

Büros im 1. OG Nord und 1. OG Süd. Die Werte sind mittlere Tageswerte der Werktage 

von 2002. Die Werte beziehen sich auf die Bürogrundflächen 

Bild 8.150 zeigt, dass beide Büros (verschiedene Himmelsrichtungen) eine etwa 

gleiche Neigung der Regressionsgeraden haben, was auf gleiche bauliche Gege- 

benheiten hindeutet. Erkennbar ist, dass an jedem Tag ein Bedarf an Kunstlicht 

vorhanden ist. Die Punktwerte im Bereich: Leistung < 1 W/m 2 sind auf arbeits- 

freie Feiertage zurückzuführen. 

In Bild 8.151 sind zusammenfassend für alle Büros der Zusammenhang zwi- 

schen Leistung der Beleuchtung und der Globalstrahlung dargestellt. Abgebildet 

sind nur die Regressionsgeraden, die als Basis dienenden mittleren Tageswerte 

(Punktwerte Bild 8.150) sind auf Grund der Übersichtlichkeit weggelassen.


Leistung 

8 

[W/m 2 ] 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

ü 

1.OG Nord 

2.OG Nord 

1.OG Süd 

2.OG Süd 

0 50 100 150 [W/m 2 0 

] 250 


Bild 8.151: Zusammenhang zwischen Leistung der Deckenbeleuchtung und Globalstrahlung aller 

Büros. Die Werte sind mittlere Tageswerte der Werktage von 2002. Die Werte beziehen 

sich auf die Bürogrundflächen 

Die sich aus den gemessenen Werten ergebenen mittleren Leistungen der De- 

ckenbeleuchtung der Büros sind in Tabelle 8.24 für verschiedene Zeiträume auf- 

geführt. 

Tabelle 8.24: Mittlere Leistung der Deckenbeleuchtung der Großraumbüros in W/m 2 . Die Werte 

beziehen sich ausschließlich auf die Bürogrundfläche 

Zeitraum 1. OG Nord 2. OG Nord 1. OG Süd 2. OG Süd 

Jahresdurchschnitt 3,5 3,8 2,7 4,3 

Sommer (04/02-09/02) 3,0 3,0 2,1 3,5 

Winter (10/02-03/03) 4,1 4,5 3,4 5,1 

8.4.6.2 Arbeitsmittel 

Das Energiekonzept des Gebäudes sieht vor den Strombedarf für Bürogeräte so 

weit wie möglich zu minimieren. Aus diesem Grund kommen in den Büros ener- 

giesparende Arbeitsplatzrechner (55 W) mit Flachbildschirmen (35 W), sowie ener- 

giesparende Peripherie zum Einsatz.


Monatsverbräuche 

Bild 8.152 zeigt den monatlichen Stromverbrauch der Arbeitsmittel des Jahres 

2002 und 2003. 

Spezifischer monaltlicher Stromverbrauch 

2003 2002 

5 


3 

2 

1 

0 

01/02 04/02 07/02 10/02 

5 


3 

2 

1 

1. OG Nord 

2. OG Nord 

0 

01/03 04/03 07/03 10/03 

1. OG S d 

2. OG S d 

Bild 8.152: Monatlichen Stromverbräuche der Arbeitsmittel des Jahres 2002 und 2003. Enthalten 

sind außerdem die Verbräuche aus den Arbeitsplatzleuchten 

Die Büros der Nordseite sowie das Büro im 1. OG Süd haben einen ähnlichen 

Verlauf des Energieverbrauchs, welcher mit etwa 1,2 kWh/(m 2 ·Monat) bezogen 

auf die Bürogrundfläche angegeben werden kann. 

Als ungewöhnlich zeigt sich aber der Verlauf des Büros im 2. OG Süd, welcher 

deutlich von den restlichen Büros abweicht. Die Dachrinnenheizung wird mit 

dem Zähler dieses Büros erfasst, was die Ursache für den Verlauf des Stromver- 

bauchs ist. 

Tagesgang 

In Bild 8.153 ist den Tagesgang der mittleren Leistung der Bürogeräte im 1. OG 

Süd dargestellt.


Spez. mittlere Leistung 

3,0 

[W/m 2 ] 

2,0 

1,5 

1,0 

0,5 

ganzjährig 

Sommer 

Winter 

0,0 

00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 

Bild 8.153: Tagesgang der mittleren Leistung der Bürogeräte im 1. OG Süd. Die Werte sind bezogen 

auf die Bürogrundfläche. Arbeitszeit: 8:00 bis 17:00 Uhr 

Der Tagesverlauf des Büros im 1. OG Süd entspricht quantitativ den erwarteten 

Ergebnissen. Zu beobachten ist ein Ansteigen der Leistung zu Beginn der Arbeits- 

zeit um cirka 1,5 W/m 2 (Graf: ganzjährig). Die Leistung der restlichen Tageszeit 

kann mit dem Stand-By-Betrieb der Bürogeräte erklärt werden. Der Unterschied 

während der Arbeitszeit zwischen Sommer und Winter ist auf die Benutzung der 

Arbeitsplatzbeleuchtung zurückzuführen (siehe auch Kapitel 8.4.6.1). 

Gleichzeitigkeitsfaktor 

Die für die Ermittlung der Gleichzeitigkeitsfaktoren notwendige maximale Ge- 

samtleistung der Bürogeräte wurde aus den vor Ort gemessenen Einzelleistun- 

gen errechnet. Diese sind in Tabelle 8.25 für das 2. OG Nord sowie das 1. OG Süd 

aufgeführt.


Tabelle 8.25: Anzahl und Leistung der Bürogeräte für die Büros im 2. OG Nord und 1. OG Süd 

(2.7.2003) 

2. OG Nord 1. OG Süd 

Leistung Anzahl Gesamt- Anzahl Gesamt- 

Betrieb [W] [Stk] leistung [W] [Stk] leistung [W] 

Kopierer 900 1 900 1 900 

Aktenvernichter 105 1 105 1 105 

Rechner + Monitor 90 18 1620 14 1260 

Rechner + Monitor 80 7 560 - - 

Laptops 40 2 80 - - 

Tischlampen 100 27 2700 14 1400 

Drucker 360 4 1440 2 720 

Fax 390 4 1560 - - 

Kaffeemaschine 1000 1 1000 1 1000 

Warmwasserbereiter 400 1 400 1 400 

Kühlschrank 100 1 100 1 100 

10.465 5.885 

Bei einer Bürogrundfläche von a 512 m 2 beträgt die maximale Gesamtleistung für 

das 2. OG Nord 20,4 W/m 2 und für das 1. OG Süd 12,2 W/m 2 . 

Aus den in Kapitel 7.3 genannten Gründen ist die Darstellung von typischen Ta- 

gesgängen nicht möglich. Die Gleichzeitigkeitsfaktoren sind nur über einen ge- 

mittelten Tagesgang darstellbar, was zur Folge hat, dass entstehende Spitzenwer- 

te nicht abgebildet werden. 

Das Bild 8.154 gibt den Gleichzeitigkeitsfaktor des Stromverbrauchs der Arbeits- 

mittel der Büros im 2. OG Nord sowie 1. OG Süd vom November 2003 wieder.


Gleichzeitigkeitsfaktor 

1,0 

[-] 

0,6 

0,4 

0,2 

0,0 

1,0 

[-] 

0,6 

0,4 

0,2 

0,0 

00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 

ü 

2. OG Nord 

1. OG Süd 

20,0 

16,0 [W/m2 ] 

12,0 

8,0 

4,0 

0,0 

12,2 

9,8 [W/m2 ] 

Bild 8.154: Tagesverlauf der mittleren Leistung und des Gleichzeitigkeitsfaktors der Arbeitsmittel 

im Büro 1. OG Süd. Die Werte sind mittlere Stundenwerte im Zeitraum 30.6. bis 

4.7.2003. 

Der Gleichzeitigkeitsfaktor liegt während der Arbeitszeit im Nordbüro bei etwa 

0,45 und im Südbüro bei etwa 0,2. 


Mit Beleuchtungssystemen, welche durch Dimmen der Beleuchtungsleistung nur 

den tatsächlich notwendigen Bedarf an Kunstlicht bereitstellen, lassen sich ef- 

fektive Einsparungen im Stromverbrauch erzielen. Gerade in Kombination mit 

einer guten Tageslichtausnutzung können Verbrauchsminderungen erzielt wer- 

den. In den gezeigten monatlichen Stromverbräuchen sowie den Tagesprofilen 

wurde deutlich, dass der Einsatz eines solchen Systems in den Büros der Firma 

Pollmeier kaum befriedigende Ergebnisse liefert. In den ermittelten Tagesgän- 

gen (Bild 8.147 bis 8.149) ist zu erkennen, dass eine Dimmung während der Ar- 

beitszeit im Winter nur schwach und im Sommer kaum eintritt. Der Erfolg der 

installierten Dimmeinrichtung zeigt sich in den monatlichen Stromverbräuchen 

(Bild 8.145). Im Sommer werden gegenüber den Wintermonaten geringere Ver- 

bräuche verzeichnet. Durch die Anordnung der Nutzflächen (Raummitte) sowie 

der Verkehrsflächen (Fensterseiten) wird eine Tageslichtausnutzung erschwert. 

ü 

7,3 

4,9 

2,4 

0,0 

Leistung


Der Einsatz eines dimmbaren Beleuchtungssystems ist in diesem Fall nur bedingt 

sinnvoll. 

Die Stromverbräuche der künstlichen Beleuchtung der Büros übertreffen alle, bis 

auf das Büro im 2. OG Süd, den in [13] angegebenen Grenzwert von 22 kWh/(m 2 a). 

Einen nicht geringen Anteil am gesamten Beleuchtungsstromverbrauch haben, 

mit einer Einzelleistung von 100 W, die Arbeitsplatzbeleuchtung. Durch einen 

Austauch dieser ist es möglich, den mittleren jährlichen Verbrauch aller Büros 

unterhalb dieses Grenzwerts zu halten. 

Der Einsatz energieeinsparender PCs und Peripherie zeigt sich als sehr wirkungs- 

voll. Die Arbeitsplatzrechner, welche den größten Teil der Arbeitsmittel ausma- 

chen, liegen im Stromverbrauch mit einer mittleren Leistung weit unter den heu- 

te handelsüblichen PCs (100-120 W). Eine weitere Verbrauchsminderung wäre in 

einem vernünftigen Kostenrahmen wohl kaum zu erreichen.

8.5 Effizienz Lüftung 241 

8.5 Effizienz Lüftung von Christian Neumann 

Spezifischer Stromverbrauch Abluft 

Der spezifische Stromverbrauch der Abluft kann ausgedrückt werden durch die 

Menge an elektrischer Antriebsenergie, die je m 3 beförderter Luft verbraucht 

wird. Die für die Berechung notwendigen Daten können leider nicht direkt bzw. 

vollständig aus der Datenerfassung abgelesen werden. Der Stromverbrauch für 

die Lüftung liegt zwar vor, jedoch werden die dazugehörigen Luftvolumenströ- 

me nur z.T. erfasst. Es fehlen insbesondere die Abluftmengen der WC-Bereiche in 

den Bürogeschossen. Die gemessenen Luftvolumenströme machen jedoch über 

80% des gesamten projektierten Volumenstroms aus. Wird der spezifische Strom- 

verbrauch der Abluft mit den so gemessenen Volumenströmen berechnet, ergibt 

sich der monatliche Verlauf, der in Bild 8.155 gezeigt ist. 

spezifischer Strombedarf Abluft / [Wh/m³] 

0.45 

0.40 

0.35 

0.30 

0.25 

0.20 

0.15 

0.10 

0.05 

0.00 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 

Monat 

Bild 8.155: Monatliche Werte der Effizienz der Abluftanlage für 2003 [2] 

Zunächst ist zu erkennen, dass der spezifische Stromverbrauch im Sommer schlech- 

ter liegt als im Winter. Dies ist auf den erhöhten Stromverbrauch für die Nacht- 

lüftung zurückzuführen. Weiterhin werden die Planungswerte für den Winterbe- 

trieb von ca. 0,15 Wh/m 3 nur knapp verfehlt. Dabei ist weiterhin zu beachten, 

dass die zur Berechnung verwendeten Luftvolumina kleiner sind als die real vor-


handenen. Daher liegt die Effizienz tatsächlich besser als in der Abbildung zu 

sehen. Dass der spezifische Stromverbrauch am Ende des Jahres höher liegt als 

zu Beginn von 2003, ist wahrscheinlich auf den Austausch des Abluftventilators 

in dem Ostschacht zurückzuführen. Dieser war zu klein geliefert worden und 

musste gegen einen größeren Ventilator ausgewechselt werden, der nun deutlich 

höhere Luftmengen fördert. [2] 

8.6 Abhängigkeit Heizlast von Solarstrahlung von C. Neumann 

Bild 8.156: Abhängigkeit der Heizleistung über der Außentemperatur nach Strahlungsklassen [2] 

Wie aus Abb. 8.156 ersichtlich, besteht keine eindeutige Abhängigkeit der Heiz- 

leistung von der Solarstrahlung. Die Trendlinien für höhere Strahlungsklassen 

zeigen keine geringeren Werte für die Heizleistung. Offensichtlich wird der Son- 

nenschutz in der Fassade auch als Blendschutz verwendet, so dass die solaren 

Gewinne auch bei tiefen Außentemperaturen deutlich reduziert werden. 

Auch die Ergebnisse der Simulation weisen darauf hin, das ein solches Verhalten 

vorliegt.

8.7 Regelalgorithmen der Heizung 243 

Bild 8.157: Wochenverlauf von gemessener und simulierter Heizleistung und Globalstrahlung, in 

der Woche vom 10.03.03 bis 17.03.03 [2] 

Abb. 8.157 zeigt deutlich, wie die simulierte Heizleistung bei Sonneneinstrahlung 

abnimmt, während die gemessene Heizleistung kaum oder gar nicht absinkt. Ne- 

ben dem Einsatz des Sonnenschutzes als Blendschutz kann natürlich auch ver- 

mehrte Fensterlüftung bei Einstrahlung auf die Fassade zu diesem Effekt führen. 

Dagegen spricht jedoch, dass der Effekt auch bei sehr kalten Außentemperaturen 

auftritt, bei denen Fensterlüftung definitiv zu unangenehmen Zugerscheinungen 

führen würde. [2] 

8.7 Regelalgorithmen der Heizung von Christian Neumann 

Die Heizungsfreigabe begrenzt die Heizperiode. Die Radiatoren und Fußboden- 

heizung sind außentemperaturabhängig geregelt. Erst wenn die jeweils einge- 

stellte Heizgrenze von der Außentemperatur unterschritten wird, gehen die Heiz- 

systeme in Betrieb. Regulär unterscheidet ein Zeitschaltprogramm zwischen Tag- 

und Nachtbetrieb. Eine zusätzliche Funktion ist die Schnellaufheizung zu Beginn 

eines Tages nach der Nachtausschaltung. Diese Funktion setzt ein, wenn eine be- 

stimmte Außen- oder Raumtemperatur unterschritten wird. Weiterhin besteht ei- 

ne Frostschutzfunktion zur Vermeidung von Frostschäden. [2]


8.7.1 Frostschutz Cafeteria 

Sinkt die Außentemperatur oder die Raumtemperatur unter die Frostschutzgren- 

ze, wird der Frostschutz aktiviert. D.h. die Heizung wird mit den Vorgaben für 

den Nachtbetrieb geregelt. Der Frostschutz ist aktiv, wenn das Zeitfenster der 

Heizung geschlossen ist und die Außentemperatur kleiner 0 ◦ C bzw. 2 ◦ C ist 

(Einstellung wurde im Verlauf des Jahres geändert). Im Jahr 2002 wurde durch 

die Funktion des Frostschutzes 9,6 MWh Heizenergie verbraucht, das entspricht 

2,8 kWh/m 2 NGF . Eine Besonderheit des Heizsystems ist die Einbindung des Heiz- 

registers für die Zuluft der Cafeteria. Die Struktur des Verteilnetzes für die Ra- 

diatoren hat es nahegelegt das Heizregister an einen Strang dieses Verteilnetzes 

anzuschließen. Allerdings hat sich gezeigt, dass dadurch für die Frostschutzfunk- 

tion ein energetischer Nachteil entsteht. Falls das Luftheizregister Frostschutzan- 

forderung hat, muss zwangsläufig die gesamte Radiatorenheizung mit betrieben 

werden. Da das Luftheizregister aufgrund seiner Nähe zur Fassade bereits bei 

relativ moderaten Außentemperaturen auf Frostschutz schaltet, wurde so die Be- 

triebszeit für die Radiatorenheizung erhöht. Es entstand dadurch ein unnötiger 

zusätzlicher Wärmeverbrauch, da die Vorlauftemperaturen selbst bei Frostschutz 

auf 50 ◦ C eingestellt war. Diese Funktion wurde mittlerweile dahingehend kor- 

rigiert, dass die Vorlauftemperatur im Frostschutzbetrieb des Zuluftheizregisters 

auf ein Mindestmaß (25 ◦ C) abgesenkt wurden. Der zusätzliche Heizenergiever- 

brauch wurde somit minimiert. [2] 

8.7.2 Auskühlverluste 

Wie in Abschnitt 4.4 erläutert, ist werktags von einer Raumbelegung bis 19 Uhr 

auszugehen. Berücksichtigt man die Auskühlung des Heizsystems nach Abschal- 

ten der Heizung, gegebenenfalls unterstützt durch eine Nachlaufzeit der Hei- 

zungspumpe, kann das Zeitfenster der Radiatorenheizung auf jeden Fall vor 19 Uhr 

geschlossen werden. Eine Hochrechnung der Kapazität des Heizsystems (sie- 

he Anhang) ergibt mit einer mittleren Auskühlung von 24 K eine freiwerden- 

de Energiemenge von ca. 32,6 kWh am Tag. Das entspricht etwa 8 % im Ver- 

gleich zum mittleren täglichen Heizenergieverbrauch. Mit 223 Heiztagen im Jahr 

2002 berechnet sich der Auskühlverlust auf ca. 7,3 MWh/a, das entspricht 2,1

8.7 Regelalgorithmen der Heizung 245 

kWh/m 2 NGF a. [2]


8.8 Betriebszeit von Christian Neumann 

Der Stromverbrauch der Arbeitsmittel zeigt die Betriebszeit in den Büroräumen. 

Weil im 1.OG der Stromverbrauch der Arbeitsmittel, inkl. Arbeitsplatzbeleuch- 

tung, ohne weitere Verbraucher erfasst wird, wird für die Betrachtung der Be- 

triebszeit der Büroraum im 1. OG Süd als Referenzraum verwendet. Ab August 

2002 sind die Messdaten des Elektrowandlers verfügbar. Das Bild 8.158 zeigt für 

Werktage den Mittelwert je Stunde für die Monate von August bis Dezember 

2002. 

Energieverbrauch [kWh/h] 

2,5 

2 

1,5 

1 

0,5 

0 

Arbeitsmittel 1.OG West 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 

Uhrzeit [h] 

August September Oktober November Dezember 

Bild 8.158: Stromverbrauch der Arbeitsmittel im 1. OG Süd an Werktagen [2] 

Aus der Differenz zwischen dem gesamten Stromverbrauch im Büroraum und 

dem Stromverbrauch der Beleuchtung, errechnet sich der Stromverbrauch der 

Arbeitsmittel. Mit dem Eintreffen des Reinigungspersonals erhöht sich der Strom- 

verbrauch der Beleuchtung um 4:00 Uhr morgens. Der Stromzähler der Beleuch- 

tung zählt den Verbrauch in kleineren Schritten als der Stromzähler für den ge- 

samten Büroraum. Der Verbrauch der Beleuchtung wird deshalb beim Zähler des 

gesamten Stromverbrauchs im Raum erst später erfasst. Daraus ergibt sich bei der 

Differenz der scheinbare Einbruch des Stromverbrauchs um 4:00 Uhr morgens,

8.8 Betriebszeit 247 

der nicht weiter beachtet wird. Ab 7:00 Uhr sind die Angestellten im Büro, der 

Stromverbrauch steigt auf den maximalen Wert am Tag. Bis 17:00 Uhr bleibt der 

Stromverbrauch auf einem hohen Niveau. Während der Mittagszeit ist nur ein 

leichter Rückgang des Stromverbrauchs festzustellen. Zwischen 17:00 Uhr und 

19:00 Uhr geht der Stromverbrauch auf das Minimum zurück. 

Energieverbrauch [kWh/h] 

2,5 

2 

1,5 

1 

0,5 

Arbeitsmittel 1.OG West 

0 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 

Uhrzeit [h] 

August September Oktober November Dezember 

Bild 8.159: Stromverbrauch der Arbeitsmittel im 1. OG Süd an Samstagen [2] 

Am Samstag zeigt sich ein minimaler Stromverbrauch zwischen 6:00 Uhr und 

10:00 Uhr (siehe Bild 8.159). Der Stromverbrauch je Stunde beträgt ca. 1/6 des ma- 

ximalen Stromverbrauchs an Werktagen. Demnach ist davon auszugehen, dass 

nur eine sehr geringe Anzahl an Personen am Samstagmorgen im Büro ist. Am 

Sonntag lässt sich kein erhöhter Stromverbrauch der Arbeitsmittel feststellen. 

Durchschnittlich werden 346 Wh/h elektrische Energie verbraucht, das ergibt ei- 

ne Grundlast von ca. 0,63 W/m 2 NGF . [2]

248 9 OPTIMIERUNG UND ERWEITERUNG DES KONZEPTS 

9 Optimierung und Erweiterung des Konzepts 

9.1 Messtechnische Erfassung 

Die Parkplatzbeleuchtung sowie die Gehweg- und die Außenbeleuchtung wur- 

den zu Beginn des Projekts über den Beleuchtungsstromzähler des Erdgeschosses 

erfasst. Im Frühjahr 2003 wurde daher der Zähler eingebaut, der ausschließlich 

den Verbrauch der Außenbeleuchtung ermittelt. Seit Juli 2003 ist dieser Zähler 

auf die GLT angeschlossen. Der Verbrauch wird nun gesondert erfasst und doku- 

mentiert. 

Für die gesamte Fläche eines Bürobereichs (ca. 500 m 2 ) wird ein Temperaturfüh- 

ler eingesetzt. Weitere Fühler einzubauen war nachträglich nicht möglich. Im Be- 

reich West ist die Kapazität der Automationsstation bereits erschöpft. Die vor- 

handenen Fühler waren in Unterputzausführung an einer Betontrennwand in- 

stalliert. Die Folgen für die gemessenen Werte werden in Kapitel 8.4.4 näher un- 

tersucht. Im Juli 2003 wurden die Unterputzfühler der Büros in Aufputzfühler 

umgerüstet, um den Abstand und damit die Entkopplung von der Wand zu ver- 

größern. 

Im Serverraum ist zusätzlich zu der Außenluftkühlung ein Umluftkühler vor- 

handen, der sich einschalten soll, sobald die Raumtemperatur einen Grenzwert 

überschreitet. Nach Inbetriebnahme des Gebäudes lief der Ventilator des Kühl- 

aggregats ständig, um die Raumtemperatur zu messen. Anfang des Jahres 2003 

wurde zusätzlich ein Raumthermostat an das Aggregat angeschlossen. In Kapitel 

8.4.5 werden die diesbezüglichen Einergieeinsparungen deutlich. 

Der Vergleich der Globalstrahlungswerte mit den Werten des DWD, gemessen 

in Weimar, ergab erhebliche Abweichungen. Das Pyranometer in Creuzburg lie- 

ferte um bis zu 150 W/m 2 geringere Werte. Übertragungs- und Umrechnungs- 

fehler können ausgeschlossen werden. Wahrscheinlich ist die Werkskalibrierung 

nicht korrekt. Eventuell wird das Pyranometer abgebaut und eingeschickt. Für 

die Auswertung wurde ein Korrekturfaktor ermittelt. Die Vorgehensweise und 

das Ergebnis ist in Kapitel 8.2.2 dokumentiert. 

Im Frühjahr 2003 wurde die Wetterstation umgebaut. Sie war zu kompakt aus-

9.2 Regelung der Gebäudetechnik 249 

geführt. Der Außentemperaturfühler war zwischen einer Satellitenantenne und 

einem Verteilerkasten angebracht, dadurch lieferte der Fühler verfälschte Werte 

bei längerer direkter Sonneneinstrahlung. Die Windfahne warf je nach Windrich- 

tung Schatten auf das Pyranometer. Die Lichtstärkesensoren waren nach Him- 

melsrichtungen ausgerichtet, sie wurden in Richtung der vier Fassaden gedreht. 

9.2 Regelung der Gebäudetechnik 

Die Betriebsmeldung des Ventilators der Abluft West war nicht mit der Freigabe 

der Wärmepumpe verriegelt. Das hatte zur Folge, dass die Wärmepumpe nach 

Anforderung durch den Pufferspeicher anlief, obwohl kein Abluftvolumenstrom 

vorhanden war. Ebenfalls aufgrund eines Fehlers in der Programmierung lief die 

Ladepumpe der Wärmepumpe nahezu rund um die Uhr. Die Effizienzsteigerung 

durch die Fehlerkorrekturen wird in Kapitel 8.4.2 untersucht. 

Im Sommer (beider Jahre) liegen die Arbeitszahlen der Wärmepumpe unter 3. 

Im letzten Sommer wurde daher versucht, über eine größere Hysterese und an- 

gepasste Einschaltbedingungen die Laufzeit zu verlängern. Diese Optimierungs- 

versuche verliefen bislang erfolglos. Nähere Ausführungen dazu finden sich eben- 

falls im oben genannten Kapitel. 

In der ursprünglichen Programmierung war die Freigabe für den Betrieb der frei- 

en Nachtlüftung an die Frostgrenze von 8 ◦ C gekoppelt. Nun kann der Wert für 

die Freigabe der Nachtlüftung frei gewählt werden. Der Ausschaltzeitpunkt der 

Nachtlüftung (mit der Raumlufttemperatur als Vorgabe) war fest auf 22 ◦ C vor- 

eingestellt. Nach einer Umprogrammierung können nun eine Freigabetempera- 

tur und eine Hysterese eingestellt werden (siehe Bild 9.160).

250 9 OPTIMIERUNG UND ERWEITERUNG DES KONZEPTS 

Bild 9.160: GLT Screenshot der Parameter Lüftung vom 01.03.2004 um 15:10 Uhr 

Um die Auskühlverluste der Heizkreise vollständig zu nutzen, wurde durch eine 

Erweiterung der Gebäudeleittechnik ermöglicht, eine Nachlaufzeit für die Hei- 

zungspumpen einzustellen. Bild 9.161 zeigt das GLT - Fenster für die Heizungs- 

parameter. Die erzielte Energieeinsparung durch diese Maßnahme ist in Kapitel 

8.7.2 dokumentiert. 

Bild 9.161: GLT Screenshot der Parameter Heizkreise vom 01.03.2004 um 15:10 Uhr 

Das Heizregister für die Zuluft Cafeteria ist an das Verteilnetz für die Radiato- 

ren angeschlossen. Falls das Luftheizregister Frostschutzanforderung hat, muss

9.2 Regelung der Gebäudetechnik 251 

zwangsläufig die gesamte Radiatorenheizung mitbetrieben werden. Es entstand 

dadurch ein unnötiger zusätzlicher Wärmeverbrauch, da die Vorlauftemperatur- 

en selbst bei Frostschutz auf 50 ◦ C eingestellt war. Diese Funktion wurde mittler- 

weile dahingehend korrigiert, dass die Vorlauftemperatur im Frostschutzbetrieb 

des Zuluftheizregisters auf ein Mindestmaß abgesenkt wurde (25 ◦ C, bzw. der 

Wert ist nun auf der GLT frei wählbar). Der zusätzliche Heizenergieverbrauch 

wurde somit minimiert (siehe auch Kapitel 8.7.1). [2]

252 10 ALLGEMEINES 

10 Allgemeines 

10.1 Nutzerbefragung 

Erklärtes Ziel bei den Planungen für das Verwaltungsgebäude Pollmeier waren 

optimale Arbeitsplatzbedingungen in Bezug auf Tages- und Kunstlicht und das 

Raumklima. Dieses sollte möglichst unter Einsatz „schlanker“ Gebäudetechnik 

mit energieeffizienten Anlagenkomponenten verwirklicht werden. Im Rahmen 

des projektübergreifenden SolarBau:MONITOR wurde eine Nutzerbefragung [6] 

durchgeführt, um die Zufriedenheit der Nutzer bezüglich des Gebäudes zu erfas- 

sen. Die Auswertung sollte, neben der messtechnischen Erfassung, Information 

darüber geben, ob oder inwieweit die Planungsziele erreicht wurden. 

Der Fragebogen wurde 72 Mitarbeitern der Firma Pollmeier zugestellt. Der Zeit- 

raum der Bearbeitung lage zwischen dem 23. Juli und 9. August 2002. Insgesamt 

konnten 37 Antworten verwertet werden. Die Rücklaufquote betrug demnach 

51 %. Hierbei ist zu beachten, dass etwa 15 % der Mitarbeiter im Aussendienst 

tätig sind und sich andere bereits im Urlaub befanden [6]. 

Im Folgenden ist die Kurzfassung der Ergebnisse aus [6] wiedergegeben. 

Das Gebäude ist seit September 2001 bezogen und wird derzeit von ca. 70 Mitar- 

beitern genutzt. Die Alters- und Geschlechtsverteilung der Nutzer ist ausgewo- 

gen. Die Arbeitszeit von ca. 90 % der Nutzer beträgt sieben bis zehn Stunden, mit 

einem Tätigkeitsschwerpunkt auf Bildschirmarbeit. 

Die Bereitschaft, die Kleidung an Temperaturschwankungen in den Räumen an- 

zupassen besteht nur bei weniger als der Hälfte, ist aber mit den meisten Arbeits- 

abläufen vereinbar. 

Die Arbeitsplätze befinden sich in Großraumbüros mit ca. 28 bis 62 m 2 /Person, 

die zu allen Himmelsrichtungen orientiert sind, in der ersten und zweiten Etage. 

Der typische Arbeitsplatz liegt in 2 bis 4 m Entfernung vom Außenfenster mit 

seitlichem oder frontalen Lichteinfall. 

Die Befragten fühlen sich sehr unterschiedlich gut informiert über die haustech- 

nische Anlagen. Auch ist z.B. nicht allen bekannt, dass eine Lüftungsanlage vor- 

handen ist. Es besteht bei der großen Mehrheit Interesse an weiteren Informatio-

10.1 Nutzerbefragung 253 

nen, auch am Energieverbrauch des Gebäudes. 

Die Raumtemperaturen am Arbeitsplatz werden das ganze Jahr über von der 

Mehrheit als angenehm bewertet. Nur an sehr heißen Sommertagen werden sie 

von der Hälfte als zu hoch eingestuft. Im Winter empfinden ein Drittel der Nutzer 

die Temperaturen am Arbeitsplatz als zu kalt oder unangenehm schwankend. 

Außerdem wird die Cafeteria häufig als zu kalt bezeichnet. 

Eine knappe Mehrheit lehnt eine klassische Klimaanlage ab. Die Luftqualität wird 

von der Mehrheit als gut empfunden, im Laufe des Tages wird aber von vielen ei- 

ne Verschlechterung festgestellt. Die Fensteröffungszeiten werden von allen Nut- 

zern, entsprechend den Außentemperaturen, in ähnlicher Weise angepasst: ein 

Teil reagiert mit seltenem Stoßlüften, ein Teil mit häufigem Dauerlüften auf hohe 

Temperaturen. Der meist genannte Grund ist die Verbesserung der Luftqualität 

vor dem allgemeinen Wohlbefinden. Im Sommer werden die Fenster auch zur 

Verbesserung der thermischen Bedingungen geöffnet. Die Öffnungsmöglichkeit 

und Größe der Fenster wird als positiv bewertet. Eine offenstehende Tür zur som- 

merlichen Gebäudedurchlüftung wird von der Mehrheit nur nachts akzeptiert. 

Die Beleuchtung in den Büroräumen wird von der Mehrheit als gerade richtig 

bewertet, von einem Drittel jedoch als zu gering. Die Beurteilung der Tageslicht- 

beleuchtung fällt schlechter aus als die der Kunstlichtbeleuchtung. Auffällig ist, 

dass insbesondere die Tageslichtbeleuchtung sehr unterschiedlich wahrgenom- 

men wird: etwa zu gleichen Teilen als gut und als mittelmäßig bis schlecht. Auch 

die Auskünfte über die ausschließliche Tageslichtnutzung im Sommer variieren 

stark, zwischen 0 bis 90 %. 

Auf den Bildschirmen aufgetretene Reflexionen wurden von den Tischleuchten 

verursacht. Blenderscheinungen durch die Sonne treten bei der deutlichen Mehr- 

heit der Arbeitsplätze auf. Ein Blendschutz ist nicht vorhanden. Die Sicht nach 

draußen wird auch mit geschlossenem Sonnenschutz von der Mehrheit als mit- 

telmäßig oder gut bezeichnet. 

Die Raumakustik der Büroräume wird von je der Hälfte als selten bzw. häufig 

störend eingestuft. Andere bauakustische Schwachpunkte treten nicht auf. 

Der Fragesteller bedankt sich für die freundliche Kooperation der Befragten.

254 10 ALLGEMEINES 

10.2 Internetpräsentation 

Seit Mai 2002 wird das Projekt Pollmeier auf der Homepage des Zentrums für 

Umweltbewusstes Bauen e.V., Kassel www.zub-kassel.de unter der Rubrik Pro- 

jekte ausführlich vorgestellt. Neben einer anschaulichen Visualisierung der Ge- 

bäudeleittechnik mittels statischer Programmoberflächen finden sich hier seit- 

dem erste Auswertungsergebnisse. Alle studentischen Arbeiten und Zwischen- 

berichte stehen zum Download zur Verfügung. 

Alle Projekte des Teilkonzepts 3 werden auf der Seite des SolarBau:MONITOR 

www.solarbau.de vorgestellt. Dort befinden sich Informationen über die Projekt- 

teams, das Projekt allgemein und alle bisherigen Berichte zum Download. Seit 

ca. einem Jahr werden dort zusätzlich, wöchentlich aktualisiert, Verbrauchswerte 

der aussagekräftigsten Zähler grafisch dargestellt. 

10.3 Studentische Arbeiten und Veröffentlichungen 

Folgende studentische Arbeiten wurden im Rahmen des Projekts bisher erstellt 

und bilden in weiten Teilen die Grundlage für diesen Bericht: 

Jeanette Wapler: Monitoring, Experimente und Datenanalyse für die Nachtlüf- 

tung im Verwaltungsgebäude Pollmeier, Diplomarbeit an der FH Erfurt, FB Ver- 

sorgungstechnik, betreut durch Fraunhofer ISE, 2002 

Karin Herrmann: Evaluation eines Niedrigenergie-Bürogebäudes am Beispiel des 

Neubaus der Pollmeier Massivholz GmbH, Diplomarbeit an der FH Biberach, 

Gebäudetechnik/-klimatik, betreut durch solares bauen, Juni 2003 

Katrin Schlegel: Bewertung des Raumklimas in den Großraumbüros des Verwal- 

tungsgebäudes Pollmeier mittels temporärer und stationärer Messungen, Pro- 

jektarbeit an der Universität Kassel, Fachbereich Bauingenieurwesen, Fachgebiet 

Bauphysik, November 2003, betreut durch Prof. G. Hauser 

Seit Fertigstellung des Gebäudes wurde vielfach über das Projekt berichtet. Nach- 

folgend sind die Veröffentlichungen aufgeführt: 

Frank Kaltenbach: Bürohäuser-Ausnahmegebäude mit Regelgrundrissen, Detail 

Konzept, 9/2002

10.3 Studentische Arbeiten und Veröffentlichungen 255 

Ausgezeichnete Architektur, BM 5/2003 S. 92-94 

Landschaftsfarben Verwaltungsgebäude Pollmeier in Creuzburg, DBZ 2/2003, S. 

62/63 

Karsten Voss, Günter Löhnert, Andreas Wagner: Energieeinsatz in Bürogebäu- 

den, Teil 1: Fakten, Konzepte und beispielhafte Bauten auf dem Weg zu hoher 

Arbeitsplatzqualität bei geringem Energieverbrauch, Bauphysik 25 (2003), Heft 

2, S. 65 ff. 

Karsten Voss, Günter Löhnert, Andreas Wagner: Energieeinsatz in Bürogebäu- 

den, Teil 2: Umsetzungserfahrungen, Bauphysik 25 (2003), Heft 6, S. 372 ff. 

J. Pfafferott, S. Herkel, Freiburg, A. Wagner, Karlsruhe: Müssen unsere Büroge- 

bäude klimatisiert werden? HLH Bd. 55 (2004) Nr. 3 - März, S. 24 ff. 

Weitere Veröffentlichungen sind geplant durch den BINE Informationsdienst, in 

der Bauphysik, in der HLH und AiT.

256 LITERATUR 

Literatur 

[1] solares bauen GmbH Forschungsvorhaben „Neubau des Verwaltungsge- 

bäudes der Pollmeier Massivholz GmbH in Creuzburg“ Förderkonzept So- 

lar optimiertes Bauen, Teil 3 des Bundesministeriums für Wirtschaft und 

Technologie (Förderkennzeichen 0335007B) Schlußbericht Feb. 2002 

[2] solares bauen GmbH Forschungsvorhaben „Neubau des Verwaltungsge- 

bäudes der Pollmeier Massivholz GmbH in Creuzburg“ Förderkonzept So- 

lar optimiertes Bauen, Teil 3 des Bundesministeriums für Wirtschaft und 

Technologie Schlußbericht Phase II Feb. 2004 

[3] SolarBau:MONITOR Portrait Nr. 13, Verwaltungsgebäude Pollmeier 

(Stand 03/2002), Begleitforschungsprojekt Dokumentation und Analy- 

se der Demonstrationsprojekte, Gesamtverantwortung und Koordination: 

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE 

[4] Wapler, J.: Monitoring, Experimente und Datenanalyse für die Nachtlüftung 

im Verwaltungsgebäude Pollmeier, Diplomarbeit an der FH Erfurt, FB Ver- 

sorgungstechnik, betreut durch Fraunhofer ISE, 2002 

[5] Herrmann, K: Evaluation eines Niedrigenergie-Bürogebäudes am Beispiel 

des Neubaus der Pollmeier Massivholz GmbH, Diplomarbeit an der FH Bi- 

berach, Gebäudetechnik/-klimatik, betreut durch solares bauen, Juni 2003 

[6] Voss, K; Wapler, J.: SolarBau:MONITOR, Ergebnisse der Nutzerakzeptanz- 

befragung für das Verwaltungsgebäude der Pollmeier Massivholz GmbH in 

Creuzburg, Freiburg, den 12.11.2003 

[7] Seelinger, M: Architekt 

[8] Recknagel, Sprenger, Schramek Taschenbuch für Heizung + Klima Technik, 

2001 Oldenburg Industrieverlag, 70. Auflage 

[9] Hauser, G.: Bauphysikalische Grundlagen - Feuchtelehre Vorlesungs- 

skript Bauphysik I und II, 2001, Universität Kassel, Fachgebiet Bauphysik

LITERATUR 257 

[10] Meyer, C. : Optimierung der Anordnung von Heizflächen und Lüftungsele- 

menten mittels Strömungssimulation, Forschungsbericht, Fachgebiet Tech- 

nische Gebäudeausrüstung, Gh Kassel, im Oktober 1999 

[11] Zogg, M.: Dynamischer Wärmepumpentest, HeizungKlima 3-02, Seiten 56 

und 57 

[12] LASI - Länderausschuss für Arbeitsschutz und Sicherheitstechnik, Kenn- 

größen zur Beurteilung raumklimatischer Grundparameter, Potsdam 1999, 

ISBN 3-936415-14-5 

[13] Institut für Wohnen und Umwelt: LEE Leitfaden Elektrische Energie im 

Hochbau, Darmstadt, 2000 

[14] EN ISO 7726, April 2002 Umgebungsklima - Instrumente zur Messung phy- 

sikalischer Größen, Tabelle 5 - Anordnung der Messwertaufnehmer bei Mes- 

sung der Klimagrößen 

[15] EN ISO 7726: 2002-04 Umgebungsklima - Instrumente zur Messung physi- 

kalischer Größen, 4.1.5 Messgrößen - Luftgeschwindigkeit 

[16] EN ISO 7726: 2002-04 Umgebungsklima - Instrumente zur Messung physi- 

kalischer Größen, Anhang B - Messung der mittleren Strahlungstemperatur 

[17] EN ISO 7730: 1995-09 Ermittlung des PMV und des PPD und Beschreibung 

der Bedingungen für thermische Behaglichkeit 

[18] VDI 3814: 1990-06, Blatt 1 Gebäudeleittechnik (GLT), Strukturen, Begriffe, 

Funktionen 

[19] www.solarbau.de/monitor/foerder/tk3/iib-tk3.htm 

[20] Sauter: Produktinformation Sauter Components, EGQ 211 CO2 und 

Temperatur-Messumformer, www.sauter-controls.com 

[21] INNOVA AirTech Instruments Datenblatt: Operative Temperature Trans- 

ducer - MM0060, www.innova.dk 

[22] CLAGE: M3..7 E (-U)/(-O) MD3..7 Gebrauchs- und Montageanleitung, Tech- 

nische Daten, Durchlauferhitzer MDH 4, Clage GmbH, Lüneburg

258 LITERATUR 

[23] DIN 1946 Teil 2: 1994-01 Raumlufttechnik Gesundheitstechnische Anforde- 

rungen (VDI-Lüftungsregeln) 

[24] Arbeitsstättenrichtlinie ASR 6/1,3 Raumlufttemperatur, April 2001

A Zonierung der Simulation 

Für die dynamische Simulation wurde das Gebäude in 12 Zonen unterteilt. Dabei 

wurden jeweils Räume zu einer Zone zusammengefasst, die ähnlichen Nutzungs- 

und klimatischen Bedingungen ausgesetzt sind. 

Bild 1.1: Schematischer Grundriss EG bis 2.OG 

1 Besprechung, 2 Café, 3 Küche, 4 Garderobe / WC, 5 Besprechung / Ausstellung, 

6 Büro Nord1, 7 Büro Süd1, 8 Büro Nord2, 9 Büro Süd2, 10 Atrium EG, 11 Atrium 

1.OG, Atrium 2.OG 

259

260 B BERECHNUNG DER KAPAZITÄT DER RADIATORENHEIZUNG 

B Berechnung der Kapazität der Radiatorenheizung 

Die Massen zur Berechnung der Kapazität sind aus den Planungsunterlagen ent- 

nommen. Die Temperaturdifferenz ergibt sich aus der Betrachtung der Vorlauf- 

temperaturen zum Zeitpunkt des Ausschaltens der Heizung am Abend und zum 

Zeitpunkt vor dem Einschalten der Heizung am Morgen. 

Tabelle 2.1: Berechnung der Kapazität des Heizungssytems 

Kapazität Kapazität Temp.- Energie Energie Energie 

Wasser Material Gesamt Differenz Wasser Material Gesamt 

Wh/K Wh/K Wh/K K kWh/d kWh/d kWh/d 

Heizkörper 291,3 292,3 583,5 23,6 6,87 6,90 13,77 

Rohrleitung 573,9 224,6 798,5 23,6 13,54 5,30 18,84 

Summe 20,42 12,20 32,61 

Heiztage: 223 d/a 

Energieverlust 7.273 kWh/a 

bez. auf NGF 2,1 kWh/m 2 a

C Messdatendarstellung 

[ppm] 

650 

600 

550 

500 

450 

400 

350 

300 

[%] 

1. Messwoche vom 24.03 bis 01.04.2003, Standort 1. OG, Position 1 

ß 

80 

Co2−Gehalt 

60 

ß 

40 

20 

CO2−Gehalt 

Stellsignal Ventilator 

60 Punkte GD Glätten von Data4_Stellsi2 

0 


[%] 

ß 


35 

30 

25 

20 


Volumenstrom Kanal 1.OG 

60 Punkte GD Glätten von Data4_Volumen 

ß 

15 

10 

[m³/h] 

1400 

1200 

1000 

800 

600 

400 

200 

0 

Volumenstrom 

[%] 

[°C] 

26 

80 

24 

60 

22 

40 

ß 

20 

20 

Außenfeuchte 

Lufttemperatur h=1,10 m 



ß 

Außenfeuchte 

18 

0 

[°C] 

ß 

20 

15 

10 

5 

0 

−5 


−10 

24.03 25.03 26.03 27.03 28.03 29.03 30.03 31.03 


[m/s] 

ß 

Luftgeschwindigkeit h=0,10 m 

0,8 


0,6 

0,4 

0,2 

0,0 

24.03 25.03 26.03 27.03 28.03 29.03 30.03 [%] 

Luftgeschwindigkeiten 

261

262 C MESSDATENDARSTELLUNG 


[ppm] 

650 

[%] 

600 

550 

80 

500 

450 

400 

350 

Co2−Gehalt 

60 

40 

20 


ß 

CO2−Gehalt 

300 

250 

ß 


60 Punkte GD Glätten von Data4_Stellsi2 

0 

[%] 


35 


60 Punkte GD Glätten von Data4_Volumen 

30 

25 

20 


ß 

ß 

15 

10 

[m³/h] 

1400 

1200 

1000 

800 

600 

400 

200 

0 

Volumenstrom 

[%] 

[°C] 

26 

80 

24 

60 

Außenfeuchte 

22 

40 

ß 

20 

Außenfeuchte 

0 

[°C] 

20 

ß 

15 

10 

5 

0 

−5 


−10 

01.04 02.04 03.04 04.04 05.04 06.04 07.04 08.04 

20 


ß 



18 

[m/s] 

ß 




0,8 

0,6 

0,4 

0,2 


0,0 

01.04 02.04 03.04 04.04 05.04 06.04 07.04 

Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag Sonntag Montag

[ppm] 

900 

800 

Stellsignal VSR 2.OG 


[%] 

80 

ß 

700 

600 

Co2−Gehalt 

60 

ß 

500 

400 

300 

40 

20 


CO2−Gehalt 

0 

[%] 


35 


ß 

30 

25 

20 

15 


ß 

10 

[m³/h] 

1400 

1200 

1000 

800 

600 

400 

200 

0 

Volumenstrom 

[%] 

[°C] 

26 

80 

ß 



24 

60 

22 

40 

ß 

20 

20 

Außenfeuchte 


Außenfeuchte 

18 

0 

[°C] 


20 

ß 

15 

10 

5 

0 

−5 

−10 

08.04 09.04 10.04 11.04 12.04 13.04 14.04 15.04 


[m/s] 


0,8 


0,6 

ß 

0,4 

0,2 

0,0 

08.04 09.04 10.04 11.04 12.04 13.04 14.04 

Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag Sonntag Montag 


263

264 C MESSDATENDARSTELLUNG 

[ppm] 

900 

800 

Stellsignal VSR 2.OG 

[%] 


80 

ß 

700 

600 

500 

400 

300 

CO2−Gehalt 

60 

ß 

40 

20 


CO2−Gehalt 

0 

[%] 


35 


ß 

30 

25 

20 

15 


ß 

10 

[m³/h] 

1400 

1200 

1000 

800 

600 

400 

200 

0 

Volumenstrom 

[%] 

80 

ß 

60 

40 

ß 

20 

Außenfeuchte 

Raumlufttemperatur h=1,10 m 

Raumlufttemperatur h=0,10 m 

0 

[°C] 

26 

24 

22 

20 

18 

16 

14 

12 


Außenfeuchte 

[°C] 

ß 

20 

15 

10 

5 

0 

−5 


−10 

15.04 16.04 17.04 18.04 19.04 20.04 21.04 22.04 

[m/s] 




0,8 

0,6 

0,4 

0,2 

0,0 

15.04 16.04 17.04 18.04 19.04 20.04 21.04 

Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag Sonntag Montag 

ß 

Luftgeschwindigkeiten

D Fensteröffnungszeiten 

Datum Fenster auf Fenster zu 

24.03. 5:15 6:30 

14:15 14:48 

15:20 15:56 

17:15 19:30 

25.03. 13:15 18:02 

26.03. 08:06 19:30 

15:45 16:34 

27.03. 05:00 09:04 

13:10 21:00 

28.03. 09:15 16:12 

02.04. 07:45 18:35 

03.04 14:10 17:28 

04.04. 13:34 19:30 

09.04. 07:00 9:00 

12:05 19:30 

10.04 13:30 14:38 

11.04 07:05 07:30 

15:22 17:42 

14.04. 5:30 8:07 

12:00 13:50 

15.04 14:07 14:58 

16.04 08:11 10:25 

21:30 17.04., 8:00 

17.04 20:00 18.04., 7:00 

22.04 07:18 11:36 

265

266 E GRENZWERTE DER CO2-REGELUNG 

E Grenzwerte der CO2-Regelung 

Tabelle 5.2: Eingestellte Grenzwerte und deren Zeitrahmen. (*) Zu Versuchszwecken wurde die 

Anlage ím 2. OG Süd ab dem 1.7.2003 auf Mischgasregelung umgestellt. 

Büro Zeiten Grenzen 

1. OG Nord 19.2.2002 - 6.6.2002 1000/500 

6.6.2002 - 8.7.2002 1000/1000 

8.7.2002 - 8.10.2002 1000/500 

8.10.2002 - 18.2.2003 1200/650 

18.2.2003 - 2.5.2003 800/650 

ab 2.5.2003 1000/500 

2. OG Nord 19.2.2002 - 6.6.2002 1000/500 

6.6.2002 - 8.7.2002 1000/1000 

8.7.2002 - 8.10.2002 1000/500 

8.10.2002 - 18.2.2003 1200/650 

18.2.2003 - 2.5.2003 800/650 

ab 2.5.2003 1000/500 

1. OG Süd 19.2.2002 - 6.6.2003 1000/500 

6.6.2002 - 8.7.2002 1000/1000 

8.7.2002 - 1.7.2003 1000/500 

(*) 

2. OG Süd 19.2.2002 - 6.6.2003 1000/500 

6.6.2002 - 8.7.2002 1000/1000 

8.7.2002 - 11.4.2003 1000/500 

11.4.2003 - 15.4.2003 500/500 

15.4.2003 - 17.4.2003 1000/500 

17.4.2003 - 22.4.2003 500/500 

ab 22.4.2003 1000/500

2 Kurzfassung - ZUB

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