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18. Juli 2018 Autor: Dr.-Ing. Manfred Stahl
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Auswirkungen des Klimawandels auf künftige Kühllasten und Überhitzungen in Büros - Deutliche Vorteile für Kühldeckensysteme

Wissenschaftler des Zentrums für Integrale Gebäudetechnik (ZIG) der Hochschule Luzern/Schweiz haben im Auftrag des Schweizer Bundesamts für Energie die Studie "ROGEK - Robustheitsbewertung von integrierten gebäudetechnischen Kühlkonzepten in Verwaltungsbauten hinsichtlich Klima und Nutzervariabilität" erstellt. In der Studie wird simuliert, wie sich in drei unterschiedlichen Bürogebäuden (Referenz, Altbau, stark verglast) der Klimawandel mit steigenden Außentemperaturen auf die Raumtemperaturen, die thermische Behaglichkeit (Überhitzungsstunden über 27 °C) und die jährlichen Energieverbräuche auswirkt. Gewinner des Vergleichs als nachhaltigstes System ist die Kühldecke mit begleitender mechanischer Lüftung.

Die Grundlagen und Vorgaben der Studie

Die Gebäude und Lasten

Für die Studie wurden drei Bürogebäude angenommen:
Ein Referenzgebäude (Verglasungsanteil 50 %), ein Altbau (Verglasungsanteil etwa 35 %) und ein Neubau (in der Studie "Firmenhauptsitz" genannt) mit einem Verglasungsanteil von 90 %. Zur Durchführung der Simulationen wurden innere Lasten (etwa 35 W/m² in Büros, 50 W/m² in Sitzungszimmern) sowie typische Raumnutzungsprofile vorgegeben.

Die Lüftungs- und Klimasysteme

Die Studie hat jeweils für die drei Gebäudetypen bis zu acht verschiedene Lüftungs- und Raumkühlsysteme analysiert (S1 bis S8), die in Tabelle 1 dargestellt sind.

Tabelle 1: Die in der Studie untersuchten Kombinationen S1 bis S8 der Lüftungs- und KühlsystemeTabelle 1: Die in der Studie untersuchten Kombinationen S1 bis S8 der Lüftungs- und Kühlsysteme
Die Lüftungs- und Klimasysteme werden wie folgt betrieben (Definitionen in der Studie):

- Alle Lüftungssysteme haben keine aktive Kühlfunktion (keine mechanische Luftkühlung). Sie tragen also nicht direkt, sondern nur über die Wirkung der Wärmerückgewinnung im Lüftungsgerät zur Raumkühlung bei (Abkühlung der warmen Außenluft durch die kühlere Raumabluft).
- Bei den mechanischen Lüftungsanlagen gibt es folgende Vorgaben zu Außenluftvolumenströmen: 2,6 m³/hm² bei Einzelbüros, 3,6 m³/hm² bei Großraumbüros, 12 m³/hm² in Sitzungsräumen.
- Die Wärmerückgewinnung im Lüftungsgerät hat eine Rückwärmezahl von 85 %.
- Die Umluftkühlung erfolgt mit Ventilatorkonvektoren.
- Die Kühldecke hat einen aktiven Anteil von 80 % der Raumdeckenfläche.

Die Klimaszenarien

Untersucht wurden drei Klimaszenarien: Ein Referenzklima (Jahresmitteltemperatur 10,1 °C), ein leichter Temperaturanstieg um 0,5 K (Jahresmitteltemperatur 10,6 °C, Szenario "A1B Lower") und ein deutlicher Temperaturanstieg um 1,7 K auf eine Jahresmitteltemperatur von 11,8 °C (Szenario "A2 upper").
Die Leistungen der aktiven Kühlsysteme (Szenarien S4 bis S8) und deren Betrieb in den Gebäuden wurden für das Referenzklima so ausgelegt, dass sich in den Büros maximal 100 Überhitzungsstunden pro Jahr einstellen. Überhitzungsstunden sind solche mit Raumtemperaturen über 27 °C. Aus diesen Vorgaben wurden die Jahresverbräuche der Kühlsysteme (in kWh/m²a) in den drei Gebäuden berechnet.

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