Die "atmende" Fassade der dm-Unternehmenszentrale in Karlsruhe - BTGA
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Foto: dm-drogerie markt GmbH + Co. KG
Im Jahr 2016 wurde mit dem Bau
der neuen dm-Unternehmenszentrale
in Karlsruhe begonnen.
Die „atmende“ Fassade
der dm-Unternehmenszentrale in Karlsruhe
Be- und Entlüftung von Großraumbüros und Besprechungsräumen
durch effiziente dezentrale Lüftungsgeräte mit Wärmerückgewinnung
Im Juli 2016 begann der Bau der neuen dm-Unternehmenszentrale in Karlsruhe, das so genannte
„dialogicum“. Die Zentrale bietet bis zu 1.800 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern Platz. Eine große
Rolle spielte in der Planung neben der aufwendigen Architektur auch die hohe Effizienz der tech-
nischen Systeme. Ein wichtiger Baustein waren dabei die 945 verbauten dezentralen Fassaden-
lüftungsgeräte mit Wärmerückgewinnung, die zusätzlich über zwei Wärmeübertrager verfügen,
um die thermische Behaglichkeit im Sommer respektive Winter gewährleisten zu können.
ge, dass die Luftmengen an den Zu- und merückgewinnung. Um einen mittleren Volu-
Abluftdurchlässen in den Räumen zyklisch menstrom von 120 m³/h zu fördern, muss
variieren. dieser je Luftrichtung 240 m³/h als momen-
Bei einem Fassadenlüftungsgerät wird taner Wert betrachtet werden. Der entstehen-
die Luftrichtung mithilfe eines integrierten de Schalleistungspegel darf dabei 45 dB(A)
Klappensystems umgekehrt. Das hat den nicht überschreiten. Die dafür benötigten
Pascal Wenz B.Eng., Vorteil, dass der Ventilator die Drehrich- Schalldämpfer und übrigen Komponenten
Projektleiter,
tung nicht umkehren muss. Dadurch ergibt werden durch einen F7-Filter in der Außen-
Haag GmbH,
Landau in der Pfalz sich ein hoher Wirkungsgrad des EC-Venti- luft und einen G2-Filter in der Abluft ge-
lators und die Schallemissionen verbleiben schützt.
auf einem gleichbleibenden Niveau. Die Füh- Der Hersteller spricht bei einer instatio-
rung der Außen- und Fortluft über nur einen när zyklischen Versorgung eines Raumes
Kanal hat außerdem den Vorteil, dass der be- mit Zuluft und Abluft von „der Atmung“.
Das Fassadenlüftungsgerät nötigte Kanal einfacher in die Fassade inte-
Die Luft muss diskontinuierlich in einen griert werden kann. Wärmerückgewinnung
Raum eingebracht bzw. hinausbefördert Ein weiterer Vorteil, der sich durch die Bei dezentralen Lüftungsgeräten mit Ab- und
werden, um eine instationäre Raumströ- dezentralen Lüftungsgeräte ergibt, ist eine Zuluftfunktion ist eine effiziente Wärme-
mung erzeugen zu können. Das hat zur Fol- energetisch hocheffiziente regenerative Wär- rückgewinnung wichtig, um die Energiebe-
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Technische Trends und Normung
darfskosten im Winter zu minimieren. Dem
Konzept kommt dabei zugute, dass die Er-
sparnis des zweiten Luftweges mehr Raum
für die Wärmerückgewinnung schafft. Die
Oberflächengröße des Wärmespeichers ist
für die Auf- und Abgabe der Energie ein wich-
Alle Grafiken: LTG Aktiengesellschaft
tiger Faktor.
In Abbildung 3 werden die Lufttempera-
turen des Lüftungsgerätes mit integriertem
Regenerator dargestellt. Die beiden Teilzy-
klen „Einatmen“ und „Ausatmen“ ergeben
einen Gesamtzyklus. Vom „Einatmen“ wird
gesprochen, wenn frische Luft in den Raum
gefördert wird; vom „Ausatmen“ beim Aus- Abbildung 2: Aufbau des Fassadenlüftungsgerätes: a) beim „Einatmen“ werden nacheinander durchströmt:
pusten der verbrauchten Luft. Von der Zy- Frischluftklappe – Wärmerückgewinnung – saugseitige Klappe zur Strömungsumkehr – EC-Ventilator –
klusdauer und der Höhe des Volumenstroms druckseitige Klappe zur Strömungsumkehr – Wärmeübertrager b) beim „Ausatmen“: Wärmetauscher-
ist abhängig, ob der maximale Temperatur- bypass – saugseitige Klappe zur Strömungsumkehr – EC-Ventilator – druckseitige Klappe zur Strömungs-
umkehr – Wärmerückgewinner – Frischluftklappe
änderungsgrad von 90 Prozent erreicht wer-
den kann.
Das Lüftungskonzept
Der zyklisch variierende Volumenstrom der
Fassadenlüftungsgeräte verursacht in der
Regel Druckschwankungen im Raum, wenn
temporär unterschiedliche Volumenströ-
me in der Zu- und Abluft gefahren werden.
Den Druckschwankungen kann mit der In-
stallation mehrerer Geräte im Raum entge-
gengewirkt werden. Im Master-Slave-Prin-
zip kommunizieren mindestens zwei Geräte
in einem Raum miteinander: Während eines
der Geräte „einatmet“, „atmet“ das zwei-
te Gerät aus. Der Druckausgleich im Raum
ist durch die Zu- und Abfuhr der identischen
Luftvolumenströme gegeben, wie in Abbil-
dung 5 zu sehen.
Einen weiteren Ausgleich der Druck-
schwankungen ermöglichen Luftdurchlässe,
die eine Ausgleichsströmung im Gebäude er-
lauben. Auch bei dieser Lösung wird auf das Abbildung 3: Temperaturverläufe der regenerativen Wärmerückgewinnung in einem Fassadenlüftungsgerät
Master-Slave-Prinzip zurückgegriffen: Dabei
wird lediglich ein Lüftungsgerät in einem
Raum vorgesehen, das mit einem zweiten
Gerät in einem anderen Raum kommuni-
ziert. Es ist dabei unbedingt darauf zu ach-
ten, dass eine Ausgleichsströmung zwischen
beiden Räumen entstehen kann. Die dazu
nötigen Öffnungen können mittels schall-
gedämmten Überströmelementen oder Tür-
spalten realisiert werden. Wie in Abbildung 6
zu sehen ist, können dadurch ebenfalls innen-
liegende Räume und Flure be- und entlüftet
werden.
Des Weiteren kann auf die Funktion ei-
ner Hybrid-Lüftung zurückgegriffen werden,
die durch eine Kopplung mit einer Fenster-
öffnung ausgelöst wird. An Tagen, an denen
eine hohe Kühlleistung benötigt wird, kann
die Atemfunktion abgeschaltet werden – die
Abluft entweicht bei gekipptem Fenster über Abbildung 4: Die Höhe des Temperaturänderungsgrades nimmt mit Verminderung des Volumenstroms und
die Fensteröffnung. Es muss berücksichtigt Verkürzung der Zykluszeit zu.
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Technische Trends und Normung
Abbildung 6: Master-
Slave-Kommunikation
Abbildung 5: zwischen zwei Geräten in
Master-Slave-Kommu- unterschiedlichen Räumen;
nikation zwischen zwei Be- und Entlüftung innen-
installierten Geräten liegender Räumlichkeiten und Flure
in einem Raum über Überströmelemente möglich
werden, dass dadurch der Zuluftvolumen- strömen der Fassadengeräte vernachlässig- Neben den Großraumbüros mit „Think-
strom verdoppelt und die Kühlleistung nahe- bar ist. Durch die kurze Zykluszeit von 20 Se- Tanks“, wurden kleinere Besprechungs-
zu verdoppelt werden. kunden und einen Luftvolumenstrom von räume und kleinere Büroräume mit Fassa-
120 m³/h, respektive 240 m³/h je Luftrich- denlüftungsgeräten ausgestattet. In der Re-
Umsetzung im dm-dialogicum tung, wird eine hohe Wärmerückgewinnung gel wurden hier drei bzw. zwei Fassadenlüf-
Zur Abdeckung des Kühl- und Heizfalls wur- erzielt. In der Nacht nutzt der Betreiber eine tungsgeräte und ein Umluftkühlgerät vor-
den insgesamt 945 dezentrale Lüftungsge- weitere Funktion der Fassadengeräte: In den gesehen, wie in Abbildung 8 erkennbar.
räte im Verwaltungsgebäude und im Park- Großraumbüros werden alle Geräte in einem Auch hier kommt die Master-Slave-Funktion
haus vorgesehen. Im Verwaltungsgebäude Hybridmodus zur Nachtauskühlung genutzt. zur Ausführung. Allerdings verfügen die-
wird der Großteil der Fläche als Großraum- Dabei muss ein Delta Theta von 3 K zwischen se Räumlichkeiten nur über eine Fassade in
büro genutzt. In der Regel befinden sich der Außen- und der Innentemperatur herr- eine Himmelsrichtung. Das Lüftungskonzept
pro Großraumbüro 16 Fassadenlüftungsgerä- schen. Zusätzlich darf die Außentemperatur kann dadurch uneingeschränkt ausgeführt
te für den Doppelbodeneinbau. Außerdem minimal 13 °C betragen und die Innentempe- werden, zusätzlich kann durch den Nutzer
werden zwei Umluftgeräte zur Spitzenlast- ratur muss die Solltemperatur von 22 °C um manuell die Hybridlüftung über die Fenster-
kühlung betrieben, die ebenfalls im Doppel- mindestens 3 K überschritten haben. Bei Ein- fassade ausgelöst werden.
boden installiert wurden. Sie unterscheiden setzen der Hybridlüftung oder Nachtausküh-
sich nicht nur in der Luftführung, sondern lung wird die Zykluszeit der kompletten Ge- Regelung und Gebäudeleittechnik
auch in der Vorlauftemperatur des Kälte- räte in den Großraumbüros außer Kraft ge- Die Anforderung der Lüftungsgeräte erfolgt
mediums. Die Fassadenlüftungsgeräte wer- setzt. Um einen Austausch des Raumluftvo- zunächst über die Uhrzeit, um vor Arbeits-
den im Kühlfall mit den Systemtempera- lumens während der Nachtauskühlung ge- beginn die Räumlichkeiten mit Frischluft zu
turen 16/19 °C betrieben und die Umluftge- währleisten zu können, saugen alle Geräte fluten. Nach dem Fluten der Büroflächen er-
räte, die zur Spitzenlastabdeckung bzw. Ent- auf der Nordseite die kühle Außenluft an und halten die Fassadengeräte die Anforderung
feuchtung des Raumes dienen sollen, mit die auf der südlichen Seite installierten Ge- über einen Präsenzmelder mit 15 Minuten
10/16 °C. Im Heizfall verfügen beide Gerä- räte befördern die Luft über die Fassade wie- Nachlaufzeit. In dieser Zeit werden die vor-
tearten über die Systemtemperaturen von der nach außen. gesehenen Zyklen des Luftaustauschs durch-
40/34 °C. Wie Abbildung 7 ebenfalls zu entneh- laufen. Sollte niemand in dem Raum sein,
Die zuvor erwähnten Großraumbüros men ist, wurden in jedem Großraumbüro wird die Anforderung über die Temperatur
weisen eine vorteilhafte Geometrie bezüg- zwei „Think-Tanks“ vorgesehen, die eben- erfolgen. Bei einem Delta Theta von +/- 2,5 K
lich der Längenverhältnisse der Fassade zu falls durch Fassadenlüftungsgeräte be- und zur Solltemperatur von 22 °C werden die Ge-
den Innenwänden auf, um ein Lüftungskon- entlüftet werden. Sie wurden speziell für die- räte in den einzelnen Büros angefordert.
zept der „atmenden“ Geräte umzusetzen. Da- ses Vorhaben entwickelt. Aus ursprünglich Alle Paramater, die im Zusammenhang
rüber hinaus verfügen alle Großraumbüros einem Gerät wurde eine Inneneinheit mit der Anforderung stehen, können über die
über zwei Fassaden, die jeweils in nördlicher dem Klappensystem und dem Wärmeüber- Gebäudeleittechnik (GLT) nach Bedarf ange-
und südlicher Himmelsrichtung angeordnet trager sowie eine separate Außeneinheit mit passt werden. Darüber hinaus ist es möglich,
sind. der Wärmerückgewinnung und Fassadenan- die Parameter der Volumenströme und Tem-
Die Gerätepaare werden in der Master- schluss. Die Innen- und Außeneinheit sind peraturen der einzelnen Büros zu ändern.
Slave-Funktion betrieben. Die einzelnen Ge- über einen einfachen Lüftungskanal mitei- Wie in Abbildung 9 zu erkennen ist, kann
räte durchlaufen einen unabhängigen Zy- nander verbunden. Um einen Über- oder Un- auch die hybride Lüftung über die GLT aus-
klus, wobei hier die Druckschwankungen terdruck in den „Denkzellen“ zu verhindern, gelöst werden.
nicht von Relevanz sind, da das Verhältnis wurden Überströmelemente mit integrierter
von Raumvolumen zu einzelnen Volumen- Schalldämpfung installiert.
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Abbildung 7:
Planausschnitt – Grundriss Großraumbüro;
Umluftgeräte grün dargestellt; Fassaden-
lüftungsgeräte in weiß
Abbildung 8:
Planausschnitt – Grundriss Besprechungsraum;
Umluftgeräte grün dargestellt; Fassadenlüftungs-
geräte in weiß
Abbildung 9: Einfaches Regelschema
mit Raum- und GLT-Optionen
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