Anlagenprojektierung
Kühllastberechnung
Frage Unser Kälteanlagenbauer-Fachbetrieb soll ein Angebot für die Nachrüstung von Split-Klimaanlagen in drei Büros erstellen. Dazu muss ich die Kühllasten der Räume ermitteln. Der Auftraggeber (Mieter) kann mir aber keine genauen Angaben über die Wandaufbauten machen. Ein Kühllastberechnungsprogramm nach VDI 2078 steht mir nicht zur Verfügung. Welches Berechnungsverfahren kann empfohlen werden?
Antwort Für die Ermittlung der Kühllast gilt in Deutschland die Richtlinie VDI 2078. Diese ist im Jahr 2015 neu erschienen und sieht vor, dass für eine genaue Kühllastberechnung ein Berechnungsprogramm nach VDI 2078 benutzt wird. Daneben enthält die Richtlinie aber im Anhang D auch ein Abschätzverfahren. In der Praxis hat sich nach Einführung der neuen VDI 2078 im Jahr 2015 gezeigt, dass in einigen Fällen das Zurückgreifen auf das Abschätzverfahren sinnvoll ist. Im Folgenden werden dazu drei Beispiele vorgestellt:
1. Das in der Fragestellung genannte Beispiel könnte sich wie folgt darstellen. In einem Bestandsgebäude soll eine Kältefirma ein Angebot für die Nachrüstung von Split-Klimageräten erstellen. Der Auftraggeber stellt keine Informationen zum Wandaufbau zur Verfügung, weil er ggf. nur Mieter ist und diese Daten nicht hat. Die Kältefirma hat nur die Informationen von einer Vor-Ort-Begehung. Die Kältefirma bekommt die Planungsleistung nicht separat bezahlt und kann deshalb nicht lange nach den Wandaufbauten recherchieren. Sie kann nur mittels einer Abschätzung eine Art Obergrenze der möglichen Kühllast bestimmen.
2. Bei der Planung eines großen Neubaus stehen in einer ersten Planungsphase die Wandaufbauten, insbesondere der Innen- wände, und der Aufbau der Geschossdecken noch nicht fest. Der Aufbau der Außenwände und der Fenster wurde schon festgelegt. Dem Technik-Planer fehlen oftmals bestimmte Eingabewerte für das Kühllastberechnungsprogramm. Er soll aber schon eine Variantenuntersuchung für die Energieversorgung des Neubaus erstellen, z. B. ob sich eine Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung lohnt. In diesem Fall ist es sinnvoll, mit dem Abschätzverfahren eine Art Obergrenze der Kühllast zu bestimmen. Diese kann später bei einer Kühllastberechnung mit dem Programm für eine Art Plausibilitäts-Kontrolle herangezogen werden. Denn auch bei der Eingabe in das Programm können Fehler auftreten. Ein Fall, bei dem noch weniger Informationen zu den Wandaufbauten zur Verfügung stehen, ist folgender. Es gibt auch Auftraggeber die Gestaltungswettbewerbe ausloben, bei dem ein Gebäudeentwurf mit Energiekonzept einzureichen ist. In der Regel arbeiten dort Architekt und Technikplaner zusammen. Der Technikplaner kann dazu nur Orientierungswerte der Kühllast berechnen.
3. Bei der Ausbildung müssen Schüler und Studenten zunächst lernen, welche Wärmeströme in den Raum gelangen und wie man diese berechnet. Und dies kann anhand des Abschätzverfahrens sehr gut erlernt werden. Dabei wird auch der Einfluss klar, den ein äußerer Sonnenschutz auf die Kühllast hat. Weiterhin bekommt man dadurch ein Gefühl, welche Wärmeströme einen großen Einfluss auf die Kühllast haben. Es ist zu erkennen, dass man z. B. bei Realisierung einer LED-Beleuchtung anstatt einer Beleuchtung mit Leuchtstoffröhren die Kühllast reduzieren kann. Der Einfluss der Wandaufbauten auf die Wärmespeicherung im Raum ist erst der zweite Schritt, den er dann anhand des Berechnungsprogramms kennenlernen kann.
Das Abschätzverfahren im Anhang D der VDI 2078 ist in Form von Text und Formeln beschrieben. Für die Praxis ist es übersichtlicher, wenn für den Berechnungsvorgang Formblätter verwendet werden, in die der Berechnungsgang eingetragen wird. Bild 1 zeigt ein solches Formblatt für den ersten Schritt, wie es bei der Ausbildung an der Europäischen Studienakademie Kälte-Klima-Lüftung (ESaK) verwendet wird.
Beim Abschätzverfahren wird in einem ersten Schritt die Summe der in den Raum gelangenden Wärmeströme berechnet. Zu-sätzlich zu den Formblättern benötigt man noch einzelne Tabellen aus der VDI 2078. Das Ergebnis stellt eine Art Obergrenze der Kühllast dar. Bei einer Berücksichtigung der Wärmespeicherung der Raumumschließungsflächen in einem zweiten Schritt wird dann die Kühllast geringer. Im Abschätzverfahren muss der Planer dazu eine von fünf Klassen für die wirksame Wärmespeicherkapazität auswählen und weitere Formeln anwenden. Diese Berechnung kann auf einem dritten Formblatt erfolgen.
Das Ergebnis ist dann die sensible Kühllast des Raumes. Wenn es sich um einen Raum mit vielen Menschen handelt, bei dem der hygienische Luftwechsel durch angekippte Fenster realisiert werden soll, ist in einem nächsten Arbeitsschritt die latente Last des Raumes zu berechnen. Die latente Last resultiert aus der Wasserdampfabgabe der Menschen (vgl. Seite 26 der VDI 2078) und der Infiltration von Außenluft mit einem größeren Wassergehalt (zum Beispiel mit dem h-x-Diagramm bestimmen). Die Formblätter für die Berechnung können unter www.bfs-kaelte-klima.de im Download-Bereich kostenlos heruntergeladen werden.
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