Lebenszykluskosten von Klimasystemen

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• In einer Vergleichsstudie von vier typischen Raumklimatisierungssystemen belegt die Hybridkühl­decke in der Gesamtbetrachtung Platz 1.
• Betonkernaktivierung und Hybridkühldecke er­reichen eine Reduzierung des Energiebedarfs von 30 bis 40 % gegenüber Ventilatorkonvektoren und 15 bis 25 % gegenüber Wasserkühldecken.
• Die Reduktion ergibt sich primär aus der Nutzung der Speichereigenschaft von Beton und zeigt, ­welche große Rolle der Wahl des Klimasystems ­zukommt.

Aufgrund unterschiedlicher Interessenslagen der Beteiligten an der Erstellung, dem Betrieb und der Nutzung von Gebäuden wurden bisher überwiegend Klimasysteme eingesetzt, die je nach Präferenz nur Einzelkriterien optimal abbilden. Inzwischen wechselt jedoch durch die Berücksichtigung von Lebenszykluskosten und Nachhaltigkeitsaspekten der Fokus auf die ökologische und ökonomische Gesamteffizienz. Im Rahmen einer wissenschaftlichen und produktneutralen Studie hat MWH Barcol-Air darum die vier typischen Systeme zur Raumklimatisierung – Ventilatorkonvektor, Wasserkühldecke, Betonkernaktivierung und Hybridkühldecke – unter Nachhaltigkeitsaspekten untersuchen lassen.

In der Studie wurden Behaglichkeit, Ökonomie und Ökologie durch ein Expertengremium der Hochschule Luzern sowie der Ingenieurbüros Reuss Engineering, Winterthur, und Ebert-Ingenieure, München, bewertet. Um praxisrelevante Aussagen zu erhalten, wurden nachvollziehbare Rahmenbedingungen in ein Modellgebäude projiziert und darin die vier Klimasysteme gegenübergestellt. Vergleichsobjekt war ein 40-geschossiges Verwaltungsgebäude am Standort Frankfurt mit repräsentativen Wetterdaten und typischem Nutzerverhalten.

Neue Bewertung der Systeme

„Uns war es wichtig endlich, in einer direkten Gegenüberstellung wissenschaftlich fundierte Referenzwerte zu erhalten“, sagt Marco Billeter, CEO der MWH Barcol-Air AG. „Gerade in der Diskussion mit Bauherren und Planungspartnern können wir nun die detaillierte Datenbasis für eine neue Argumentationskette nutzen. Schließlich gewinnt das Thema Lebenszykluskosten stetig an Bedeutung.“

„Wir haben zur Bewertung der Nachhaltigkeit die Einhaltung der Behaglichkeitsanforderungen, den Energiebedarf und die Lebenszykluskosten als Bewertungskriterien herangezogen“, erklärt Dr. Uwe W. Schulz von der Hochschule Luzern die wissenschaftliche Vorgehensweise. Die Wirtschaftlichkeitsberechnungen basieren auf VDI 2067 Teil 1¹⁾ und berücksichtigen die Investi­tionen, die Instandhaltung und die Stromkosten.

„Dass wir mit unserem komplexen Simula­tionsmodell sehr realitätsnah sind, zeigt die große Übereinstimmung des dynamischen Temperaturverhaltens zwischen Labormessungen und Simulationsdaten der Hybridkühldecke“, erklärt Andreas Pfeiffer von Reuss Engineering. Um den Strombedarf durch die Kältebereitstellung und Kälteverteilung zu bestimmen, wurden in einem thermisch-hydraulischen Simulationsmodell Pumpen, Rückkühlwerke und Kältemaschinen berücksichtigt.

Hybridkühldecken belegen Platz 1

„Als Ergebnis in der Dimension Ökologie er­halten wir eine Reduzierung des Energie­bedarfes und der CO₂-Emissionen für die ­Betonkernaktivierung und Hybridkühldecke in einer Größenordnung von 30 bis 40 % gegenüber Ventilatorkonvektoren und 15 bis 25 % gegenüber Wasserkühldecken“, erklärt Matthias Domke von Ebert-Ingenieure. Die ­signifikante Reduktion ergibt sich primär aus der Nutzung der Speichereigenschaft von ­Beton und verdeutlicht, welche ungenutzten Potenziale sich heute in den Gebäuden be­finden und welche wesentliche Rolle der Wahl des Raumklimasystems allein unter diesem ­Aspekt zukommt.

Bei Betrachtung der Lebenszykluskosten kommt nicht mehr alleine der Anschaffungspreis zu tragen, sondern es werden die Faktoren Nutzungsdauer, Instandhaltung und Energie­kosten berücksichtigt. Die Systeme Betonkernaktivierung und Hybridkühldecke schneiden hier deutlich besser ab als Ventilatorkonvektoren, die durch niedrigere Anschaffungskosten punkten. Berücksichtigt man in einer Gesamtbetrachtung zusätzlich das Kriterium Behaglichkeit, belegt die Hybridkühldecke Platz 1.DR

http://www.mwh.ch

1) VDI 2067 Teil 1 Wirtschaftlichkeit gebäudetechnischer Anlagen – Grundlagen und Kostenberechnung. Berlin: Beuth Verlag, September 2009, überprüft Januar 2007, Neu-Entwurf September 2010