mi, 9 Mai 2018

Heizung, Kühlung und Komfort in einer Arbeitsumgebung

In dem neuen ekinex-Haptsitz wurde eine Kombination von Systemen zum Heizen und Kühlen, Entfeuchten, Lüften und Raumlufterneuern installiert, bestehend aus einem variablen Kältemittel-Volumensystem, einem Hydroniksystem mit verschiedenen Klemmentypen und einem Lüftungs- und Lufterneuerungssystem mit Energieerholung. Der Entwurf wurde vom Studio Associato ARTECO aus Borgomanero (NO) durchgeführt.

Variables Kühlmittelvolumen-System

Für die Raumheizung und -kühlung wurde ein Daikin VRV-System (Variable refrigerant volume) installiert.

Das System besteht aus einem Außengerät, das in zwei Modulen und mehreren Innengeräten in unterschiedlichen Ausführungen je nach Zielort kombiniert ist.
 
Außeneinheit. Das Außengerät ist in Direktexpansion ausgeführt, mit Umrichter an Kompressoren und Ventilatoren. Die Technologie ist ein volumen- und temperaturvariables Kühlmittel mit Wärmerückgewinnungsfunktion. Die Invertersteuerung regelt ständig die verbrauchte Kühlmittelmenge; dadurch passt sich das System ständig der erforderlichen Wärmelast an und vermeidet unnötigen Energieverlust. Inverterverdichter ermöglichen auch eine präzise Regelung der Kühlmitteltemperatur, was die Betriebskosten deutlich reduziert. Die Nennleistung in der Heizung erreicht 69 kW, während sie in der Kühlung 61,5 kW garantiert.
 
Innengeräte. Die Innengeräte sind in der Bodeneinbauversion direkt ausbaubar und sorgen für die Winterheizung und Sommerkühlung der Räume. Dank ihrer geringen Tiefe wurden die Geräte direkt in die Einrichtung der verschiedenen Räume integriert und sind somit weitgehend unsichtbar; ihre Anwesenheit ist nur bei den Saug- und Druckgittern spürbar.

Der Betrieb der Innengeräte gewährleistet einen sehr niedrigen Geräuschpegel, ideal für die Arbeitsumgebung des neuen ekinex-Büros. Das Ergebnis ist so zufriedenstellend, dass die in die Hausautomation integrierte Schalldiffusion wiederum auf niedrigem Niveau gehalten werden kann und von allen Punkten des Gebäudes aus perfekt hörbar bleibt. Die Klimatisierung einzelner Räume oder Zonen ist mit den ekinex Raumthermostaten der Reihen FF und 71 an der Wand möglich. 


Besondere Anforderungen wurden ebenfalls erfüllt

in der Klimazelle, die in den Labors zum Testen der zu entwickelnden ekinex-Heimautomationsprodukte eingerichtet wurde, und im CED-Raum, in dem Monosplit-Kits installiert wurden, bestehend aus Innen-Deckeneinheiten des Typs kanalisierbarer Mittelkopf und einem Außengerät. Insbesondere bei der CED fiel die Wahl auf ein Subsystem, das speziell für die Infrastrukturkühlung entwickelt wurde und so optimiert wurde, dass die von IT-Geräten und -Servern ständig erzeugte Wärme abgeführt wird. In dem Archivraum, in dem ein Dual-Split-System installiert wurde, das zwei Inneneinheiten vom Typ Split an der Wand und eine Außeneinheit umfasst. Die Schnittstelle zwischen ekinex KNX Gebäudeautomation und dem dedizierten Kommunikationsbussystem von Daikin wurde mit einer ekinex CoolMasterNet EK-BQ1-TP-Einheit mit integriertem KNX-Kommunikationsmodul realisiert.

Hydroniksystem

Das Hydroniksystem beinhaltet Anschlüsse für Ventilatorkonvektoren und Bodenheizkörper. Erstere werden zur Sommerkühlung und letztere zur Winterheizung verwendet. Die Terminals der Hydroniksysteme werden direkt mit Hilfe von ekinex KNX-Geräten gesteuert. 

Fan Coil-Anschlüsse 

Die Notwendigkeit, den großen Raum im Erdgeschoss zu kühlen und zu belüften, führte zur Installation von Sabiana-Ventilatorkonvektoren in der Bodenausführung mit begehbaren Kanälen und Abdeckungsgittern; bei der Wahl der Einzieheinheiten wurden sowohl ästhetische als auch funktionale Anforderungen berücksichtigt.

Die Ventilatorkonvektoren sind mit Elektromotoren mit niedrigem Energieverbrauch und hohem Geräuschpegel ausgestattet; das Vorhandensein von Tangentialventilatoren mit Wechselrichtermotoren ist ideal für den Einsatz in Kombination mit den ekinex EK-HB1-TP Aktoren, die den jeweiligen Ausgang mit 0-10 V Steuerspannung versorgen. Die Raumtemperatur wird mit den ekinex Raumthermostaten EK-EQ2-TP (FF-Serie) und EK-E72-TP (71-Serie) geregelt.

Der hydraulische Verbindung ist ein Zweirohrsystem mit einem Zweiwege-Absperrventil; vom Kollektor bis zu den einzelnen Fan-Coil-Einheiten wurden isolierte mehrschichtige Rohre verlegt.

Strahlungsplatten-Bodenanschlüsse

Zur Beheizung der Büroflächen im Erdgeschoss und im Lager wurde ein System von Unterbodenstrahlplatten in der Ausführung mit dem Gießen des Zementestrichs eingesetzt. Diese Lösung bietet optimalen Komfort in der Heizperiode; der zentrale Teil des Erdgeschosses hat eine Höhe, die bis zum geneigten Dach des Gebäudes reicht, und ein System, das ausschließlich auf konvektivem Wärmeaustausch basiert, hätte eine gewisse Schichtung der erwärmten Luft bewirken können. Die Verteiler, in Kästen für die Wandeinbau-Montage, wurden an Positionen platziert, die die Ästhetik der Räume nicht beeinträchtigen; die Lackierung der Kästen in der für die Wände gewählten Farbe macht sie immer diskret und nicht invasiv.

 

Ekinex EK-HE1-TP Aktuatoren wurden zur Steuerung der elektrothermischen Antriebe an den in die Verteiler integrierten Absperrventilen eingesetzt; die Lufttemperaturregelung erfolgt in Kombination mit den ekinex Raumthermostaten EK-EQ2-TP (FF-Serie) und EK-E72-TP (71-Serie).

Lüftungs- und Luftwechselanlage

Bei der Renovierung des Gebäudes wurden alle Maßnahmen ergriffen, die heute für eine hohe Energieeffizienz notwendig sind, wie z.B. Dämmung und leistungsstarke Fenster und Türen. Die daraus resultierende Luftdichtigkeit des Gebäudes machte es notwendig, die Lüftungs- und Sanierungsfunktion zu integrieren, um eine hohe Luftqualität zu gewährleisten und die Ansammlung von Mikroben, Allergenen und Feuchtigkeit zu vermeiden. Anschließend wurden drei Lüftungsgeräte mit Kreuzstrom- Wärmerückgewinnungsgeräten eingesetzt. Die ebenfalls von Daikin gelieferten Geräte sind in das VRV-System integriert und verfügen über einen Luft-Luft-Totalwärmetauscher (sensible Wärme + Latentwärme), einen doppelten Vor- und Rücklaufventilator, einen Filterabschnitt und einen Geschwindigkeitsregler. Unter den günstigsten Bedingungen kann das Gerät bis zu 81% der Wärmeleistung zurückgewinnen, bei einer Energieeinsparung von rund 40%. Dank invertergesteuerter DC-Ventilatoren bieten die Maschinen einen geringen Energieverbrauch unter allen Betriebsbedingungen. Für die Aufnahme von Außenluft und den Ausschluss der behandelten Luft ist der Wärmetauscher an Kanäle aus verzinktem Stahlblech angeschlossen. Sinkt die Außentemperatur nachts unter die Innentemperatur, kann die Freikühlfunktion durch die Zufuhr von frischer Außenluft aktiviert werden. Das System bietet daher eine Reihe wichtiger Funktionen zur Ergänzung der Heizungsanlage:

  • Lüftung, mit der Versorgung mit hochwertiger Außenluft;
  • Rückgewinnung von Wärmeenergie aus dem Wärme- und Feuchtigkeitsgehalt der aus dem Gebäude abgeleiteten Luft;
  • Wärmebehandlung der in die Sommersaison eintretenden Luft (nächtliche Freikühlung);
  • Filtration mit der Entfernung von Staub, Verunreinigungen und Gerüchen aus der Luft.

Die Geschwindigkeitsregelung der Lüftereinheiten erfolgt über vier Multisensoren ekinex EK-ET2-TP, die in der Lage sind, die Konzentration des CO2-Äquivalents zu erfassen und die relativen Schwellenwerte zu verwalten.


Energieeffizienz

Das 1945 erbaute Gebäude in der Klimazone E hat eine Fläche von ca. 950 m² und ein Bruttovolumen von über 3.775 m³ zum Heizen und Kühlen. Die Qualität der technischen Entscheidungen und die daraus resultierenden Anlageneingriffe ermöglichten es, einen nicht erneuerbaren Gesamtenergieeffizienzindex (EPgl,nren) von 56,28 kWh/m² pro Jahr zu erhalten. Der Wert entspricht der Energieklasse A4 - der derzeit höchsten erreichbaren - wie im Energieausweis (Energy Performance Certificate, APE) der Region Piemont hervorgehoben.

In diesem Fall wurde bei der Berechnung des Index berücksichtigt:

  • Winterklimatisierung;
  • Sommer-Klimatisierung; 
  • Produktion von Brauchwasser; Warmwasserbereitung;
  • Belüftung;
  • künstliche Beleuchtung.

Es sei auch darauf hingewiesen, dass das Gebäude einen Index für die Leistung erneuerbarer Energien (EPgl,ren) von 49,8 kWh/m² pro Jahr aufweist, dank einer jährlichen Produktion aus erneuerbaren Photovoltaikquellen von 17.318 kWh unter Standardbedingungen.

Das ekinex Implantat

Das Gebäudeautomationssystem regelt unter anderem das Klimasystem für einzelne Räume und Zonen mittels ekinex-Sensoren und -Aktoren; insgesamt beinhaltet das System die folgenden ekinex KNX-Geräte:

Stücke

Code

Beschreibung

8

EK-AB1-TP

640 mA Bus-Netzgerät

7

EK-BA1-TP

Linienkoppler

1

EK-BC1-TP

Router IP

1

EK-BD1-TP

USB Schnittstelle

3

EK-CF2-TP

Schnittstelle zur Lastüberwachung und -steuerung

66

EK-E12-TP

4-fach Taster Reihe 71

27

EK-E72-TP

Temperaturregler Reihe71

2

EK-EB2-TP

6-fach Taster Reihe FF

6

EK-EC2-TP

Touch & See

40

EK-ED2-TP

4-fach Taster Reihe FF

2

EK-EF2-TP

Touch & See Display mit 2-fach intergriertem Taster

9

EK-EP2-TP

Temperaturregler mit  LCD Display 

8

EK-EQ2-TP

Temperaturregler mit  LCD Display und relativem Feuchtigkeitssensor 

5

EK-ET2-TP

Multisensor für Temperatur, relative Feuchte und CO2-Äquivalent mit Regler

26

EK-FA1-TP

4-fach Binärausgang 10A 230Vac

5

EK-FE1-TP

8-fach Binärausgang / 4-fach Jalousienaktorli

6

EK-GA1-TP

2-fach Aktor-Dimmer  300W 230Vac

11

EK-GC1-TP

4-fach Aktor-Dimmer LED RGBW PWMCV

1

EK-GF1-TP

4-fach Aktor-Dimmer LED RGBW 0-10V

9

EK-HB1-TP

Aktor/ Regler für Fan-Coil

5

EK-HE1-TP

8-fach Aktor/ Regler  für elektrothermische Antriebe

5

EK-MC1-TP

Kommunikationsmodul KNX - 1Ph

3

EK-SM2-TP

Bewegungsmelder

1

EK-TM1-TP

Digitale Zeit-/astronomische Uhr

 

Roberto Rocco - R&D ekinex

Der Ingenieur, der sich für Trekking und Architektur begeistert, arbeitet in seiner Freizeit seit Jahren mit führenden wichtigen Verlagen an technischen Büchern und Artikeln. In diesem Artikel beschreibt er das Gebäudeautomationssystem einer neuen Zentrale, das mit innovativen und hochmodernen Systemen realisiert wurde. Im Mittelpunkt steht die ekinex-Lösung zur Wärmeregulierung der Räume.

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