Büros im Sommer effizient kühlen

Was ist besser geeignet, stille Kühlsegel oder eine Klimaanlage?

Die Herausforderung, ‚Hitze im Büro‘ effektiv zu managen, wird für Nutzer, Bauherren und Betreiber von Büros in Zukunft immer wichtiger. Die ‚Sommerhitze‘ kann besonders in Büroumgebungen schwerwiegende Auswirkungen haben, da sie nicht nur die Konzentration und Produktivität beeinträchtigt, sondern auch zu gesundheitlichen Problemen wie Kopfschmerzen, Kreislaufproblemen und Schwindel führen kann.

In ungünstigen Fällen werden Büroräume zeitweise unbenutzbar und Mieter denken über einen Wechsel der Flächen nach.

Für Immobilienbesitzer und Vermieter ist das Thema im Zuge der Renditeerwartung ebenfalls wichtig, da oft nur noch temperierte Flächen zu attraktiven Konditionen vermietet werden.

Nicht nur längere und heiße Sommer, sondern auch höhere interne Lasten durch Geräte können die die Raumtemperatur schnell über angenehme Temperaturen treiben. Überhitzte Büros oder eine stickige Raumluft reduzieren dann die Zufriedenheit der Mitarbeiter, oder Mieter. In ungünstigen Fällen werden Büroräume unbenutzbar und Mieter denken über einen Wechsel der Flächen nach.

Herausforderung einer bedarfsgerechten Raumkühlung bei Hitze im Büro

Der Bedarf an ein effizienten, gesunden und möglichst wirtschaftlichen Temperierung von Büroflächen für die optimale Arbeit und Zufriedenheit ist klar. Dennoch sind trotz des zunehmenden Bedarfs, zahlreiche Büros in Deutschland noch nicht mit einer bedarfsgerechten Raumkühlung ausgestattet. Die vermeidlich hohen Investitionen und die Auswahl des passenden Systems stellen den Bauherren vor einige Herausforderungen.

Zunächst wird im Zuge energetischer Sanierungen ausschließlich der Heizwärmebedarf adressiert. Dieser kann durch verschiedene Maßnahmen und Abhängig vom Projekt z.B. durch eine bessere Wand- und Dachgeschossdämmung oder einen Fenstertausch, optimiert werden. Häufig wird jedoch nicht bedacht, dass die bessere thermische Hülle nicht nur den Heizwärmebedarf reduziert, sondern auch den Kühlbedarf erhöht.

Insbesondere die im Sommer entstehende Wärme wird im Gebäude gespeichert und kann so in der geschlossenen Hülle nur sehr langsam oder nicht entweichen. Eine Nachtlüftung ist aus sicherheitstechnischen oder anderen Aspekten ebenfalls oft nicht möglich oder ausreichend.

Wenn die Büros dann unerträglich heiß sind und sich Mitarbeiter beschweren, wird schnell über eine dezentrale mobile Klimaanlage nachgedacht.

Hiervon raten wir generell ab, da die Betriebskosten und das Ergebnis in vielfältiger Hinsicht sehr unzufriedenstellend ist.

Ein optimal gestalteter Arbeitsplatz, der sowohl die physischen als auch die psychischen Bedürfnisse der Mitarbeiter berücksichtigt, ist entscheidend für die Produktivität, das Wohlbefinden und letzlich zufriedene Mieter, besonders an heißen Tagen.

Wenn die Büros dann unerträglich heiß sind und sich Mitarbeiter beschweren, wird schnell über eine dezentrale mobile Klimaanlage nachgedacht.

Hiervon raten wir generell ab, da die Betriebskosten und das Ergebnis in vielfältiger Hinsicht sehr unzufriedenstellend ist.

Konvektive Luftkühlung über eine Klimaanlage

onvektive Luftkühlung über eine Klimaanlage gegen Sommerhitze

Eine Luft-Klimaanlage bekämpft die Hitze in Büroumgebungen und arbeitet nach dem Prinzip der konvektiven Kühlung. Dadurch wird die im Raum befindliche Luft über ein gekühltes Register mit Kühlrippen geführt. An diesen auf ca. 5-8 °C gekühlten Rippen wird die Raumluft abgekühlt und entfeuchtet. Die austretende Luft wird dann gekühlt und entfeuchtet dem Raum wieder zugeführt. Optionale Filter vor dem Register können Partikel der Raumluft filtern.

Diese müssen unbedingt regelmäßig gewartet werden. Es kann vorkommen, dass die Filter in Kontakt mit dem anfallenden Kondenswasser kommen. Der optimale Nährboden für Keime und Schimmel ist geschaffen.

Aus physikalischer Sicht basiert und das Funktionsprinzip einer Klimaanlage darauf, dass zunächst die warm zugeführte Luft nach dem Register auf ca. 10-16 °C abgekühlt wird und diese kühle Luft dann Wände, Decken und Böden langsam abkühlt.

Physikalisch bedingt muss daher die Raumlufttemperatur am Thermostat relativ kühl eingestellt werden, um die höhere Wand- und Deckentemperatur zu kompensieren.

Das Prinzip der Luftkühlung ist daher erst die Raumluft, dann die Gebäudemasse abzukühlen.

Die vom Nutzer gefühlte Temperatur ist einfach betrachtet ein Mittelwert aus der Oberflächentemperatur der umgebenden Raumflächen und der Raumlufttemperatur.

Luftkühlung: Vor- und Nachteile

• theoretisch ist eine hohe Kühlleistung möglich
• Entfeuchtung der Luft kann ein Vorteil sein
• die empfohlene praktische Komfortgrenze für die Kühlleistung liegt bei ca. 20-30 W/m² Raumfläche
• Einblasbereiche der Zuluft können im Raum nicht genutzt werden, die Luftgeschwindigkeit sollte nach DIN EN 7730 für eine geringe Zugluftgefahr unter 0,12 m/s liegen
• regelmäßige Wartung und eine Kondensatleitung ist zwingend erforderlich
• statistisch sind > 60% der Nutzer in luft-klimatisierten Büros unzufrieden* (Link)
• Geräuschentwicklung
• hoher Energieverbrauch durch Vollklimatisierung
• in der Regel keine Fördermöglichkeiten
• Besonders während einer Hitzewelle kann eine Klimaanlage von großem Nutzen sein, um die Herausforderungen extremer Hitze im Büro zu bewältigen.

Raumtemperatur mit einem Web-Tool rechnerisch korrekt ermitteln und Komfort einschätzen

Tipp: Mit dem kostenlosen Onlinerechner der Unviersity of California Berkeley kann man anhand verschiedener Parameter die Temperaturen und Komfortniveaus berechnen.

Bessere Kühlung mit der stiller Kühlung über Heiz-, Kühlsegel

Definition: Was ist „stille Kühlung“?

Eine stille Kühlung funktioniert überwiegend nach dem Strahlungsprinzip. Die von warmen Oberflächen an die kühle Decke abgegebene Wärme wird absorbiert und über einen Wasserkreislauf abgeführt. Durch das überwiegend wirkende Strahlungsprinzip ist diese Kühlung praktisch konvektionsfrei und geräuschlos, daher still. Der Anteil an Strahlung und Konvektion unterscheidet sich bei den Systemen, wobei ein hoher Strahlungsanteil für besseren Komfort zu bevorzugen ist.

Was bringt eine Kühldecke?

Kühlsegel arbeiten nach dem Prinzip des Austausches von Wärmestrahlung zwischen den Oberflächen im Raum und bieten eine effektive Abkühlung, um eine angenehme Temperatur für den Körper zu erreichen. Physikalisch gesehen tauscht jede Oberfläche (auch bei gleicher Temperatur der Oberflächen) Wärmestrahlung miteinander aus. Dies passiert in der Regel unbemerkt. Gut wird dies bei einem Kachelofen, oder vor dem Gefrierschrank deutlich. Die Wärme, oder Kühle ist unmittelbar spürbar, auch wenn keine Luft ausgetauscht wird.

Am Gefrierschrank strahlt mehr Wärme von der warmen Hand in das kühle Gefrierfach hinein. Aufgrund der hohen Temperaturdifferenz von -18 °C und einer 30 °C warmen Hand wird dies direkt als ein kühles Gefühl auf der Haut bemerkt.

Kühlsegel kühlen nicht nur die Luft, sondern sorgen auch für eine angenehme Abkühlung des Körpers, was den Komfort im Büro erheblich steigert.

Das Prinzip des Austausches von Wärmestrahlung ist eine hocheffiziente und angenehme Art für die Heizung und Kühlung von Lebens- und Arbeitsstätten, bzw. in einem Büro. Hierzu bieten sich Heiz-, Kühlsegel aufgrund der möglichen hohen Leistung und Flexibilität besonders an. Denn Kühlsegel können auch für die komplette oder als Ergänzung zur bestehenden Heizung genutzt werden. Statt gekühltem Wasser mit typischerweise 8-16 °C wird erwärmtes Wasser mit ca. 30-40 °C durch die Segel geleitet, um Wärmestrahlung aus dem Raum aufzunehmen, oder in den Raum abzugeben.

Ein maßgeblicher Vorteil dieser Technik ist, dass Sie nahezu komplett zugluftfrei und selbstregulierend arbeitet. Es ist in diesem Fall sogar günstig die Arbeitsplätze direkt unter den Segeln zu platzieren, um so direkt die Wärme vom Nutzer abzuführen oder zuzuführen. Probleme wie eine zu trockene Raumluft sind systembedingt durch eine ausschließliche erste Erwärmung der Raumflächen – statt der Raumluft, ausgeschlossen.

Systemtechnisch findet die Versorgung mit kaltem, oder warmen Wasser durch einen geschlossenen hydraulischen Kreislauf statt. Dieser kann z.B. durch eine Luft-Wasserwärmepumpe, oder Sole-Wasser Wärmepumpe die notwendigen Temperaturen und Leistungen erzeugen. Durch ein Kaltwassersystem wird die notwendige Systemtechnik auf ein Minimum begrenzt und im Gebäude zirkuliert nur Wasser als Wärmeträger.

Potenziell klimaschädliches Kältemittel kann durch die Verwendung von natürlichen Kältemitteln, wie R290 (Propan) komplett vermieden werden. Für die Kühlung ist auch eine Einbindung von regenerativ gekühlten Quellen, wie z.B. Erdsonden, oder Sole möglich.

Kühlsegel: Vor-und Nachteile

• Raumtemperaturabsenkung kann etwas langsamer als bei der Luft-Klimaanlage sein
• sehr hohe Kühlleistung bei Verwendung taupunktunabhängiger Kühlsegel möglich, ideal für verschiedene Arbeitsumgebungen
• sehr geringe Deckenbelegung bei Verwendung taupunktunabhängiger Kühlsegel
• Kombination mit natürlicher Lüftung, Fensterlüftung ist problemlos in taupunktunabhängiger Ausführung möglich
• wartungsfrei
• keine Luftentfeuchtung, diese kann optional eingebunden werden
• Kombination mit arbeitsstättenkonformer Beleuchtung, Akustik und Heizung möglich
• eine Installation für 4 Raumklimalösungen
• Luftgeschwindigkeiten auch bei hoher Leistung < 0,12 m/s
• Kombination und Ergänzung der bestehenden Heizung möglich, alternativ als Komplettheizung
• Attraktive staatliche Förderkonditionen
• projektspezifisch ist der Einbau und Nachrüstung auch im laufenden Geschäftsbetrieb möglich

Ergebnis

Für die Auswahl eines neuen Raumklimasystems spielen nicht nur technische, sondern auch wirtschaftliche, nachhaltigkeits, organisatorische und psychologische Aspekte eine wichtige Rolle.

Ein gutes System zur Aufrechterhaltung eines angenehmen Raumklimas ist eine langfristige Investition, die sich direkt nicht nur über die Energiekosten, sondern auch über die Personalkosten oder eine höhere Mietrendite amortisiert.

Eine gesteigerte Produktivität und Zufriedenheit der Mitarbeiter wirkt sich direkt auf einen erfolgreichen Geschäftsbetrieb aus. Durch einen entsprechenden Vergleich und Fachplanung kann ein passendes System definiert und umgesetzt werden. Flächentemperierungen, wie die interpanel Klimaleuchte und das Klimapanel sind speziell für die Nachrüstung und den Neubau von Bürogebäuden und Flächen entwickelt. Neben den attraktiven Förderkonditionen kann so nicht nur ein wirtschaftliches, sondern auch multifunktional und gesundes Raumklimasystem Ihre Flächen aufwerten.

Warum ein taupunktunabhängiges Kühlsegel?

Das heißer und auch schwüler werdende Sommerklima stellt eine Herausforderung für taupunktABhängige Kühldecken dar. In Kombination mit Fensterlüftung oder rein mechanischer Lüftung erreichen diese keine entsprechende Kühlleistung mehr, da die Taupunkttemperatur und geöffnete Fenster die Kühldecke abregeln bzw. abschalten.

In Büroumgebungen, wo mentale Klarheit und Konzentration entscheidend sind, macht der Einsatz von konventionellen taupunktabhängigen Flächenkühlsystemen daher kaum mehr möglich. Sobald die relative Raumluftfeuchte über 50 % ansteigt oder Fenster für eine kurze Durchlüftung geöffnet werden, schalten die Systeme in der Regel ab.

Eine alternativ erhöhte Vorlauftemperatur reduziert die Kühlwirkung derart, dass die hohen Lasten nicht mehr abgeführt werden können.

Vorteil: taupunktUNabhängige Heiz-, Kühlsegel

Im Gegensatz dazu sind alle Kühldecken von interpanel taupunktunabhängig, das heißt, dass auch bei Vorlauftemperaturen weit unterhalb der Taupunkttemperatur der Umgebungsluft der zuverlässige Betrieb möglich ist.

Dadurch wird nicht nur der Betrieb der Kühlfunktion sichergestellt, sondern auch ein angenehmes Klima über den gesamten Tag hinweg gefördert. Die optionalen Funktionen für die Beheizung, akustische Absorption und tageslichtnahe HCL-LED-Beleuchtung runden die Systemlösung ab und tragen weiterhin dazu bei, eine Umgebung zu schaffen, in der man trotz heißer Außentemperaturen kopf klar und produktiv bleiben kann.

Quellen

Zuletzt abgerufen am: 1.03.2024

haufe.de/arbeitsschutz, „Fehlende Wartung der Klimaanlage kann teuer werden“ Artikel vom 25.08.2017
https://www.haufe.de/arbeitsschutz/sicherheit/fehlende-wartung-der-klimaanlage-kann-teuer-werden_96_419906.html
Verein Deutscher Ingenieure e.V. – VDI „Hygieneanforderungen an Klimaanlagen“ Artikel vom 23. Juli 2019
https://blog.vdi.de/2019/07/hygieneanforderungen-an-klimaanlagen/
Europäische Gebäuderichtlinie EPBD 2018, Inspektion von Klimaanlagen
https://enev-online.de/epbd/2018/epbd_2018_15_inspektion_klimaanlagen.htm
Inspektion und Wartung von RLT-Anlagen, Artikel von 05/11
https://www.kka-online.info/artikel/kka_Inspektion_und_Wartung_von_RLT-Anlagen_1270010.html
 Tartarini, F., Schiavon, S., Cheung, T., Hoyt, T., 2020. CBE Thermal Comfort Tool : online tool for thermal comfort calculations and visualizations. SoftwareX 12, 100563. https://doi.org/10.1016/j.softx.2020.100563