Neue Studie vergleicht Klimasysteme

Eine neue Studie des Schweizer Herstellers Barcol-Air vergleicht vier gängige Klimasysteme anhand eines fiktiven, 40-geschossigen Verwaltungsgebäudes. Das Ergebnis: Mit Betonkernaktivierung und Hybridkühldecken lassen sich gegenüber anderen Systemen erhebliche Energie- und Kosteneinsparungen realisieren. Berücksichtigt man zusätzllich den Nutzerkomfort, schneiden die Hybriddecken am besten ab.


Die aktuelle Diskussion über Lebenszykluskosten bezieht in ihre Betrachtung verstärkt einzelne technische Lösungskomponenten wie Klimasysteme ein und lenkt den Fokus auf deren ökologische und ökonomische Effizienz. Im Rahmen einer produktneutralen Studie hat das Unternehmen MWH Barcol-Air die vier typischen Systeme Klimakonvektoren, Wasserkühldecken, Betonkernaktivierung und Hybridkühldecken unter Nachhaltigkeitsaspekten untersuchen lassen.

Das Ergebnis zeigt, dass sich die thermische Nutzung der Gebäudemassen über den Lebenszyklus auszahlt und in Kombination mit einer Regelbarkeit der Systeme zu den besten Einsparergebnissen führt. Erste Details der Studie wurden jetzt dem Fachpublikum in zwei Roadshows in Deutschland und der Schweiz vorgestellt und sind auf großes Interesse gestoßen.

Verfasser der Studie sind die Hochschule Luzern sowie die Büros Reuss Engineering AG (Winterthur) und Ebert-Ingenieure (München). Die Studie untersucht die Aspekte Behaglichkeit, Ökonomie und Ökologie der vier genannten Klimasysteme anhand einer Simulation für ein fiktives Modellgebäude. Zugrunde gelegt wurde ein 40-geschossiges Verwaltungsgebäude am Standort Frankfurt mit repräsentativen Wetterdaten und Nutzerverhalten.

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.“ Auf Grund unterschiedlicher Interessenslagen von Beteiligten kommen bisher meist Systeme zur Anwendung, die je nach Präferenz nur Einzelkriterien entsprechen.

„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. „Dabei basieren unsere Wirtschaftlichkeitsberechnungen auf der VDI 2067, Teil 1. Deshalb erfolgt eine Annuitätsrechnung sowohl für die Investitionen als auch für die Instandhaltung und die Stromkosten, die zu einer neuen Bewertung der Systeme führt.“

„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 der Reuss Engineering AG.

Um den Strombedarf durch die Kältebereitstellung und Kälteverteilung zu bestimmen, wurden zusätzlich in einem thermisch-hydraulischen Simulationsmodell alle relevanten Pumpen, Rückkühlwerke und Kältemaschinen in den Betrachtungen berücksichtigt. „Als Ergebnis in der Dimension Ökologie erhalten wir eine Reduzierung des Energiebedarfes und der CO2-Emissionen durch die Raumklimasysteme Betonkernaktivierung und Hybrid-Kühldecke in der Größenordnung von 30 – 40% gegenüber Ventilatorkonvektoren und 15 – 25% gegenüber Wasser-Kühldecken“, erklärt Matthias Domke von Ebert-Ingenieure eine der signifikanten Ergebnisse der Studie. Diese große Reduktion ergibt sich primär aus der Nutzung der Speichereigenschaft von Beton und zeigt sehr deutlich, welche ungenutzten Potenziale sich heute in den Gebäuden befinden und welche wesentliche Rolle der Wahl des Klimasystems alleine 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 Hybrid-Kühldecke schneiden hier deutlich besser ab als die Klimakonvektoren, welche durch niedrigere Anschaffungskosten punkten.

Berücksichtigt man in einer Gesamtbetrachtung zusätzlich das Kriterium Behaglichkeit, belegt das System der Hybridkühldecke schließlich Platz 1.

Website der Barcol-Air AG
Website von Eberg-Ingenieure
Website der Reuss Engineering AG
Website der Hochschule Luzern, Fachrichtung Gebäudetechnik