Deutschlandzentrale mit intelligentem Klimakonzept

Die Aufwendungen für die Beheizung und Klimatisierung eines Gebäudes stellen einen wichtigen Faktor für die wirtschaftlich nachhaltige Darstellung einer Immobilie dar. Zielsetzung ist es immer, den Energieverbrauch sowie die Betriebskosten eines Gebäudes so gering wie möglich zu halten. Dies gilt besonders bei der Zertifizierung eines anspruchsvollen international anerkannten Gebäudeenergielabels wie LEED.

Die in den USA entwickelte Leadership in Energy and Environmental Design (LEED)-Zertifizierung ist ein umfangreicher Maßnahmenkatalog, der Standards für umweltfreundliches, ressourcenschonendes und nachhaltiges Bauen nach US-amerikanischen Normen erfasst. Die zertifizierten Gebäude werden über den gesamten Lebenszyklus hin beurteilt. Bewertet werden in einem Punktesystem und je nach erreichtem Stand die Klassifizierungen Certified / Silver / Gold und Platinum vergeben. Die primären Bewertungskriterien lauten:

Nachhaltige Standortentwicklung – 26 %

Energie und Luftqualität – 35 %

Material und Ressourcen – 14 %

Innenraumklima – 15 %

Design und Innovationen – 6 %

Regionale Priorität – 4 %

In der Kategorie Energie und Luftqualität wird in erster Linie der Energieverbrauch eines Gebäudes bewertet. Innovative Lösungen, die zur Senkung des Energieverbrauchs in einem Gebäude beitragen, fließen entsprechend hoch mit 35 % in die Gesamtbewertung mit ein. „Beim Energiebedarf von Gebäuden sind es in der Regel die Beheizung, Kühlung und ggf. Lüftung, die den größten Energiebedarf ausmachen. Hierbei fallen vor allen Dingen auch die Übergangszeiten ins Gewicht, in denen sowohl Heiz- als auch Kühlbedarf besteht“, erklärt Dror Peled, General Manager Marketing und Sales Export bei Mitsubishi Electric, Living Enviroment Systems.

Hochwertiges Gebäudeenergielabel setzt Maßstäbe

Für einen umfassenden Neubau der Deutschlandzentrale aller Geschäftsbereiche von Mitsubishi Electric galt die Herausforderung, die höchste LEED-Zertifizierung in Platin zu erhalten. Wie stellen sich die Rahmendaten des Gebäudes dar? Auf einem rund 9000 m² großen Gelände in der Balke-Dürr-Allee in Ratingen steht mittlerweile das neue Büro- und Verwaltungsgebäude von Mitsubishi Electric. Der Baubeginn des Komplexes erfolgte im März 2014. Die Fertigstellung und der Bezug waren im November 2015 abgeschlossen. Die Wahl für den Standort Ratingen fiel aufgrund der hervorragenden logistischen Bedingungen. Dazu zählen die gute öffentliche Verkehrsanbindung, ein Autobahnanschluss, die Nähe zum Flughafen Düsseldorf sowie die Verbundenheit mit dem Standort Ratingen.

Mit rund 16.000 m² Nutzfläche bietet das neue Gebäude auf fünf Etagen viel Platz für Büro- und Meetingräume sowie ein Schulungs- und Technologiezentrum, die sich an den hohen Standards einer modernen und effizienten Arbeitswelt orientieren. Darüber hinaus steht eine Tiefgarage mit rund 500 Parkplätzen zur Verfügung. Der Projektsteuerer und Errichter (Bauherr) des Gebäudes ist die RS Partner Immobiliengesellschaft mbH aus Düsseldorf. Nach der Fertigstellung wurde das neue Objekt dann von Mitsubishi Electric erworben und anschließend mit allen Geschäftsbereichen (Divisions) bezogen.

Eigene Planungskompetenz genutzt

Normalerweise haben spätere Nutzer von Gewerbeimmobilien nur einen geringen Einfluss auf die gebäudetechnische Ausstattung. Priorität haben in der Regel Funktionalität und geringe Investitionskosten. „Alleine die Investitionskosten bei der Planung und Entstehung eines neuen Gebäudes in den Vordergrund zu stellen ist jedoch seit Langem nicht mehr zielführend. Vielmehr sind es die Lebenszykluskosten, die für oder gegen eine technische Ausstattung in einem Gebäude sprechen“, so Peled. Immer häufiger setzen Fachplaner, Architekten und Investoren auf Lösungen zum monovalenten Heizen und Kühlen eines Gebäudes auf Basis erneuerbarer Energieträger. Das spart nicht selten Investitions- und Betriebskosten, da man mit solchen Systemen z. B. Wärmeenergie im Gebäude verschieben kann.

Während vonseiten des Bauträgers zunächst eine klassische Kühlung und Beheizung mit Kaltwassersätzen und einer Gasheizung über Deckensegel geplant war, wurde bereits in der Entwurfs- und Planungsphase die Energieverschiebung in die Überlegungen einbezogen. In diesem Fall konnte der spätere Nutzer ganz klar seine Kompetenz bei der Planungsunterstützung einbringen. Die Beratung von Planern und Architekten ist ein kundenorientiertes Serviceangebot. Mit diesem Instrument und einer kontinuierlichen Zusammenarbeit zwischen Planerberater, Ingenieuren und technischen Experten wird eine optimale Anlagenlösung erarbeitet. Das sichert die hohen Qualitätsansprüche sowohl aufseiten des Bauträgers als auch von Seite des späteren Nutzers.

Wärmerückgewinnung und geprüfte Temperaturschichtung

Die eigene Planungskompetenz nutzend hat sich Mitsubishi Electric nach einer umfassenden Analyse für die VRF-R2-Technologie zum simultanen Heizen und Kühlen entschieden. Während klassische Anlagenkonzepte mit fossilen Brennstoffen und Kaltwassersätzen zum Klimatisieren allein aufgrund der verschärften Vorschriften im Rahmen der Energieeinsparverordnung (EnEV) und des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetzes (EEWärmeG) kaum noch realisierbar sind, bieten Lösungen mit Wärmerückgewinnung eine zukunftsfähige Alternative. Beispielsweise ermöglicht die VRF-R2-Technologie eine nachhaltige Wertsteigerung der Immobilie durch hohe Energieeinsparungen und geringe Betriebskosten.

Das VRF-R2-Wärmepumpensystem nutzt die Wärmeenergie des Gebäudes und transportiert sie innerhalb des geschlossenen Systems mit nur zwei Rohrleitungen dorthin, wo sie sinnvoll eingesetzt werden kann. Möglich wird der Einsatz durch den Transport sowohl von flüssigem als auch gasförmigem Kältemittel in einer gemeinsamen Leitung. Somit kann die dritte Rohrleitung entfallen. Dies trägt so nicht nur zu einem erhöhten Komfort, sondern auch zu erheblichen Einsparungen bei. Rechnerisch sind mit dieser Technologie im Vergleich zu konventionellen Anlagen Energieeinsparungen von über 40 % möglich. „Eine solche Technologie eignet sich besonders bei Gebäuden, die ein entsprechendes Zertifizierungsverfahren anstreben“, so Peled.

Zentrales Bauteil des R2-Klimasystems sind sogenannte BC-Controller (Kältemittelverteiler), die mit den Außengeräten eine kälte- und regelungstechnische Einheit bilden. Sie verteilen das Kältemittel je nach Wärme- bzw. Kältebedarf als Heißgas oder Flüssigkeit an die Innengeräte. Untergebracht sind die Verteiler (BC-Controller) in den abgehängten Decken der Sanitärräume. Die Kältemittelleitungen verlaufen in den Fluren und zweigen dann jeweils zu den Kanaleinbaugeräten in den einzelnen Büroräumen ab.

Bei der Auswahl der Innengeräte ging es darum, eine behagliche Temperaturverteilung im Raum und ein Klima zu schaffen, das den vielfältigen Erwartungen einer modernen Arbeitswelt entspricht. Dafür wurden eigens Tests mit Raumströmungsszenarien durchgeführt, um eine optimale Durchspülung des Raumes zu erreichen. Mittels dieser Tests auf der speziell erstellten Versuchsanlage wurde die optimale Luftverteilung in der Breite für jeden Raum ermittelt. Dafür bietet das Produktportfolio von Mitsubishi Electric eine reichhaltige Auswahl an Innengerätetypen. Die verwendeten Kanaleinbaugeräte sind durch ihre kompakte Bauweise sowie ihre optimierte Lüftertechnologie optisch und akustisch kaum wahrnehmbar.

„Mr. Slim“-Kaskaden für vorkonditionierte Frischluft

Wie in jedem großen Büro- und Verwaltungsgebäude findet im Ratinger Neubau ein definierter Raumluftwechsel statt. Zwischen den Büroräumen verläuft in der Regel ein zentraler Mittelgang, in dem sich unter anderem die Luftkanäle für die Raumluftversorgung befinden. Hierüber werden die Kanaleinbaugeräte mit vorkonditionierter Frischluft versorgt. Doch anders als in vielen älteren Gebäuden wird hier die Zuluft nicht mit Fernwärme und Kaltwassersätzen vorkonditioniert.

Die Wärmetauscher der zentralen Lüftungsgeräte werden von Wärmepumpenaußengeräten der „Mr. Slim-Zubadan“-Serie versorgt. Die Klimageräte verfügen über eine Wärmepumpenfunktion und ermöglichen das wahlweise Kühlen oder Heizen. Die „Zubadan“-Technologie trägt einen wesentlichen Teil zu der hohen Energieeffizienz der Klimageräte bei. Die Außengeräte verfügen über eine optimierte Abtaufunktion und sorgen für absolute Funktionssicherheit auch bei tiefsten Außentemperaturen. Der Heizbetrieb ist bis zu einer Außentemperatur von -25 °C gewährleistet und bietet volle Heizleistung bis zu einer Temperatur von -15 °C.

Die Konditionierung der Außen-/Frischluft auf einen Standardfestwert zum Kühlen und Heizen folgt einem Energiekonzept, bei dem über die Lüftungsanlage keine Raumlasten abgefahren werden und keine überschüssige Wärme oder Kälte in das Gebäude eingebracht wird. Die Kommunikation zwischen den Wärmepumpen der „Mr. Slim“-Serie und den bauseitigen Wärmetauschern der Lüftungsgeräte erfolgt über Anschlusskits vom Typ „PAC-IF013B-E“. Dabei übernehmen sie die Funktion der Schnittstelle zwischen den Wärmepumpen und den Lüftungsgeräten. Mit den neuen Interfaceplatinen können die Außengeräte zu sehr großen Leistungen als Kaskade zusammengeführt werden. Somit können auch große zentrale Lüftungsanlagen ideal mit „Mr. Slim“-Geräten kombiniert werden.

Hybrid VRF-Technologie für die Schulungsräume

In den Schulungsräumen der neuen Deutschlandzentrale ist ein System installiert, welches die Vorzüge eines direkt verdampfenden mit denen eines wassergeführten Systems kombiniert, ohne dabei auf eine hohe Betriebssicherheit, ein Maximum an Komfort sowie die Energieeffizienz des patentierten R2-Systemes zu verzichten. Das neue Hybrid VRF-System nutzt das Kältemittel R410A und ist technologisch gesehen ein R2-System zum simultanen Kühlen und Heizen mit Wärmerückgewinnung.

Hierbei zirkuliert das Kältemittel vom Außengerät bis zu einem Verteiler, dem sogenannten Hybrid BC-Controller, der in einem Technik- oder Lagerraum untergebracht werden kann. Dort wird die Energie über speziell ausgelegte und optimierte Plattenwärmetauscher vom Kältemittel auf das Wasser übertragen. Im Unterschied zum klassischen R2-Wärmepumpensystem zirkuliert das Kältemittel beim Hybrid R2-System nur zwischen dem Außengerät und dem Hybrid BC-Controller. Ab dem Hybrid BC-Controller wird konditioniertes Wasser zu den Innengeräten geführt, sodass im Gebäude kein Kältemittel mehr im Rohrnetz und in den Klimageräten als Transportmedium erforderlich ist.

Klassischer Fall für „Ecodan“-Wärmepumpen

Der Eingangsbereich rund um den Empfang ist mit einer Fußbodenheizung ausgestattet. Diese Anwendung wird mit einem „Ecodan“-System realisiert. Das Luft/Wasser-Wärmepumpensystem passt seine abgegebene Leistung exakt an den jeweiligen Wärmebedarf an. Dies wird durch den Einsatz der Invertertechnologie in der Steuerung der Kompressorleistung möglich. Sie erlaubt es dem gesamten System, die tatsächlich benötigte Leistung präzise zu dosieren und dadurch die Stromaufnahme auf den tatsächlichen Bedarf hin zu optimieren.

Dank ihres großen Einsatzbereichs gewährleisten die Wärmepumpen mit „Power Inverter“-Kompressoren bis -20 °C Außentemperatur absolute Betriebssicherheit. Darüber hinaus erzielen die Wärmepumpen im Teillast- und im Niedertemperaturbereich ihre höchsten Wirkungsgrade, sodass sie sich für den Einsatz in Kombination mit einer Wärmeverteilung über Fußbodenheizung optimal eignen.

Bediensoftware unterstützt Energieoptimierung

Weiteres Energiesparpotenzial wird über die vollständige Integration der Klimaanlage in die multifunktionale Bediensoftware „TG-2000A“ generiert. Unter anderem bietet dieses Steuerungssystem eine Optimize-Starter-Funktion. Mit dieser Funktion wird über den Timer vorgegeben, wann die eingestellte Raumtemperatur erreicht werden soll. Anhand von Außentemperatur und der aktuellen Raumtemperaturen startet die Klimaanlage mit einer entsprechenden Vorlaufzeit ihren Betrieb, sodass sichergestellt ist, dass zur vorgegeben Zeit auch die Wunschtemperatur im Raum erreicht wird. Ein Auskühlschutz sorgt dafür, dass auch nachts oder an Sonn- und Feiertagen die Anlage abgeschaltet werden kann. Sollte ein vorab eingestellter Schwellwert unterschritten werden, startet die Anlage automatisch den Heizbetrieb, um das Gebäude nicht auskühlen zu lassen.