Diese Studie vergleicht ein Direktexpansionssystem (Kältemittelsystem) und ein Indirektes Expansionssystem (Wassersystem) zur Beheizung und zur Kühlung einer Verkaufsstätte. Dabei werden zunächst Grundlagen der Kältetechnik dargestellt und die vorgegebene Heizlast nach der DIN EN 12833 überprüft. Der nächste Schritt beschreibt die Gasmotorwärmepumpe. Deren Funktion wird aufgezeigt und Berechnungen für den Heiz- und Kühlmodus werden angestellt. Daraufhin erfolgt die Auswahl der passenden Gasmotorwärmepumpe, wobei die Nennleistung zwischen den zu konzipierenden Systemen variiert. Aufgrund des einzubringenden Außenluftanteils, nach der DIN EN 13779, wurde der Einsatz eines RLT-Gerätes für die Verkaufsstätte, unter Berücksichtigung des Brandschutzes und der Geräuschbelästigung, geprüft. Unter Berücksichtigung verschiedener Kriterien erfolgte eine Auswahl der dezentralen Klimaeinheiten für die Übertragung der Heiz- und Kühlenergie an den jeweiligen Raum. Die Verkaufsstätte verfügt über einen hochfrequentierten Eingangsbereich, welcher durch eine geeignete Abschirmvariante ausgestattet werden muss. Durch die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung nach der VDI 2067 wurden die Systemvarianten Direktexpansions-, Indirektes Expansions- und Alternativsystem miteinander verglichen. Ein wesentlicher Auswahlaspekt war hierbei die Umweltfreundlichkeit des Systems, bei dem der Ausstoß von CO2 pro Jahr ermittelt wurde. Dies ist selbstverständlich wichtig aufgrund der Erderwärmung infolge eines erhöhten CO2- Ausstoßes und einem daher erstrebenswerten sinnvollen Umgang mit endlichen fossilen Brennstoffen. Dabei wurde die Gasverbrennung und der elektrische Strom, welcher in Kraftwerken erzeugt wird, in Betracht gezogen. Das System mit der optimalsten Wirtschaftlichkeit und mit den vorteilhaftesten ökologischen und ökonomischen Aspekten wurde vom Autor ausgewählt.

Textprobe: Kapitel, 6.3, Erstellung des Lüftungskonzeptes: Die GMWP erzeugt dezentral die Heiz- oder Kühlleistung. Diese wird mit Wärmeübertragern auf die Klimakassetten, auf die Raumluft der Räume einer Verkaufsstätte übertragen. Die Lüftungsanlage hat die Aufgabe einen Frischluftanteil in die Verkaufsstätte zu transportieren, dieser soll ausreichend und kontrolliert zur Verfügung stehen. Wenn ein Volumenstrom in das Objekt transportiert wird, muss im Gegenzug ein anderer Teil abgeführt werden. Eine Überdimensionierung der Anlage ist zu vermeiden, um unnötige Kosten zu einzusparen. Da in dieser Verkaufsstätte keine besonderen Anforderungen und Emissionen anfallen, ist nach DIN EN 13779 unter Punkt A.10.2 Gebäude, eine Lüftungsanlage neutral auszulegen. Das bedeutet, dass der ZUL- Volumenstrom gleich dem ABL- Volumenstrom entspricht. Bei der Einleitung von Frischluft muss eine Luftkonditionierung erfolgen. Dabei ist die Kühlung im Sommer und die Beheizung im Winter zu realisieren und damit ist verbunden, dass eine Wärmerückgewinnung in die Anlage integriert werden muss. Die Einbringung der Luft erfolgt über ZUL- Deckendurchlässe, die ABL soll ebenso von Durchlässen an der Decke abgesogen werden. Die Mischströmung wird hierfür in Betracht gezogen, somit entstehen keine Probleme durch heizen und kühlen und eine Durchmischung der Raumluft entsteht. Dadurch lassen sich nachhaltig Kosten einsparen. Das Lüftungsgerät ist vor äußeren Witterungen, z.B. durch Isolation und durch einen Frostschutz der Wärmeübertrager zu schützen. Eine regelmäßige Überprüfung und Wartung der Lüftungsanlage muss gewährleistet sein. Ein wesentlich zu beachtender Punkt ist der Brandschutz. Umsetzung des Konzepts: Im Unternehmen Wärmetechnik Quedlinburg GmbH existiert ein Unternehmenszweig, mit der Bezeichnung Klimabau. Sie haben sich spezialisiert auf die Konzipierung von RLT- Anlagen in Modulbauweise. Deren Produktpalette erstreckt sich von äußerst robusten und individuellen Lüftungskleingeräten für den Wohnungsbau, bis zu technisch komplexen, auf die Bedürfnisse zugeschnittene Vollklima- Zentralanlagen. Funktionen: Heizen und Kühlen ganzer Komplexe. Be- und Entfeuchten der Raumluft. Filterung durch Ad- Absorptionsfilter, die eine Qualitätsverbesserung der Raumluft erzeugen. UV- Bestrahlung um die Qualität der Lufthygiene zu erhöhen. Sauerstoffanreicherung der Raumluft. Abführen von ABL- lasten, wie aus Küchen. Durch zuvor genannte Funktionen kann die Einhaltung der Hygienerichtlinie H 6021 und der VDI 6027 gewährleistet werden. Die RLT- Module sind aus schwer entflammbaren Werkstoffen hergestellt. Die Produktpalette umfasst ein Standardprogramm, welches individuell mit zusätzlichen Funktionen ausgestattet werden kann. Dabei ist es möglich eine Anlagengröße von 500- 500.000m³/h zu realisieren. Die Produktinformationen wurden dem Autor zur Verfügung gestellt. Kapitel, 6.4 Dimensionierung der RLT- Anlage: 6.4.1, Vorbetrachtung: Brandschutz bei RLT- Anlagen: Die Grundlage für den Brandschutz bilden die Richtlinien M-LAR und die M-LÜAR der Länder, für Lüftungsanlagen und deren Leitungsnetz. Da die Unterbringung eines RLT- Gerätes gewissen Brandschutzauflagen unterliegt, ist auf die Verwendung von nur schwer entflammbaren Anlagenkomponenten zu achten. Das RLT- Gerät muss an einem gut zugänglichen Punkt der Verkaufsstätte installiert werden, der allerdings ausreichend Abschottung gegenüber der Verkaufseinrichtung bietet. Dafür eignet sich ein ungenutzter und abgetrennter Raum im Lager. Der Raum ist mit mindestens 2cm starken und einer mineralisch feuerwiderstandsfähigen Decke aus zu statteten. Türen müssen mit der höchsten Widerstandklasse gegen Brände abgesichert sein. Die umgebenden Wände müssen ebenfalls einen Widerstand gegen einen einsetzenden Brand gewährleisten. Außen- und Fortluftöffnungen sind so zu platzieren, dass eine Rauchaufnahme untereinander nicht möglich ist, Bauteildurchführungen sind abzudichten und mit Brandschutzklappen zu versehen. Die Lüftungsleitungen sind durch Isolation ausreichend vor einem Brand zu schützen. Des Weiteren sind keine Öffnungen zum Verkaufsraum gestattet. Einteilung des Systems: Für diese Betrachtung wird im System, das Rohrnetz in einen AUL- ZUL- und ABL- FOL- Bereich unterteilt. AUL- ZUL- Bereich: Dabei tritt die AUL durch ein Wetterschutzgitter in das Gebäude ein und durchströmt den Kanal. Gelangt dann durch eine verschließbare Jalousieklappe, in das RLT- Gerät. Darin wird die erste Filterstufe durchströmt, wo Partikel aus der Luft zurück gehalten werden. Angesaugt von einem Ventilator, bewegt sich die nicht konditionierte Luft in ein Wärmerückgewinnungssystem, wo je nach Bedarf Energie der Luft entzogen oder übertragen wird. Die Luft im RLT- Gerät kann bedarfsgerecht geheizt, gekühlt und entfeuchtet oder befeuchtet werden. Um den Hygieneanforderungen nach der VDI 6022 gerecht zu werden, durchströmt die Luft eine weitere Filterstufe, in der abgelöster Riemengummi des Antriebs abgehalten wird. Außerhalb des RLT- Gerätes wechselt die Luftmenge in den ZUL- Bereich. In einem Ventilator können sich unerträgliche Geräuschkulissen bilden, die dann in das Kanalsystem übergehen, ein eingesetzter Schalldämpfer kann den Luftschall deutlich reduzieren. Um Schwingungen nicht über das Kanalsystem zu leiten, werden entkoppelnde Verbindungen, z.B. Segeltuchstutzen, in den Kanälen installiert. Wenn der Kanal in einen anderen Brandabschnitt geführt wird, muss eine Brandschutzklappe installiert werden. Der Volumenstrom muss jetzt noch wie zuvor definiert, mit einem Volumenstromregler einreguliert werden. Durch Zuluftdurchlässe kann die konditionierte Luft in den Raum eintreten, womit der erste Bereich durchströmt ist. ABL- FOL- Bereich: Die belastete ABL verlässt den Raum durch die Abluftdurchlässe und wird in einem geräuschmindernden Schalldämpfer gesogen und durchströmt das Kanalnetz. Im Kanalsystem werden anfallende Schwingungen mit dämpfenden Komponenten vom System entkoppelt. Die ABL tritt zurück in das RLT- Gerät, in dem die Verunreinigungen in der Filterstufe zurück gehalten werden, um somit Beschädigungen des Ventilators zu vermeiden. Da die ABL Energie mit sich führt, kann diese mit dem Wärmerückgewinnungssystem entzogen werden. Der Ventilator drückt ab diesem Abschnitt die belastete Luft, aus dem RLT- Gerät, durch eine verschließbare Jalousieklappe und wechselt in den FOL- Bereich. Bevor die FOL das Objekt verlässt, durchströmt sie das Wetterschutzgitter. Schallemissionen: Der Innenlärmpegel sollte, wie aus der DIN EN 15251, den Grenzwert von 50dB nicht überschreiten. Eine Erhöhung des Schalldruckpegels Lp, kann das Verhalten von Kunden entscheidend beeinflussen. Die RLT- Anlage ist deshalb so auszurüsten, dass dieser max. Wert eingehalten und nach Möglichkeit unterschritten wird. Vorkehrungen die einen positiven Effekt erzielen sind Schalldämpfer hinter der RLT- Anlage, Segeltücher im Kanalsystem, Isolation des Kanalnetzes und ein niedrige Luftgeschwindigkeit im System. Betriebsvorschrift: Nach vollständiger Installation muss eine Abnahme und Inbetriebnahme erfolgen, anschließend werden Dokumente zur Anlage und die Betriebsvorschrift übergeben.

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Der Autor Sebastian Hellmann, B.Eng., wurde 1984 in Wippra geboren. Nachdem er eine Berufsausbildung als Gas- und Wasserinstallateur in einem Fachunternehmen der Branche erfolgreich absolvierte, entschied sich der Autor seine Kenntnisse durch ein Studium zu erweitern. Das Bachelorstudium der Gebäude- und Energietechnik an der Fachhochschule Erfurt schloss er im Jahre 2012 erfolgreich ab. In der Studienzeit konnten durch Praktika weitere Kenntnisse aus dem interessanten Einsatzfeld der Gebäude- und Energietechnik erlangt werden. So entwickelte der Autor bereits während des Studiums ein besonderes Interesse im Bereich der Klimatisierung mit der Gasmotorwärmepumpe.