Wie wählt man zwischen Kühlbalken und Gebläsekonvektoren?

Bei der Planung eines HLK-Systems müssen verschiedene Entscheidungen getroffen werden. Eine dieser Entscheidungen ist die Wahl des Endgerätetyps, der die festgelegten Anforderungen erfüllt. Es gibt viele Faktoren, die die Wahl beeinflussen, wie z. B. der Energiebedarf Im Folgenden werden die Vor- und Nachteile von Kühlbalken und Gebläsekonvektoren, zwei konkurrierenden Arten von Endgeräten, erläutert.

Kühlbalken und Gebläsekonvektoren sind zwei verschiedene Arten von Endgeräten, die zur Regelung der Temperatur in einem Raum verwendet werden. Beide sind mit einem Wärmetauscher ausgestattet, der Energie zwischen der Raumluft und dem Wasser austauscht, das durch den Wärmetauscher fliesst. Letzteres kann entweder wärmer als die Raumluft sein, um dem Raum Wärme zuzuführen, oder es kann kälter sein und so dem Raum Wärme entziehen.

Gebläsekonvektoren (Fan Coil Units, FCU) können an einen Lüftungskanal angeschlossen werden und zur Verteilung der Primärluft in einem Raum verwendet werden, sind aber für die Regelung der Raumtemperatur nicht erforderlich. Bei einem FCU wird die Luft aus dem Raum mit Hilfe eines Ventilators durch den Wärmetauscher gezwungen zu zirkulieren. Ein Kühlbalken (Active Chilled Beams ACB) hingegen muss an ein Lüftungssystem angeschlossen werden und ist auf den Ventilator des Lüftungsgeräts angewiesen, um Druck im Kanalsystem aufzubauen. Die Primärluft wird durch kleine Öffnungen in der Druckkammer des Deckeninduktionsdurchlasses und weiter in die Mischkammer verteilt, die eine Zone mit niedrigem Druck erzeugt, der die Raumluft durch das Register zieht. Dies wird als Induktion bezeichnet und funktioniert ohne bewegliche Teile im ACB.

Wie Nass- und Trockenkühlung die Wahl beeinflussen können.

Kühlbalken werden oft als energieeffiziente Lösung für die Beheizung und Kühlung eines Raumes angesehen. Der Hauptgrund dafür ist, dass sie für den Betrieb im Trockenkühlmodus ausgelegt sind, was bedeutet, dass die Vorlaufwassertemperatur während der Kühlung immer über dem Taupunkt im Raum gehalten wird. Dadurch ist es möglich, einen Kaltwassersatz mit einem sehr hohen Wirkungsgrad zu betreiben. Herkömmliche Kühlbalkeninstallationen waren auf einen konstanten Zuluftstrom angewiesen, um eine gute Raumluftqualität zu gewährleisten. Die neueste Generation von ACBs wurde entwickelt, um mit Funktionen wie variablem Luftvolumen (VAV) und bedarfsgesteuerter Lüftung (DCV) zu arbeiten, um die Energieeffizienz weiter zu erhöhen.

FCUs hingegen sind oft für die Nasskühlung ausgelegt, was bedeutet, dass sie mit viel niedrigeren Vorlaufwassertemperaturen arbeiten. Dank der niedrigeren Wassertemperatur und des eingebauten Ventilators, der viel Raumluft umwälzt, können FCUs mit einer kompakten Einheit eine hohe Kühlleistung erbringen, allerdings zu höheren Energiekosten im Vergleich zu ACBs. Der höhere Energieverbrauch ist zum Teil auf die geringere Effizienz der Kältemaschine zur Erzeugung von kälterem Wasser und zum Teil auf die für die Kondensation der Feuchtigkeit in der umgewälzten Raumluft erforderliche Energie zurückzuführen. Es ist möglich, FCUs unter trockenen Kühlbedingungen zu betreiben. Allerdings muss der Ventilator dann mit einer höheren Drehzahl laufen, was zu Problemen mit der Geräuschentwicklung und den Luftgeschwindigkeiten im Aufenthaltsbereich führen kann, was die Qualität des Raumklimas beeinträchtigt. Moderne Ventilatoren sind relativ energieeffizient, d. h. der zusätzliche Energieverbrauch hält sich in Grenzen, aber mit FCUs in jedem Raum summiert sich der Stromverbrauch. Ausserdem sind Ventilatoren nicht vollkommen effizient, ein Teil der Ventilatorenenergie wird in Wärme umgewandelt, die während der Kühlperiode abgeführt werden muss. Neu entwickelte und moderne Ventilatoren sind recht leise, wenn sie neu sind und vor allem, wenn sie mit niedriger Drehzahl laufen. Lüfter, die mit voller Drehzahl laufen, und vor allem Lüfter, die sich dem Ende ihrer Lebensdauer nähern, erzeugen jedoch Geräusche, die in allen Gebäudeanwendungen, insbesondere aber in Hotelzimmern und Büros, unerwünscht sind.

Installation und Wartung, Kosten von heute oder morgen

Normalerweise hat ein Kühlbalken keine beweglichen Teile und muss daher nur selten gewartet werden. Es wird empfohlen, den Wärmetauscher abzusaugen, um Staub zu entfernen, der sich sonst mit der Zeit auf der Oberfläche des Wärmetauschers ablagern kann. Dies muss je nach den baulichen Gegebenheiten durchgeführt werden. In manchen Gebäuden ist eine vierteljährliche Reinigung erforderlich, in anderen nur alle zwei Jahre. ACBs haben eine sehr lange Lebensdauer und müssen nur sehr selten gewartet werden, was sie zu einer kosteneffizienten Lösung macht, wenn man die Lebensdauer der Produkte berücksichtigt. Bei fortschrittlicheren Deckeninduktionsdurchlässen ist es möglich, die einem Raum zugeführte Zuluftmenge zu regulieren, was bedeutet, dass sie an eine veränderte Raumnutzung angepasst werden kann. Dies wiederum verringert die Notwendigkeit, Geräte, Teile und Komponenten bei der Renovierung eines Gebäudes auszutauschen, so dass der gebundene Kohlenstoff über den Lebenszyklus des Gebäudes begrenzt werden kann.

Eine FCU, die unter nassen Kühlbedingungen arbeitet, ist mit Filtern ausgestattet, um zu verhindern, dass sich Staub auf dem nassen Register festsetzt. Sie ist ausserdem mit Auffangwannen und einem Abflusssystem ausgestattet, um das Kondenswasser aus der umgewälzten Raumluft aus der durch das Register zirkulierenden Raumluft zu entfernen. Neben dem Ventilator sind auch der Filter und das Abflusssystem Wartungspunkte, die gewartet werden müssen. Ein nicht gepflegtes Abflusssystem kann zur Bildung von Schimmel und Bakterien führen, was wiederum zu unangenehmen Gerüchen und Gesundheitsrisiken führen kann.

Ein ACB muss an den Lüftungskanal angeschlossen werden, während dies bei einer FCU-Installation optional ist, da die Lüftung stattdessen über separate Auslässe erfolgen kann. Die Installation der Rohrleitungen ist bei Deckeninduktionsdurchlässen und Gebläsekonvektoren relativ ähnlich, es können entweder zwei oder vier Rohre sein, die an den Wärmetauscher im Endgerät angeschlossen werden. Der Hauptunterschied besteht darin, dass ein Gebläsekonvektor, der unter feuchten Bedingungen betrieben werden soll, isolierte Rohre auf der Kühlseite sowohl für den Vorlauf als auch für den Rücklauf haben muss. Abgesehen davon muss bei einer Deckeninduktionsdurchlaufanlage lediglich ein Regelsystem eingebaut werden, um den Wasserdurchfluss durch das Register und möglicherweise die VAV-Zuluft zu steuern. Ein Gebläsekonvektor muss ebenfalls an ein Regelsystem angeschlossen werden, um die Wasserventile und die Ventilatorgeschwindigkeit zu steuern. Ein Gebläsekonvektor benötigt jedoch zusätzlich eine Stromversorgung für den Ventilator und ein Entwässerungssystem, was die Installationskosten erhöht.

Die Vorteile in der Summe

In Fällen, in denen keine Lüftung erforderlich ist, erweisen sich Kühlbalken als eine sehr teure Lösung. Ein weiterer Vorteil des FCU ist, dass es relativ einfach ist, ein System zu konstruieren und Endgeräte auszuwählen. Die Auslegung einer Deckeninduktionsdurchlass-Lösung erfordert mehr Aufmerksamkeit für die Handhabung der Luftfeuchtigkeit und die Regelung der Vorlauftemperaturen. Die hohe Heiz- und Kühlleistung einer FCU wird oft als Vorteil und Möglichkeit zur Energieeinsparung angesehen, da die Raumtemperatur in Zeiten der Nichtbelegung weiter vom gewünschten Sollwert abweichen kann. Dies kann vor allem in Gebäuden mit geringer thermischer Trägheit zu Energieeinsparungen führen, hat aber den Preis eines höheren Stromverbrauchs, von Geräuschen und der Gefahr von Zugluft.

Es ist klar, dass sowohl Deckeninduktionsdurchlässe als auch Gebläsekonvektoren positive und negative Eigenschaften haben, und es wird immer Fälle geben, in denen das eine oder das andere Endgerät die bevorzugte Wahl sein wird. In Situationen, in denen hohe Anforderungen an die Raumluftqualität gestellt werden, sind Deckeninduktionsdurchlässe oft die bevorzugte Lösung, die einen ausgezeichneten thermischen Komfort, eine gute Raumluftqualität, niedrige Schallpegel und einen minimalen Energieverbrauch bietet. Ein FCU hat in der Regel niedrigere Anschaffungskosten pro W (oder BTU/H) der Kühlung, doch wenn man die geringeren Betriebs- und Wartungskosten in Verbindung mit einer langen Lebensdauer berücksichtigt, ergeben sich in der Regel günstigere Lebenszykluskosten als bei ACBs.

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