Die Hallen des 200 000 m² großen Industriegebiets in der Ludwigsburger Weststadt beherbergten früher u.a. Produktionslinien für Kühlschränke. Heute sind in ihrem Inneren moderne Büroräume von Start-ups der Region untergebracht. Im urbanharbor kommt ein Haus-im-Haus-Konzept zum Einsatz, das 75 Prozent weniger CO2 als ein vergleichbarer Neubau verursacht. Dabei entsteht ein Luftpolster zwischen Außen- und Innenfassade, das als zusätzliche Isolierung dient.
Semizentrale Lüftungsanlage
Im Sommer 2021 ging Halle 8 mit 10 000 m² in Betrieb. Die Frischluftversorgung der Räume wird durch das Konzept der semizentralen Lüftung realisiert und schließt Ventilatoren von ebm-papst und die von ebm-papst neo entwickelte cloudbasierte Building Connect Plattform ein. Alle energierelevanten Sektoren, wie die Photovoltaikanlage, Schnellladesäulen für E-Autos, Mehrwegsysteme für die Lebensmittelversorgung und Wärmepumpen werden über die Cloud miteinander verknüpft.
Möchten Mitarbeiter ihre E-Autos in der Mittagspause aufladen und die Besprechungsräume sind leer, wandert die Energie von der Lüftungsanlage zum Batteriespeicher. Damit ist für die Halle 8 im schlechtesten Fall davon auszugehen, dass sie zusätzlich zur Kompensierung der 700 t Emission zur Erreichung der Klimaneutralität, weitere 63 t CO2 durch überschüssigen Photovoltaik-Strom überkompensieren werden. Im Bestfall ist sogar mit 250 t Plus zu rechnen.
Diese Zahlen wären nicht zu erreichen, wenn nicht die einzelnen Sektoren, wie beispielsweise die Luft- und Gebäudetechnik, ihren Energieverbrauch ebenfalls möglichst effizient und bedarfsgerecht steuern.
Luft nur dort, wo sie gebraucht wird
Normalerweise wird bei vielen Klima- und Lüftungsanlagen eine Mengenregelung pro Nutzungszone mit Volumenstromreglern angewandt. Zur Einregulierung der Luftmenge wird eine Regelklappe soweit geschlossen, bis die gewünschte Luftmenge erreicht ist. Bei dieser Drosselung des Luftstroms wird Energie verschwendet. Doch in der Halle 8 galt es, diese Energie gar nicht erst zu verbrauchen und die Air Handling Unit (AHU) mit minimaler Leistung auszulegen. Ausschlaggebend war zusätzlich der Faktor Luftqualität. Denn an Frischluft steht nur die zur Verfügung, die durch die Anlage kommt.
Eine effiziente Wärmerückgewinnung sowie ein Wärmeübertrager für Heizen bzw. Kühlen, bringen die Frischluft auf die entsprechende Temperatur. Für die Regelung der Raumtemperatur ist eine oberflächennahe Betonkernaktivierung zuständig. Luftbefeuchter sorgen für eine angenehme Luftfeuchtigkeit im Winter.
Organische Verbindungen, die die im Innenraum vorhandenen Materialien emittieren und Unwohlsein auslösen könnten, sogenannte TVOC, sowie Feinstaub (PM 10 und PM 2.5) werden herausgefiltert. Diese teuer aufbereitete Luft verschwendet man nicht. Vielmehr wird Luft hier als Lebensmittel betrachtet.
Bild: ebm-papst
Ventilator für bedarfsgerechte Regelung
Die erste semizentrale Lüftungsanlage Europas mit einer Air Handling Unit (AHU) in der Technikzentrale führt mit rund 300 Ventilatoren in der Peripherie die Luft den einzelnen Nutzungszonen individuell zu. Für die effizienten Ventilatoren, die ihren Volumenstrom exakt messen und selbstständig halten können, wie es der Bedarf pro Zone verlangt, entschied man sich für den Einsatz von EC-Radialventilatoren RadiCal von ebm-papst mit Flügelradanemometer für die integrierte Volumenstrommessung. Er bringt eine hohe Effizienz durch seine verbesserte Laufraddurchströmung und den EC-Motor mit. Seine Drehzahl ist stufenlos steuerbar durch 0-10 VDC / PWM-Steuersignal oder wie in diesem Fall über eine Modbus-RTU Schnittstelle. Präzise geregelt, erreicht der Radialventilator eine Lebensdauer von über 100 000 Betriebsstunden.
Bild: ebm-papst
In schallgedämpften Gehäusen sitzen die Ventilatoren inzwischen dort, wo klassisch die Volumenstromregler saßen, und arbeiten aufgrund dieser spezifischen Einbausituation mit einem maximalen Volumenstrom von 600 m³/h. Dies ist für die Mitarbeiter ein Stockwerk tiefer auch aufgrund des sehr leisen Laufverhaltens des Radialventilators nicht zu hören. Der Druck im Luftverteilsystem liegt bei lediglich 15 bis 20 Pa. Leckagen über das Luftverteilnetz gehören somit der Vergangenheit an.
Außerdem war der RadiCal für die konstruktiven Herausforderungen gut gerüstet, da er besonders kompakt baut. Denn die Kranbahn der alten Industriehalle beschränkte die Installationshöhe unter dem Dach deutlich. Für die Zu- und Abluft blieb zwischen Innen- und Außenfassade lediglich ein Nadelöhr von 30 cm.
Mittels ihrer GreenIntelligence-Funktionen geben die Ventilatoren eine Fehlerwarnung ab, wenn ihre Temperaturwerte zu stark vom Soll abweichen. Diese Ausfallsicherheit ist ebenfalls wichtig, wenn die Frischluftzufuhr wie in diesem Fall nur über die Ventilatoren gewährleistet ist. Mit diesem Konzept wird etwa 50 Prozent der aufzubereitenden Luft und 30 Prozent der elektrischen Energie gespart, die zur Förderung der Luft notwendig ist.
Bild: ebm-papst
Bild: ebm-papst
Daten an Plattform Building Connect
Ort und Stärke der Lüftung steuert die Building-Connect-Plattform von ebm-papst. ebm-papst neo entwickelte zur Zeit der Planung eine Software für genau diesen Anwendungsfall. Die cloudbasierte Echtzeitdaten-Plattform erhält ihre Daten von Sensoren im Bürogebäude, verarbeitet sie in der ebm-papst Cloud und gibt Befehle an die Ventilatoren weiter.
Neben den Werten zur Temperatur, Luftfeuchtigkeit, TVOC und Feinstaub messen die Sensoren den CO2-Gehalt in der Luft – die Regelungsgrundlage der Lüftungsanlage. 600 ppm oder darunter sind Idealwerte. Ab einem Wert von 1000 ppm leidet die Konzentrationsfähigkeit, die Mitarbeiter bemerken oft bereits die schlechtere Luftqualität. Die Sensoren beginnen die lokalen Ventilatoren ab 900 ppm zu informieren, dass sie ihre Luftleistung entsprechend erhöhen. Sie lüften, bis der Wert wieder im Idealbereich liegt.
Die Sensoren ermitteln dafür permanent die Luftqualität und senden die Messwerte kontinuierlich über die Modbus-Linie an das Gateway. Dieses verarbeitet intern die Daten und schickt sie an die Cloud. Über 5000 Datenpunkte werden dabei überwacht. Alle Sensoren sind RESET-zertifiziert. Es handelt sich dabei um einen echtzeitbasierten, international anerkannten Luftreinhaltestandard für Innenräume. Die Messwerte werden so kontinuierlich von einer unabhängigen dritten Stelle überprüft.
Über Building Connect haben die Betreiber stets eine mobile 1 : 1-Visualisierung der Räumlichkeiten und einen Überblick über die Daten. Die im Hintergrund arbeitenden Algorithmen lernen aus Nutzerverhalten, Gebäudemerkmalen und Umweltbedingungen und verbessern so laufend das gesamte Gebäude-Ökosystem. Anomalien können schnell erkannt und beseitigt werden. Alle Daten werden zukünftig wiederum zur sektorübergreifenden Steuerung an die urbanharbor Cloud geschickt.
Bild: ebm-papst / Sauer