05_402_HK_Baubeschreibung.pdf

[Seite 1]

Baumaßnahme: Fraunhofer IGD-R Rostock, Alter Hafen Nord 323-325, Rostock IGD-R 70-00002-2780 - Neubau Institutsgebäude

402 HEIZUNG / KÄLTE BAUBESCHREIBUNG

Inhalt

KG 420 Wärmeversorgungsanlagen ............................................................................................................................................. 2

KG 421 Wärmeerzeugungsanlagen .............................................................................................................................................. 2

KG 422 Wärmeverteilnetze .......................................................................................................................................................... 4

KG 423 Raumheizflächen ............................................................................................................................................................. 6

KG 429 Wärmeversorgungsanlagen, Sonstiges ............................................................................................................................ 7

KG 430 Lufttechnische Anlagen ................................................................................................................................................... 8

KG 434 Kälteanlagen .................................................................................................................................................................... 8

IGD-R Erläuterungsbericht Entwurfsplanung Seite 1 von 13

[Seite 2]

Baumaßnahme: Fraunhofer IGD-R Rostock, Alter Hafen Nord 323-325, Rostock IGD-R 70-00002-2780 - Neubau Institutsgebäude

402 HEIZUNG / KÄLTE BAUBESCHREIBUNG

KG 420 Wärmeversorgungsanlagen

Die Berechnungen sind in den Anlagen 750620_3_HZG_AL_TXT_102 bis 750620_3_HZG_AL_TXT_111 Heizung-Kälte zusammengefasst. Die Bemerkung „(sh. entsprechende Anlage)“ bezieht sich auf die vorgenannte Anlage.

KG 421 Wärmeerzeugungsanlagen

Die Wärmeversorgung des Gebäudes erfolgt mittels Fernwärme. Als Wärmeversorger treten die Stadtwerke Rostock ein (SWRAG).

Anbindung der Geothermie und die Wärmerückgewinnung in die Heizungsanlage:

Die Wärmeversorgung des Gebäudes erfolgt über Fernwärme und eine Geothermieanlage in Kombination mit einer Wärmepumpe sowie einer Wärmerückgewinnung. Auch im Winter müssen die Server-, Patch-, Elektro- und Batterieräume gekühlt werden. Die Abwärme kann durch eine Multifunktionseinheit in nutzbare Energie umgewandelt und im Gebäude genutzt werden. Bei einer Kühlleistung bzw. Abwärme von ca. 60 kW beträgt die rückgewonnene Energie ca. 85 kW bei einer relativ hohen Vorlauftemperatur von 57 °C.

Aus thermodynamischer Sicht steigt die Energieeffizienz von Wärmepumpen, wenn bei einer moderaten Vorlauftemperatur die Spreizung der Vor- und Rücklauftemperatur sinkt. Aus diesem Grund liegt die maximale Fluidtemperatur am Austritt der Wärmepumpe bei 48 °C. Daher wurden Heizungssysteme an die Geothermieanlage angeschlossen, die für den Betrieb bei solchen niedrigen Temperaturen gut geeignet sind. Dazu gehören:

• Flächenaktivierung (Fußbodenheizung)
• Bauteilaktivierung
• statische Heizung (Heizkörper).

Für diese Heizkreise ist ein Heizungsverteiler (Niedertemperaturverteiler) vorgesehen, der über einen Wärmeübertrager (Versorgungsschema: W5 Wärmeübertrager-Heizung-Wärmepumpe) an die Geothermieanlage angeschlossen wird. Nach dem Wärmeübertrager beträgt die Vorlauftemperatur 45 °C.

Für die Erhitzer der Lüftungsanlagen und die Deckenstrahlplatten wird ein höheres Temperaturniveau benötigt. Deswegen ist ein zusätzlicher Verteiler (Hochtemperaturverteiler) mit Anschluss an die Multifunktionseinheit und die Fernwärmeübergabestation geplant. Der Anschluss der Deckenstrahlplatten an den Niedertemperaturverteiler wurde geprüft. Bei der reduzierten Vorlauftemperatur muss die Fläche der Deckenstrahlplatten deutlich vergrößert werden, um die Heizlast des Technikums abzudecken. In diesem Fall steigen die Kosten der Deckenstrahlplatten deutlich an. Außerdem ist bei der niedrigen Vorlauftemperatur die erforderliche Fläche nicht verfügbar. Um den Betrieb der Multifunktionseinheit bei niedrigen Außentemperaturen zu verbessern, wird als Medium ein Wasser-Ethylenglykol-Gemisch 30% eingesetzt. Das heiße Medium aus der Multifunktionseinheit wird in einen Wärmespeicher (Versorgungsschema: S1 Speicher-Wärmerückgewinnung) geleitet, um die Energiebilanz der Einheit zu optimieren. Gemäß Angaben des Geräteherstellers muss der Speicher ein Speichervolumen von mindestens 1.500 l haben. Aus Sicherheitsgründen muss das Sicherheitsventil der Einheit außerhalb des Gebäudes angebracht werden.

Die Vor- und Rücklauftemperatur bei Wärmerückgewinnungsbetrieb beträgt 57 °C und 52 °C. Aufgrund des Unterschieds zwischen den Arbeitsmedien der Heizungsanlage (aufbereitetes Wasser nach VDI 2035) und der Multifunktionseinheit (Wasser-Ethylenglykol-Gemisch 30%) ist ein Wärmeübertrager (Versorgungsschema: W1 Wärmeübertrager-Wärmerückgewinnung) als hydraulische Trennung vorgesehen. Nach dem Wärmeübertrager liegt die Vorlauftemperatur bei 55 °C. Eine ähnliche Aufgabe übernimmt der Wärmeübertrager (Versorgungsschema: W5 Wärmeübertrager-Heizung-Wärmepumpe) zwischen dem Niedertemperaturverteiler und der Geothermieanlage.

IGD-R Erläuterungsbericht Entwurfsplanung Seite 2 von 13

[Seite 3]

Baumaßnahme: Fraunhofer IGD-R Rostock, Alter Hafen Nord 323-325, Rostock IGD-R 70-00002-2780 - Neubau Institutsgebäude

402 HEIZUNG / KÄLTE BAUBESCHREIBUNG

Wenn die Leistung der Wärmerückgewinnung geringer als der Wärmebedarf ist, wird die Wärmerückgewinnung durch die Fernwärme ergänzt. Gemäß der technischen Anschlussbedingungen des Fernwärmeversorgers darf die Rücklauftemperatur einen bestimmten Wert nicht überschreiten (siehe „Fernwärmeversorgung“). Infolgedessen ist ein Warmwasserspeicher (Versorgungsschema: S2 Speicher-Anbindung Fernwärme) geplant. An diesem Speicher werden die Fernwärme und die Multifunktionseinheit angeschlossen. Die Rücklauftemperatur der Fernwärme liegt in diesem Fall zwischen 40 °C und 45 °C und erfüllt damit die technischen Anschlussbedingungen.

Im Hochtemperaturverteiler ist ein zusätzlicher Heizkreis mit einer Hocheffizienzpumpe und einem Wärmeübertrager (Versorgungsschema: W2 Wärmeübertrager-Ergänzung der Geothermie) geplant, der den Niedertemperaturverteiler mit Energie versorgt. Solange die Geothermieanlage eine ausreichende Energiemenge für die Niedertemperaturheizkreise bereitstellt, bleibt die Hocheffizienzpumpe ausgeschaltet. Reicht diese Energie nicht aus oder fällt die Anlage aus technischen Gründen aus, wird die Pumpe eingeschaltet und der Niedertemperaturverteiler mit Energie versorgt. Somit wird die Geothermieanlage durch die Fernwärme und die Wärmerückgewinnungseinheit ergänzt.

Fernwärmeversorgung

Die Wärmeversorgung des Gebäudes erfolgt mittels Fernwärme. Als Wärmeversorger treten die Stadtwerke Rostock ein (SWRAG). Der Anschluss an das Fernwärmenetz erfolgt über eine nutzereigene Wärmeübergabestation mit Netztrennung durch Wärmeüberträger. Der Nachweis der Einhaltung von GEG wird durch den Bauphysiker geführt. Die Leistungs- und Liefergrenze des WVU endet an den Absperrorganen hinter der Gebäudeeinführung. Die Rohrdurchführungen für Vorlauf und Rücklauf durch die Gebäudebodenplatte sind dicht gegen drückendes Wasser auszuführen. Die Position der Durchdringung ist in der Planung angegeben und bedarf noch der Zustimmung der Stadtwerke Rostock. Die Regelung der Wärmeübergabestation erfolgt über KG 480.

Für den Anschluss an das Versorgungsnetz Fernwärme gelten die Vorgaben der Technischen Anschlussbedingungen des WVU (Ausgabe 2020). Das Fernwärmenetz hat folg. Auslegungsparameter:

Vorlauftemperatur max. 127°C bei –10°C Außentemperatur in gleitender Fahrweise bis auf min. 80°C – in konstanter Fahrweise. Druckstufe PN 16, max. Betriebsüberdruck 13 bar, Ruhedruck 5,6 bar Rücklauftemp. Von statischen Heizungsanlagen max. 50°C und bei dynamischen max. 35°C.

Über die Hauszentrale erfolgt eine Vorregelung der Vorlauftemperatur nach herrschender Außentemperatur für die einzelnen Heizkreise. Die max. Vorlauftemperatur beträgt 70 °C bei einer Außentemperatur von -10,4 °C. Die Rücklauftemperatur stellt sich mit ca. 40 °C ein.

Die Heizlast des Gebäudes wurde nach DIN EN 12831-1 im ausführlichen Verfahren ermittelt. Ein Bedarf für die Warmwasserbereitung besteht nicht, diese erfolgt dezentral auf Elektrobasis. Bei der Heizlastermittlung wurden folg. Planungsgrundsätze berücksichtigt:

• Die Normaußentemperatur beträgt -10,4 °C, bei einer mittleren Jahresaußentemperatur von 9,2 °C.
• Das Gebäude wurde in die Kategorie „Mittelschwer/ Schwer“ eingestuft. Die Wärmespeicherkapazität beträgt 50 Wh/(m³*K). Entsprechend der daraus ermittelte Zeitkonstante wurde die Auslegungsaußentemperatur angepasst. Der berechnete Wert liegt bei - 9,6 °C.
• Die Temperaturen einzelner Räume wurden gemäß dem Raumbuch sowie den anerkannten Regeln der Technik festgestellt. Die Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Werte) der Bauteile wurden entsprechend des Bauteilkatalogs von 12.04.2022 angesetzt.

Der Gesamtwärmebedarf setzt sich aus dem Wärmebedarf für die statische Heizung (Heizkörper, Deckenstrahlplatten, Fußbodenheizung und Bauteilaktivierung) sowie dem Wärmebedarf für die dynamische Heizung (Lüftungsanlagen). Die Aufteilung der Heizkreise des Gebäudes stellt sich wie folgt dar:

IGD-R Erläuterungsbericht Entwurfsplanung Seite 3 von 13

[Seite 4]

Baumaßnahme: Fraunhofer IGD-R Rostock, Alter Hafen Nord 323-325, Rostock IGD-R 70-00002-2780 - Neubau Institutsgebäude

402 HEIZUNG / KÄLTE BAUBESCHREIBUNG

Heizkreis Leistung Gleichzeitigkeitsfaktor Bedarf HEI_HZG_101HK statische Heizung 78 kW 0,8 62,4 kW HEI_HZG_102HK Deckenstrahlplatten 54 kW 0,8 43,2 kW HEI_HZG_103Lüftungsanlagen 150 kW 0,7 105 kW HEI_HZG_201HK FBH 20 kW 0,8 16 kW HEI_HZG_202HK BTA 34 kW 0,8 27,2 kW Summe 253,8 kW

Dadurch ergibt sich ein Bedarf von ca. 254 kW. Hierauf ist die Wärmeübergabestation zu bemessen. Die Leistung der Wärmerückgewinnung und der Geothermieanlage liegt bei ca. 130 kW. Die Berücksichtigung dieser Leistung bei der Bemessung der Wärmeübergabestation muss in der Ausführungsphase mit dem Bauherrn abgestimmt werden.

Die Druckhaltung der Anlage erfolgt mit Hilfe von einer pumpengesteuerten Druckhaltungsstation mit automatischer Entgasung (für die Geothermieanlage/erdseitig) und 5 Druckausdehnungsgefäße:

• Vor der Wärmepumpe: zwischen der Wärmepumpe und dem Geothermie-Sammler
• Nach der Wärmepumpe: zwischen der Wärmepumpe und der hydraulischen Trennung
• Niedertemperaturseite
• Hochtemperaturseite
• Wärmerückgewinnung: zwischen dem Wärmespeicher und der hydraulischen Trennung

Die pumpengesteuerte Druckhaltungsstation besteht aus einem Grundgefäß, Membranausdehnungsgefäß und einer Steuereinheit. Bei der ersten Füllung wird das enthärtete Wasser direkt aus dem Versorgungsnetz entnommen.

KG 422 Wärmeverteilnetze

Im Gebäude werden Bereiche ähnlicher Anforderungen in Heizkreisen zusammengefasst. Dabei werden die Gebäude- und Nutzungsstruktur zugrunde gelegt. Die Versorgung erfolgt ausgehend von der Hauszentrale über einen Verteiler/- Sammler Nieder- und Hochtemperaturverteiler/-sammler im Hausanschlussraum im Erdgeschoß.

Die Heizkreise sind wie folgt geplant:

Verteiler Heizkreis 𝜗 𝜗 Fahrweise 𝑉𝐿 𝑅𝐿 Heizkörper 45 °C 30 °C Gleitend nach Außentemperatur NT-Verteiler Flächenaktivierung FBH 35 °C 30 °C Gleitend nach Außentemperatur Bauteilaktivierung 35 °C 30 °C Gleitend nach Außentemperatur Lüftungsanlagen 55 °C 30 °C konstant HT-Verteiler Flächenaktivierung Decke 55 °C 45 °C Gleitend nach Außentemperatur

Die drei Heizkreise im Niedertemperaturverteiler werden an die Geothermieanlage angeschlossen:

Heizkörper und Deckenstrahlplatten

Die Heizkreise versorgen die Röhrenradiatoren und die Deckenstrahlplatten. Jeder Kreis enthält ein 3-Wege- Beimischventil für die außentemperaturabhängige Vorlauftemperaturregelung sowie eine Hocheffizienzpumpe. In ELT-Technikräumen soll die Heizlast über elektrische Heizungen abgedeckt werden. Die Kosten dieser Heizungen sind in der KG 440 enthalten.

IGD-R Erläuterungsbericht Entwurfsplanung Seite 4 von 13

[Seite 5]

Baumaßnahme: Fraunhofer IGD-R Rostock, Alter Hafen Nord 323-325, Rostock IGD-R 70-00002-2780 - Neubau Institutsgebäude

402 HEIZUNG / KÄLTE BAUBESCHREIBUNG

Lüftungsanlagen

Dieser Heizkreis speist die dynamische Heizung. Die Heizregister der RLT-Anlagen werden ebenfalls über eine Beimischschaltung, direkt vor dem RLT-Gerät, mit Wärme versorgt. Im Heizkreis Raumlufttechnik wird zusätzlich die Rücklauftemperatur überwacht. Eine moderne Hocheffizienzpumpe sorgt für die Umwälzung des Heizungswassers.

Fußbodenheizung und HK Bauteil

Die Heizkreise dienen der Vorlauftemperaturanhebung für die Bauteilaktivierung und die Fußbodenheizung. Zur Vorlauftemperaturregelung und Umwälzung des Heizungswassers besitzen beide Kreise ein Beimischventil und eine Hocheffizienzpumpe. Die Pumpen und Ventile werden durch die Gebäudeautomation angesteuert. Die elektrischen Anschlüsse dieser Bauteile werden durch die Gebäudeautomation übernommen. Die Heizkreise sind auf dem Verteiler angeordnet. Die Hauptverteilungsleitungen werden im EG unter der Decke des Flures geführt. Die Steig- und Fallleitungen der Deckenstrahlplatten, RLT 100 und RLT 200 befinden sich direkt im Technikraum. Zur Versorgung aller anderen Heizkreise werden die Leitungen bis zum BMA-Raum (Achse B/7) und Abstellraum (Achse B/1) weitergeführt. In diesen Bereichen erfolgt die Erschließung der Obergeschosse. In den jeweiligen Geschossen werden die Leitungen innerhalb der Zwischendecke verlegt, wo ebenfalls die BTA-Verteiler installiert werden. Die Installation der Verteiler der FBH ist in Stuhllager in EG und im 2.OG vorgesehen. Die Anschlussleitungen werden im Hohlraumboden verlegt. Die Verbindung der BTA-Verteiler mit den dazugehörigen Kreisen erfolgt ohne Leitungsverlegung in der statischen Tabu-Zone.

An den Hochtemperaturverteiler sind die Heizkreise der Lüftungsanlagen und der Deckenstrahlplatten angeschlossen:

Lüftungsanlagen

Dieser Heizkreis speist die dynamische Heizung. Die Heizregister der RLT-Anlagen werden ebenfalls über eine Beimischschaltung, direkt vor dem RLT-Gerät, mit Wärme versorgt. Im Heizkreis Raumlufttechnik wird zusätzlich die Rücklauftemperatur überwacht. Eine moderne Hocheffizienzpumpe sorgt für die Umwälzung des Heizungswassers.

Flächenaktivierung Decke

Der Heizkreis versorgt die Deckenstrahlplatten im Technikum. Die Vorlauftemperaturregelung nach Außentemperatur erfolgt über ein Beimischventil. Zur Umwälzung des Heizungswassers besitzt der Kreis eine Hocheffizienzpumpe.

Der Abgleich der erforderlichen Volumenströme für die einzelnen Abnehmerkreise in den Geschossen / Bereichen erfolgt mit Differenzdruckreglern und Strangregulierventilen. Ausgenommen sind die Stränge der Lüftungsanlagen sowie die BTA-Kreise der Großbüros. Hier kommen Differenzdruckunabhängige Regelventile mit Motorstellantrieb zum Einsatz.

Als Rohrleitungsmaterial wird Stahlrohr – geschweißt und Gewinderohr, mittelschwer, schwarz, vorgesehen. Die Verbindung erfolgt über Schweißen. Im Hohlraumboden werden korrosionsbeständige Mehrschichtverbundrohre eingesetzt. Die Rohrleitungen werden entsprechend der Anforderungen der GEG gegen Wärmeverluste gedämmt. Als Material kommt nicht brennbare Mineralwolle mit Alu-Kaschierung zum Einsatz. Freiliegende Verteilleitungen erhalten eine Ummantelung.

Armaturen im Hausanschlussraum werden mit Dämmkappen, bestehend aus Mineralfaser und öffenbaren Hebelverschlüssen versehen. Bei der Verlegung von Rohrleitungen in Wandschlitzen bzw. im Fußbodenaufbau

IGD-R Erläuterungsbericht Entwurfsplanung Seite 5 von 13

[Seite 6]

Baumaßnahme: Fraunhofer IGD-R Rostock, Alter Hafen Nord 323-325, Rostock IGD-R 70-00002-2780 - Neubau Institutsgebäude

402 HEIZUNG / KÄLTE BAUBESCHREIBUNG

erfolgt eine Isolierung mit Schläuchen, die eine Oberfläche aus reißfestem Mantel aufweisen, Dämmstärken gemäß EnEV. Bei Verlegung von Verteilungsleitungen sind geeignete Maßnahmen zur Dehnungskompensation vorzusehen.

KG 423 Raumheizflächen

Die Raumtemperaturen wurden entsprechend DIN 12381, ArbStättVO und AMEV-Richtlinien und Nutzervorgaben gewählt.

Heizkörper

Für die Beheizung von Büroräumen, Meetingsräume, Laboren und Duschen sind überwiegend Röhrenradiatoren mit integriertem Heizkörperventil vorgesehen. Alle Heizkörper erhalten einstellbare Thermostatventile und Rücklaufverschraubungen. Die Thermostatköpfe auf den Heizkörperventilen sind manuell verstellbar und mit einer verdeckt arretierbaren Feststellung ausgestattet. Als Heizkörperfarbe kommt die Standardfarbe RAL 9016 zum Einsatz.

Die Versorgung der Heizflächen mit Heizmedium erfolgt durch Vor- und Rücklaufrohre, die vom Strang abzweigend und überwiegend auf dem Rohfußboden verlegt werden. Über eine Anschlussbaugruppe unterhalb der Heizflächen werden die Rohre mit den Heizkörpern verbunden.

Bauteilaktivierung

Für die Büroflächen wird eine thermische Aktivierung der Geschossdecke vorgesehen. Die Module werden in der neutralen Zone der Decke eingelegt. Die Wärmeübertragung erfolgt hauptsächlich durch Strahlung und nur zu einem geringen Anteil über Konvektion. Als Folge dessen schafft die Bauteilaktivierung ein natürlich behagliches Klima. Die BTA übernimmt dabei im Winter die Grundlast der Beheizung. Die Heizkörper ermöglichen es den Nutzern die Temperatur individuell zu regeln. Der Anschluss der Module erfolgt über Heizkreisverteiler, die in der Zwischendecke des jeweiligen Geschosses platziert werden. Bei der Planung der Bauteilaktivierung werden statische Tabuzonen nach Vorgabe der Tragwerksplanung berücksichtigt. Im Sommer dient die BTA der Grundkühlung. Dadurch wird ein Anteil der in den Räumen erforderlichen Kühlleistung abgedeckt. Der Heiz- und Kühlkreislauf sind hydraulisch durch einen Wärmeübertrager entkoppelt, so dass es zu keiner gegenseitigen Beeinflussung kommen kann.

Deckenstrahlplatten

Zur Beheizung des Technikums sind Deckenstrahlplatten geplant. Die Deckenstrahlplatten werden zwischen den Bindern mit Berücksichtigung der Dachfenster montiert. Der rohrleitungstechnische Anschluss der Deckenstrahlplatten an die Heizleitungen erfolgt mit Verschraubungen und Mengenregler.

Fußbodenheizung

Sie wird in folgenden Bereichen eingesetzt:

IGD-R Erläuterungsbericht Entwurfsplanung Seite 6 von 13

[Seite 7]

Baumaßnahme: Fraunhofer IGD-R Rostock, Alter Hafen Nord 323-325, Rostock IGD-R 70-00002-2780 - Neubau Institutsgebäude

402 HEIZUNG / KÄLTE BAUBESCHREIBUNG

• Foyer
• Konferenzraum und Meeting Abteilungsraum im EG
• Seminarraum, Vorraum Seminarraum und Bibliothek im 2.OG

Es wird ein Nassverlegesystem mit Kunststoffrohren und unterschiedlichen Verlegeabständen vorgesehen. Die Oberflächentemperatur liegt unter den in DIN EN 1264 festgelegten Werten. Die Heizkreisverteiler werden in Stuhllager im EG und im 2.OG verdeckt angeordnet.

Durch zentrale Umschaltung auf Kühlbetrieb wird die FBH auch zur sommerlichen Grundkühlung der Räume genutzt. Dadurch wird ein Anteil der in den Räumen erforderlichen Kühlleistung abgedeckt. Ebenfalls sind der Heiz- und Kühlkreislauf hydraulisch durch einen Wärmeübertrager entkoppelt, so dass es zu keiner gegenseitigen Beeinflussung kommen kann.

Bei der Raumkühlung anhand BTA und FBH werden die Vor- und Rücklauftemperatur so gewählt, dass die Oberflächentemperatur nicht unter dem Taupunkt fällt. Die Systeme der Flächenaktivierung sind durch die Nutzung des Baukörpers als Speicher- und Übertragungsmedium gekennzeichnet. Als Folge sind diese Systeme sehr träge in Bezug auf die Änderung von Sollwerten. Das thermische Verhalten der Baukörper soll beim Nutzen berücksichtigt werden.

KG 429 Wärmeversorgungsanlagen, Sonstiges

Geothermie

Im Rahmen dieser Leistungsphase wurde die Nutzung des Untergrundes mittels Erdwärmesonden durch den Projektpartner „H.S.W. Ingenieurbüro“ geprüft und die maximal bereitgestellte Leistung anhand einer Simulation berechnet. Mit 24 Erdwärmesonden und einer Einheitstiefe von 100 m (Gesamt-Erdwärmesondenlänge: 2.400 m) liegt die maximale Heiz- und Kühlleistung bei 70 kW und 183 kW gebäudeseitig.

Die Anbindung der Geothermie an die Heizungs- und Kälteanlage sind in KG 420 und KG 434 im Detail beschrieben. Die Leistungsgrenze des Projektpartners endet an den Absperrorganen hinter der Gebäudeeinführung. Der Primär- und Sekundärkreis sind durch seinen Wärmeübertrager (Versorgungsschema: W3 Wärmeübertrager-Geothermie) hydraulisch getrennt.

Zur Klimatisierung des Gebäudes wird eine hocheffiziente Wärmepumpe eingesetzt. Aufgrund der Anforderungen des Fraunhofer-Instituts ist Propan als halogenfreies Kältemittel vorgesehen. Die ausgelegte Wärmepumpe ist für die Einstellung im Gebäude geprüft und zertifiziert. Propan ist schwerer als Luft und bildet mit Sauerstoff ein brennbares und explosionsfähiges Gemisch. Aus diesem Grund müssen bei der Aufstellung der Wärmepumpe im Gebäude besondere Sicherheitsmaßnahmen berücksichtigt werden. Um die Explosionsgefahr zu reduzieren, wird eine Wärmepumpe mit einer relativ niedrigen Menge des Kältemittel geplant. Die gesamte Füllmenge des Gases beträgt 4 kg. Bei Entdeckung eines Lecks wird das Propan durch einen besonderen Lüftungskanal aus dem Gebäude geleitet. Steigt der Druck innerhalb der Wärmepumpe an, ermöglicht das integrierte Sicherheitsventil das Ablassen des Mediums. Die Abblaseleitung muss auch aus dem Gebäude herausgeführt werden. Der Bereich, in den das Gas und das Medium geleitet wird, muss aus Sicherheitsgründen komplett gesperrt werden. Personen dürfen den Bereich nicht betreten. Hier dürfen auch keine Fenster und Türen vorhanden sein. Gemäß den Angaben des Herstellers beträgt dieses Bereich 2 x 2 x 2 m.

Die Primärseite der Wärmepumpe wird an die Geothermie angeschlossen. Der Sammle der Geothermie und die Wärmepumpe werden durch einen Wärmeübertrager (Versorgungsschema: W3 Wärmeübertrager-Geothermie) entkoppelt. Nach dem Simulationsprotokoll des Projektpartners „H.S.W. Ingenieurbüro“ liegt die mittlere Solentemperatur im Winter bei 3 °C. Die niedrigste Rücklauftemperatur der Sole ist mit 0 °C festgestellt. Da die mittlere Solentemperatur und die Temperaturspreizung für einen effizienten Betrieb der Wärmepumpe zu niedrig sind, ist ein Wärmeübertrager (Versorgungsschema: W4 Wärmeübertrager-Freikühlung) zur Verwendung der Serverabwärme vorgesehen. Damit wird die Temperatur auf 5 °C angehoben. Bei weiterer Anhebung der Vorlauftemperatur steigt die Rücklauftemperatur an. Wenn die Rücklauftemperatur der Sole bei 3 °C oder mehr

IGD-R Erläuterungsbericht Entwurfsplanung Seite 7 von 13

[Seite 8]

Baumaßnahme: Fraunhofer IGD-R Rostock, Alter Hafen Nord 323-325, Rostock IGD-R 70-00002-2780 - Neubau Institutsgebäude

402 HEIZUNG / KÄLTE BAUBESCHREIBUNG

liegt, bedeutet dies, dass die Serverräume die Energiequelle der Wärmepumpe sind. In diesem Fall wird die im Sommer gespeicherte Energie der Geothermieanlage nicht wiederverwendet, was es in Deutschland nicht zulässig ist. Die Wärmerückgewinnung der Server-, Patch- und Technikräume ist in KG 421 „Anbindung der Geothermie und die Wärmerückgewinnung in die Heizungsanlage“ ausführlich beschrieben.

Im Winter wird die Sekundärseite der Wärmepumpe an den Heizungsniedertemperaturverteiler bzw. an die Heizungsanlage angeschlossen. In diesem Fall spielt die Geothermie die Rolle eines Energieträgers und entzieht dem Erdreich die Energie. Das heiße Medium aus der Wärmepumpe wird in einen Warmwasserspeicher (Versorgungsschema: S3 Speicher-Heizung-Wärmepumpe) geleitet. Das Volumen des Wärmespeichers ist so dimensioniert, dass die Belastung der Wärmepumpe durch das Ein- und Ausschalten und darüber hinaus der Verschleiß und der Energieverbrauch reduziert werden. Die Speicherung von ungenutzter Energie erhöht die Energieeffizienz und die Lebensdauer der Wärmepumpe erheblich.

Die Vor- und Rücklauftemperatur der Wärmepumpe beträgt 48 und 43 °C. Mit der relativ niedrigen Vorlauftemperatur steigt die Energieeffizienz der Wärmepumpe weiter. Bei einer Vorlauftemperatur von 5 °C auf der Primärseite kann die Wärmepumpe bis ca. 51 kW Heizleistung bereitstellen. Die Leistungsziffer der Wärmepumpe betragen bei diesen Randbedingungen 𝐶𝑂𝑃 ≈3,1 und 𝑆𝐶𝑂𝑃 ≈5,5/4,3. Nach dem Wärmeübertrager (Versorgungsschema: W5 Wärmeübertrager-Heizung-Wärmepumpe) liegt die Vorlauftemperatur bei 45 °C. Daher wurden Heizungssysteme ausgelegt, die für den Betrieb bei solchen niedrigen Temperaturen sehr gut geeignet sind. Die Ausnutzung der Geothermie ist in „KG 421 Anbindung der Geothermie und die Wärmerückgewinnung in die Heizungsanlage“ erläutert.

Zur Reduzierung von Schaden durch Korrosion und Steinbildung ist für die Heizungsanlage enthärtetes Wasser nach VDI 2035 vorgesehen. Die Kälte- und Heizungsanlage sind im Stand von Juli 2022 hydraulisch getrennt, wobei die Kälteanlage mit Wasser normaler Qualität befüllt wird. Wenn die Wärmepumpe und die Heizungsanlage hydraulisch verbunden sind, muss auch die Kälteanlage mit aufbereitetem Wasser befüllt werden. Die Ursache hierfür liegt in der direkten Verbindung zwischen der Wärmepumpe und der Kälteanlage. Um die Kosten beim Nachfüllen zu reduzieren, werden die Wärmepumpe und die Heizungsanlage hydraulisch getrennt. Die Trennung erfolgt über einen Wärmeübertrager (Versorgungsschema: W5 Wärmeübertrager-Heizung-Wärmepumpe).

Die Druckhaltung erfolgt mit Hilfe von zwei Ausdehnungsgefäßen und einer pumpengesteuerten Druckhaltungsstationen mit automatischer Entgasung (für den Verdampfer-, Verflüssiger und Primärkreis). Diese Station besteht aus einem Grundgefäß, Membranausdehnungsgefäß und einer Steuereinheit sowie einer Nachspeisungseinheit zur Überwachung der Druckhaltung und Leckage.

KG 430 Lufttechnische Anlagen

KG 434 Kälteanlagen

Zur Klimatisierung und Kühlung der Räume kommen die folgenden Kälteverbraucher zum Einsatz:

• Raumlufttechnische Anlagen

• 2-Leiter-Umluftkühlgeräte (ULK) in den folgenden Bereichen: o Meeting o Technikräume o Patch- und Serverräume o Einzelne Arbeitsräume (mit Vorhaltung) o Batterieraum

• 4-Leiter-Umluftkühlgeräte in AR-Lernwelt 2 VAT

• Serverräume

• Flächenkühlung o Bauteilaktivierung in 1.-5.OG o Fußboden-Temperierung im EG und im 2.OG

IGD-R Erläuterungsbericht Entwurfsplanung Seite 8 von 13

[Seite 9]

Baumaßnahme: Fraunhofer IGD-R Rostock, Alter Hafen Nord 323-325, Rostock IGD-R 70-00002-2780 - Neubau Institutsgebäude

402 HEIZUNG / KÄLTE BAUBESCHREIBUNG

Der Kältebedarf wurde entsprechend der Kühllast (gem. nach VDI 2078), des Kältebedarfes der Luftaufbereitung und der technischen Kühlung berechnet. Dabei werden die Temperaturen gekühlter Räume gemäß dem Raumbuch sowie den Empfehlungen der ASR berücksichtigt. Die Bestimmung der Gesamtkühlbedarf erfolgt unter Berücksichtigung der gleichzeitigen Nutzung der Anlage.

Bei der Ermittlung der Kühllast wurden die Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Werte) der Bauteile entsprechend des Bauteilkatalogs von 12.04.2022 angesetzt. Der Nachweis der Einhaltung des Gebäudeenergiegesetzes GEG wird durch den Fachplaner für Bauphysik „WETZEL & VON SEHT“ geführt.

Die Leistungsbilanz der Verbraucher stellt sich wie folgt dar:

Kühlkreis Leistung Gleichzeitigkeitsfaktor Bedarf Flächenaktivierung 44 kW 0,65 29 kW Lüftungsanlagen 89 kW 0,65 58 kW Technik allg. 60 kW 0,65 39 kW Technik Server 50 kW 1 50 kW Summe 176 kW

Die Anlagen der raumtechnischen Geräte sowie die Flächenaktivierung werden mit Systemtemperaturen von 8 °C im Vorlauf und 14°C bzw. 15°C im Rücklauf gefahren. Diese rührt zum einen aus der Anforderung an die Entfeuchtung und zum anderen aus der möglichen Kühllastabdeckung bei der Nutzung der Flächenaktivierung.

Für die anderen Kältekreise werden Systemtemperaturen von 12°C im Vorlauf und 18 °C im Rücklauf berücksichtigt. Durch die Anhebung der Temperatur ist ein energetisch günstiger Betrieb der Kältemaschinen und des Freikühlers möglich.

Dimensionierung der Kälteanlage

Die Gesamtkühlleistung wird auf zwei baugleiche Kältemaschinen mit einer Laufleistung 2x 59% aufgeteilt. Aus dieser Forderung ergeben sich zwei Kompressionskältemaschinen mit integrierter Pumpe und einer Kühlleistung von ca. 110 kW je Einheit. Aufgrund des relativ niedrigen Wertes des Treibhauspotentialfaktors wird R454B als Kältemittel berücksichtigt.

Wegen des voraussichtlich ganzjährigen Kühlbedarfes in den Server- und Patch-Räumen wird ein luftgekühlter Freikühler mit einer Leistung von 60 kW geplant. Ab einer Außentemperatur kleiner als 11 °C wird der Kühlbedarf über die Freie Kühlung bereitgestellt. Um den Betrieb der Anlage bei niedrigen Außentemperaturen zu verbessern, wird als Rückkühlmedium ein Wasser-Glykol-Gemisch 35% eingesetzt. Die Systemtemperaturen für den Rückkühler beträgt 6 °C im Vorlauf und 12 °C im Rücklauf.

Aufgrund des zu erwartenden ganzjährigen Kühlbedarfs in den Server- und Patch-Räumen wurde ein luftgekühlter Freikühler mit einer Leistung von 60 kW geplant (Stand Juli 2022). Im Rahmen der Bearbeitung der Entwurfsplanung wurde die Nutzung dieser Abwärme geprüft. Bei einer Multifunktionseinheit (4-Leiter-Maschine), die ca. 60 kW Kühlleistung bei einer Vor- und Rücklauftemperatur von 10°C/16 °C bereitstellen kann, beträgt die Heizleistung, d.h. die rückgewonnene Energie, ca. 85 kW. In Abstimmung mit dem Bauherrn wird diese Energie im Gebäude genutzt. Infolgedessen wird der Freikühler nicht mehr benötigt und die gesamte Kühllast auf die Geothermie-Wärmepumpe, die oben beschriebene Multifunktionseinheit und eine weitere, auf dem Dach aufgestellte, Kältemaschine aufgeteilt.

Da die Geothermie-Wärmepumpe im Winter an die Heizungsanlage angeschlossen wird, müssen zwei weitere Geräte die Kühlleistung der Server- und Patch-Räume bereitstellen. Die Leistung jeder Maschine muss größer sein als die benötigte Kühlleistung der Server- und Patch-Räume. Dadurch können die redundanten Anforderungen für

IGD-R Erläuterungsbericht Entwurfsplanung Seite 9 von 13

[Seite 10]

Baumaßnahme: Fraunhofer IGD-R Rostock, Alter Hafen Nord 323-325, Rostock IGD-R 70-00002-2780 - Neubau Institutsgebäude

402 HEIZUNG / KÄLTE BAUBESCHREIBUNG

die Serverkühlung auch im Winter erfüllt werden. Aus dieser Anforderung heraus ergeben sich zwei auf dem Dach aufgestellte Maschinen mit einer Kühlleistung von ca. 60 kW je Einheit. Als halogenfreies Kältemittel kommt Propan zum Einsatz. Aus Sicherheitsgründen muss das Sicherheitsventil der Anlage außerhalb des Gebäudes platziert werden. Die Notlüftung der Kältezentrale wird in KG 430 beschrieben.

Um den Betrieb der Anlage bei niedrigen Außentemperaturen zu verbessern, wird als Rückkühlmedium der Dachmaschinen (die Multifunktionseinheit und Kältemaschine) ein Wasser-Ethylenglykol-Gemisch 30% eingesetzt. Die Systemtemperaturen liegen bei 6 °C im Vorlauf und 12 °C im Rücklauf. Außerdem muss unter jeder Dachmaschine eine mit Begleitheizung beheizte Glykol-Auffangwanne angebracht werden. Die Begleitheizung ist erforderlich, um einen frostfreien Betrieb der Dachmaschinen zu gewährleisten. Die aufgefangene Menge darf nicht in die Abwasserkanalisation eingeleitet werden. Die Entleerung der Wanne wird über den Nutzer realisiert. Zur Erkennung der Leckage wird ein Druckfühler am Rücklauf des Rückkühlmediums installiert. Das Störungssignal führt zu einer schnellen Abschaltung der Anlage. Daher ist eine Glykolwanne unter den Kältemaschinen und dem Freikühler nicht erforderlich.

Anbindung der Geothermie in die Kälteanlage

Im Rahmen dieser Leistungsphase wurde die Nutzung des Untergrundes mittels Erdwärmesonden durch den Projektpartner „H.S.W. Ingenieurbüro“ geprüft und die maximal bereitgestellte Leistung anhand einer Simulation berechnet. Mit 24 Erdwärmesonden und einer Einheitstiefe von 100 m (Gesamt-Erdwärmesondenlänge: 2.400 m) liegt die maximale Heiz- und Kühlleistung bei 70 kW und 183 kW gebäudeseitig.

Die Leistungsgrenze des Projektpartners endet an den Absperrorganen hinter der Gebäudeeinführung. Der Primär- und Sekundärkreis sind durch einen Wärmeübertrager hydraulisch getrennt.

Zur Klimatisierung des Gebäudes wird eine hocheffiziente Wärmepumpe eingesetzt. Aufgrund der Anforderungen des Fraunhofer-Instituts ist Propan als halogenfreies Kältemittel vorgesehen. Die ausgelegte Wärmepumpe ist für die Einbringung im Gebäude geprüft und zertifiziert. Propan ist schwerer als Luft und bildet mit Sauerstoff ein brennbares und explosionsfähiges Gemisch. Aus diesem Grund müssen bei der Aufstellung der Wärmepumpe im Gebäude besondere Sicherheitsmaßnahmen berücksichtigt werden. Um die Explosionsgefahr zu reduzieren, wird eine Wärmepumpe mit einer relativ niedrigen Menge des Kältemittel geplant. Die gesamte Füllmenge des Gases beträgt 4 kg. Bei Entdeckung eines Lecks wird das Propan durch einen besonderen Lüftungskanal aus dem Gebäude geleitet. Steigt der Druck innerhalb der Wärmepumpe an, ermöglicht das integrierte Sicherheitsventil das Ablassen des Mediums. Die Abblaseleitung muss ebenfalls aus dem Gebäude herausgeführt werden. Der Bereich, in den das Gas und das Medium geleitet wird, muss aus Sicherheitsgründen komplett gesperrt werden. Personen dürfen den Bereich nicht betreten. Hier dürfen auch keine Fenster und Türen vorhanden sein. Gemäß den Angaben des Herstellers beträgt die Größe dieses Bereiches 2 m x 2 m x 2 m.

Die Primärseite der Wärmepumpe wird an die Geothermieanlage angeschlossen. Der Sammler der Geothermieanlage und die Wärmepumpe werden durch einen Wärmeübertrager (Versorgungsschema: W3 Wärmeübertrager-Geothermie) entkoppelt werden. Laut Simulationsprotokoll des Projektpartners „H.S.W. Ingenieurbüro“ liegt die mittlere Solentemperatur im Winter bei 11 °C.

Im Kühlbetrieb wird die Sekundärseite der Wärmepumpe über einen Kaltwasserspeicher (Versorgungsschema: S4 Speicher-Kälte-Wärmepumpe) an den Kälte-Hochtemperaturverteiler angeschlossen. Der Kaltwasserspeicher dient der Optimierung des Betriebs der Wärmepumpe. Gemäß Angaben des Geräteherstellers muss der Speicher ein Speichervolumen von mindestens 1.000 l haben. Die Vor- und Rücklauftemperatur der Wärmepumpe beträgt 10 °C und 16 °C. Durch die Anhebung der Vorlauftemperatur auf 10 °C ist ein energieeffizienter Betrieb der Wärmepumpe möglich. Eine weitere Erhöhung der Vorlauftemperatur wurde geprüft. Wenn die Temperatur des Kühlmediums höher ist, muss der Wärmeübertrager des Umluftkühlgerätes vergrößert werden, um die gleiche Kühlleistung bereitzustellen. Diese ist mit einem Anstieg der Anschaffungskosten und des Platzbedarfes der Umluftkühlgeräte verbunden. Eine detaillierte Untersuchung muss jedoch in der Ausführungsplanung durchgeführt

IGD-R Erläuterungsbericht Entwurfsplanung Seite 10 von 13

[Seite 11]

Baumaßnahme: Fraunhofer IGD-R Rostock, Alter Hafen Nord 323-325, Rostock IGD-R 70-00002-2780 - Neubau Institutsgebäude

402 HEIZUNG / KÄLTE BAUBESCHREIBUNG

werden, weil die Erhöhung der Vorlauftemperatur auf 13 °C den Freikühlbetrieb der Geothermieanlage deutlich verbessern kann. Damit werden die Stromkosten der Wärmepumpe durch Ausschaltung des Verdichters drastisch senken. Die Freikühlung wird durch einen zusätzlichen Wärmeübertrager (Versorgungsschema: W4 Wärmeübertrager-Freikühlung) realisiert. Der gleiche Wärmeübertrager wird zur Anhebung der Wärmepumpe- Vorlauftemperatur im Heizbetrieb verwendet (siehe KG 429/Geothermie).

Bei einem konservativen Wert der Solentemperatur (ca. 15 °C) kann die Wärmepumpe bis ca. 65 kW Kühlleistung bereitstellen. Die Leistungsziffer der Wärmepumpe beträgt 𝐸𝐸𝑅 ≈ 5,1. In diesem Fall spielt die Geothermie die Rolle eines Rückkühlers und überträgt die Energie des Kältemaschineverflüssigers ins Erdreich.

Um die Energieeffizienz der Geothermieanlage zu erhöhen, sind zwei Systeme mit unterschiedlichen Temperaturen vorgesehen. Im Sommer wird die Wärmepumpe der Geothermieanlage Kaltwasser mit einer Vor- und Rücklauftemperatur von 10°C / 16 °C für den Kälte-Hochtemperaturverteiler bereitstellen.

Verteiler Heizkreis 𝜗 𝜗 𝑉𝐿 𝑅𝐿 Flächenaktivierung 8 °C 15 °C NT-Verteiler Lüftungsanlagen 8 °C 14 °C Technik allg. 12 °C 18 °C HT-Verteiler Technik Server 12 °C 18 °C

An den Hochtemperaturverteiler werden folgende Kreise angeschlossen:

• Technik allgemein
• Technik Server

Die Vor- und Rücklauftemperaturen der Kreise sind der vorherigen Tabelle zu entnehmen.

Die Dachgeräte werden den Kälte-Niedertemperaturverteiler mit Kaltwasser versorgen. Die Vor- und Rücklauftemperatur sind 6°C / 12 °C. Diese rühren aus der Anforderung an die Entfeuchtung bei RLT-Anlagen. An diesen Verteiler werden folgende Kreise angeschlossen:

• Flächenaktivierung
• Lüftungsanlagen

An den Kälte-Niedertemperaturverteiler ist ein weiterer Kreis zur Ergänzung der Geothermieanlage vorgesehen. Eine hocheffiziente Pumpe speist den Speicher der Geothermie-Wärmepumpe (Versorgungsschema: S4 Speicher- Kälte-Wärmepumpe) mit kaltem Wasser. Die gewünschte Vorlauftemperatur wird mittels eines Drei-Wege-Ventils eingestellt.

Die Injektionsenergie der Geothermie wurde mittels einer Simulation ermittelt und beträgt ca. 75 MWh/a. Dieser Wärmeeintrag entspricht der Abwärme der Technikräume in ca. einem Monat. In der restlichen Sommerzeit muss die Kühlung über die Dachgeräte erfolgen. Aus thermodynamischer Sicht steigt die Leistungsziffer einer Kältemaschine, wenn die Temperatur auf der Rückkühlseite (in diesem Fall die Lufttemperatur) sinkt. Das bedeutet, dass die Dachgeräte nachts einen energieeffizienteren Kühlbetrieb aufweisen als am Tag. Infolgedessen wird die Kühlung des Servers im Nachtbetrieb im Sommer von den Dachgeräten übernommen. Im Tagesbetrieb kann die Geothermieanlage die Kühllast des Servers abdecken. Somit wird eine weitere Optimierung der Energieeffizienz der Anlage angestrebt.

IGD-R Erläuterungsbericht Entwurfsplanung Seite 11 von 13

[Seite 12]

Baumaßnahme: Fraunhofer IGD-R Rostock, Alter Hafen Nord 323-325, Rostock IGD-R 70-00002-2780 - Neubau Institutsgebäude

402 HEIZUNG / KÄLTE BAUBESCHREIBUNG

Kälteverteilung

Die Kälteversorgung erfolgt ausgehend von der Hauszentrale über einen Verteiler/- Sammler im Technikraum im 1.OG. Die Kälteerzeugung und der Verteiler sind durch einen Wärmeübertrager im Technikraum entkoppelt. Eine redundant geschaltete Hocheffizienzpumpe speist das Kaltwasser in einem 1000 l Speicher. Vom Speicher aus wird das Kaltwasser auf einen Verteiler mit AGI-Beschichtung aufgebunden. Damit kann eine Kühlung in den Übergangszeiten bereits sichergestellt werden. Anders als mit Stand vom Juli 2022 wird der Kaltwasserspeicher (Versorgungsschema: S5 Speicher-Kälte-Kältemaschinen) auf der Seite der Dachgeräte platziert. Gemäß Angaben des Geräteherstellers muss der Speicher ein Speichervolumen von mindestens 1.500 l haben. Aus Sicherheitsgründen muss das Sicherheitsventil der Einheit außerhalb des Gebäudes angebracht werden. Die Dachgeräte und der Verteiler sind durch einen Wärmeübertrager (Versorgungsschema: W6 Wärmeübertrager- Kältemaschinen) im Technikraum entkoppelt. Damit wird das Rückkühlmedium (Wasser-Ethylenglykol- Gemisch 30%) vom Kaltwasser getrennt. Eine redundant geschaltete Hocheffizienzpumpe zirkuliert das Kaltwasser zwischen dem Wärmeübertrager und dem Kaltwasserspeicher.

Beide Kälteverteiler (Hoch- und Niedertemperaturverteiler) müssen nach AGI Arbeitsblatt Q 151 gegen Korrosion geschützt und isoliert werden. Damit kann eine Kühlung in den Übergangszeiten bereits sichergestellt werden.

Die Kühlkreise sind wie folgt geplant:

Technik allgemein

Der Kältekreis versorgt die 2-Leiter-Umluftkühlgeräte. Der Kreis verfügt über ein 3-Wege-Beimischventil für die außentemperaturabhängige Vorlauftemperaturregelung sowie eine Hocheffizienzpumpe. Der hydraulische Abgleich erfolgt über Differenzdruckregler in jedem Strang.

Lüftungsanlagen

Die Kühler der RLT-Anlagen werden über ein differenzdruckunabhängiges Regelventil, direkt vor dem RLT-Gerät, mit der Kälte versorgt. Eine moderne Hocheffizienzpumpe sorgt für die Umwälzung des Kaltwassers. Außerdem werden die 4-Leiter-Umluftkühlgeräte an diesem Kreis angeschlossen, um die erforderliche Kühlleistung in AR- Lernwelt 2 VAT zu gewährleisten.

Flächenaktivierung

Wie in KG 422 beschrieben, speist eine Hocheffizienzpumpe die Wärmetauscher der FBH und BTA mit Kaltwasser. Ein 2-Wege-Ventil mit elektromotorischem Antrieb regelt die Kühlleistung jedes Kreises über den Volumenstrom.

Technik Server

Der Kreis enthält ein 3-Wege-Beimischventil für die außentemperaturabhängige Vorlauftemperaturregelung. Ein Wärmeübertrager entkoppelt die Verteilungsleitung und dem Sekundärkreises. Die Hocheffizienzpumpen des Primär- und Sekundärkreises werden redundant geschaltet. Die Planung des Kaltganges in den Server-Räumen liegt außerhalb des Leistungsumfangs von Inros Lackner SE. Die Leistungsgrenze endet an den Absperrorganen vor den Kühlgeräten. Die Kühllast in den Patch-Räumen wird durch Umluftkühlgeräte abgedeckt. Der Montageplatz der Geräte muss in der nächsten Projektphase abgestimmt werden.

Die Vor- und Rücklaufleitungen werden ähnlich wie in KG 422 beschrieben verlegt. Zurzeit liegt keine Anforderung für nutzereigene Wärmeverbraucher vor. Als Rohrleitungsmaterial für das Kaltwasser- und Rückkühlleitungen wird Stahl Schwarz verwendet. Zur Vermeidung von Tauwasser erfolgt die Isolierung mit einer geschlossenzelligen Dämmung aus Kunststoff mit einer Dämmstärke von 19 mm. Ausgenommen sind die Flucht- und Rettungswege. Hier kommt nicht brennbare Steinwolle zum Einsatz.

Umluftkühlgeräte

IGD-R Erläuterungsbericht Entwurfsplanung Seite 12 von 13

[Seite 13]

Baumaßnahme: Fraunhofer IGD-R Rostock, Alter Hafen Nord 323-325, Rostock IGD-R 70-00002-2780 - Neubau Institutsgebäude

402 HEIZUNG / KÄLTE BAUBESCHREIBUNG

Im Gebäude befinden sich technische Betriebs- und Laborräume, in denen mit einer permanenten Wärmeabgabe durch elektrische Geräte zu rechnen ist, die über der durch die Lüftungstechnik abzuführenden Wärmebelastung liegt. Deswegen ist eine technische Kühlung dieser Räume über Umluftkühlgeräte erforderlich.

Der raumweise Bedarf und die Kühlleistung der Geräte wurden in Abstimmung mit dem Bauherrn festgelegt. Ausgenommen sind die ULK in AR-Lernwelt 2 VAT und Meetingräumen. Die Kühlleistung der ULK in diesen Bereichen wurde anhand der Kühlleistungsberechnung ermittelt. Für den neu vorgesehenen Batterieraum beträgt die Abwärme ca. 14 kW. Hier sind zwei Geräte mit einer Kälteleistung von ca. 7 kW je Einheit geplant.

AR-Lernwelt 2 VAT

In diesem Labor sollen verschiedene Arbeitsbedingungen simuliert werden können. Die Raumtemperatur muss in Bereich 18 bis 24 °C mit einer Toleranz von +/- 3K einstellbar sein.

Bei der Berechnung der Heizlast wurde eine Raumtemperatur von 15 °C angenommen. Infolgedessen entsteht eine Heizlast von ca. 2,5 kW, die über zwei Heizkörper abgedeckt wird. Aufgrund des relativ geringen Luftvolumenstroms (ca. 1200 m³/h) kann die Einstellung der Temperatur über die Lüftungsanlagen nicht erfolgen. Aus diesem Hintergrund und zum Erfüllen der Anforderungen des Bauherrn und des Nutzers werden 4-Leiter- Umluftkühlgeräte eingesetzt. Die ULKs werden an den Heiz- und Kältekreis der Lüftungsanlagen angeschlossen. Die Ursache hierfür liegt darin, dass diese Kreise die günstigsten Vor- und Rücklauftemperaturen (siehe KG 422 und KG 434) besitzen. Die ULKs verfügen über 2-Wege-Ventile zur Regelung der Geräteleistung. Die zeitliche Einstellung der Solltemperatur ist im Rahmen dieser Projektphase nicht vereinbart.

Die Einzelheiten der Temperaturregelung sind aus KG 480 zu entnehmen. Dabei werden die ULKs und die Heizkörper gelichzeitig geregelt, so dass es zu keiner gegenseitigen Beeinflussung kommen kann. Bei der Planung werden drei ULKs vorgesehen, um die akustische Belastung möglichst niedrig zu halten.

IGD-R Erläuterungsbericht Entwurfsplanung Seite 13 von 13