BMW Group Pavillon in München

VRV-Zusatzklimaanlage für den BMW Group Pavillon in München


Für einen vollverglasten, repräsentativen Ausstellungs-Pavillon musste die vorhandene Kühl-Kapazität der klimatechnischen Anlage erhöht werden. Die Zusatz-Installation sollte eine Vielzahl von Randbedingungen, wie z. B. Denkmalschutz des Gebäudes, Integration der Bauteile in die vorhandenen Decken und Verkleidungen, Einhaltung der Komfortbedingungen, sowie ansprechendes optisches Äußeres der sichtbaren Installationen erfüllen. Wegen der großen Kälteleistung bei geringstmöglichem Platzbedarf und einer möglichst energiegünstigen Betriebsweise wurde ein VRV-Inverter-System ausgewählt. Die Bemessungsgrundlagen, die gebäudeseitigen Randbedingungen sowie die technische Lösung werden beschrieben und die ersten Betriebserfahrungen wiedergegeben.

In dem Ausstellungs-Pavillon mit einer Ausstellungsfläche von ca. 625 m2 sind eine Vielzahl technischer Systeme, wie z. B. Effekt-Beleuchtung, Beamer-Präsentationen und Beschallungsanlagen, vorhanden. Der Pavillon soll für Event-Veranstaltungen mit bis zu 450 Personen genutzt werden. Das Erdgeschoss des Gebäudes ist vollverglast. Die bestehenden klimatechnischen Einrichtungen sollten um eine Zusatz- Klimaanlage erweitert werden, um die Anforderungen der hohen Raumlasten mit einem Höchstmaß an Komfort für die Besucher zu verbinden.

Ausgangssituation: Gebäude und vorhandene technische Installationen
Das Gebäude umfasst zwei Ebenen, Untergeschoss (UG) und Erdgeschoss (EG). Die lichten Raumhöhen betragen im UG ca. 3,0 m und im EG ca. 5,0 m. Im EG sind auf einer Empore von insgesamt 75m2 Büros und Besprechungsräume untergebracht. Für Veranstaltungszwecke sind im EG 375m² und im UG 250m² nutzbar. Bei den übrigen Flächen handelt es sich um Service- und Technikflächen. Die Architektur des Gebäudes wurde 1950 von Sep Ruf geschaffen, es steht mittlerweile unter Denkmalschutz. Zur Raumkonditionierung ist eine Klimaanlage installiert, die im Wesentlichen auf die Frischluftversorgung der maximal 450 Personen (1,4 m²/Person) ausgelegt ist. Die Fassadenkonstruktion kann mit Heiz- und Kaltwasser durchströmt werden. Darüber hinaus sind eine Kühldecke sowie ein Kühlboden vorhanden.

Randbedingungen für die Zusatz-Klimaanlage
Bei der Realisierung der Zusatz-Klimaanlage zur Erhöhung der Kühlkapazität waren eine Reihe von einschränkenden Randbedingungen zu beachten. Diese beziehen sich zunächst auf die vielfältigsten Aspekte des Denkmalschutzes. Des Weiteren wurde festgestellt, dass die bestehenden Technik-Räume und -Bereiche keinerlei Raum für Zusatz-Installationen bieten. Um den repräsentativen Charakter des Gebäudes zu erhalten, mussten die Zusatz-Installationen so in dievorhandenen Installationen integriert werden, dass eine durchgängige Optik für vorhandene Installationen und die Zusatz-Installationen besteht. Weiterhin war zu berücksichtigen, dass die elektrische Einspeisung in ihrer Kapazität begrenzt ist.

Beschreibung der technischen Lösung Kühllast
In Tabelle 1 sind die Ergebnisse der Kühllastberechnung für die trockene Kühllast aufgelistet. Es ist zu erkennen, dass die flächenbezogene mittlere Kühllast bei 160 W/m² liegt. Dies wird im Wesentlichen durch die hohen inneren Lasten hervorgerufen. Die in Tabelle 1 enthaltenen Kühllasten beinhalten die trockene Kühllast. Die gesamte zu installierende Zusatz-Kühlleistung muss zudem die Feuchtigkeitsabgabe der Personen berücksichtigen. Für die Bemessung der Außen- und Inneneinheiten wurden die Gleichzeitigkeitsfaktoren herangezogen. Insgesamt wurden Zusatz-Kühlleistungen entsprechend Tabelle 2 in den Nutzungsbereichen installiert.

Lufteinbringung
In den in Tabelle 3 erwähnten vier Nutzungsbereichen wurden vier unterschiedliche Systeme zur Lufteinbringung installiert. Die Lufteinbringung für den Ausstellungsraum im Erdgeschoss erfolgt über acht Luftauslasskästen mit eingebauten Schlitzschienen, die in die Rotunde oberhalb des Erdgeschosses integriert wurden. Die Montage der Innengeräte fand im Lichtraum der Rotunde statt. Die Unterkante der Luftausblaskästen ist mit der Unterkante der Paneele der abgehängten Decke identisch, die Unterseite der Luftausblaskästen ist in gebürstetem Edelstahl ausgeführt, die Auslasswalzen bestehen aus schwarzem Kunststoff. Die Zuluft wird radial von der Rotunde weg, horizontal an der Decke ausgeblasen. Die erwärmte Raumluft strömt in der Mitte der Rotunde zurück zu den Kühlgeräten.
Die Direktverdampfungs-Innengeräte sind zu Revisionszwecken von unten her zugänglich, im normalen Betrieb aber durch eine Beschattungsanlage verdeckt. Im Barbereich wird die Luft über zwei Kanäle, die ebenfalls mit Auslasswalzen versehen sind, eingebracht. Die Ausblaskanäle haben einen Durchmesser von 35 cm. Als Material wurde ebenfalls Edelstahl verwendet. Die Stellung der Zuluftwalzen wurde in einem Versuch optimiert, um Zugerscheinungen im Aufenthaltsbereich zu vermeiden.
In den Büro- und Besprechungsräumen der Empore werden die Umluft- Kühlgeräte in die Sideboards (System USM-Haller) integriert. Die gekühlte Zuluft wird über Gitter, die in die Abdeckplatte der Sideboards eingebaut sind, senkrecht nach oben ausgeblasen. Im UG wurden die Umluftkühlgeräte in der Zwischendecke hinter den Säulen eingebaut. Die Zulufteinbringung erfolgt über dreiecksförmige Luftkanäle, die in einem bestehenden Deckensprung installiert werden.

VRV-System
Die zuvor in ihrer Einbauposition vorgestellten VRV-Direktverdampfungs-Innengeräte gehören zum Daikin-VRV-System. Bauherr und Planer hatten die „Qual der Wahl“ aus einem Programm bestehend aus 66 verschiedenen Innengeräten, aufgeteilt auf elf Baureihen und elf verschiedene Leistungsklassen zwischen 2,3 und 28 kW Kälteleistung, zu wählen. Die letztendliche Auswahl des Bauherrn erfolgte, nachdem in einem kreativen Brainstormingprozess verschiedene Lösungsvorschläge herausgearbeitet werden konnten. Durch diese Auslegungsflexibilität war es möglich, eine optimale, harmonische Integration in das hochwertige Ambiente sicherzustellen.
Alle VRV-Innengeräte sind serienmäßig für den reversiblen Wärmepumpen-Kühl-Heiz-Betrieb vorbereitet und verfügen über ein elektronisches Drosselventil und eine hochwertige PID-Fuzzy-Regelung. Hierdurch ist, neben dem hohen Nutzerkomfort, eine komfortable Leistungsanpassung im Bereich von 40 bis 100 % gegeben.
Bei den zugeordneten VRV-Außeneinheiten hat man die Auswahl zwischen 46 verschiedenen Modellen aus drei verschiedenen Serien (Nur-Kühlen / Wärmepumpe / Wärmerückgewinnung) im Leistungsbereich zwischen 14,0 und 136 kW Kälteleistung. Trotz der ursprünglichen Aufgabenstellung, eine Zusatzkühleinrichtung zu installieren, entschied man sich im vorliegenden Projekt, wegen der minimalen Mehrkosten im Vergleich zu einem Nur-Kühlsystem, für die Wärmepumpenausführung. Sie bietet den deutlich größeren Nutzen im Ganzjahresbetrieb des Systems und eine komfortable Redundanz zur vorhandenen Heizungsanlage.
Mit VRV-Systemen sind heute Rohrleitungsentfernungen von 150 m und Höhenunterschiede von 50 m problemlos umsetzbar. Aus Gründen der einfacheren Rohrleitungsführung entschied man sich in diesem Projekt jedoch dafür, die Kälteleistung nicht mit einem großen Außengerät zu erbringen, sondern auf drei kleinere Systeme RSXY P10L aufzuteilen.

Das Herzstück dieser Außeneinheiten ist eine Verdichter-Verbundschaltung mit invertergeregelter Leistungsanpassung, d.h. einer Volumenstromanpassung mittels Drehzahlregelung. Hierdurch wird sichergestellt, dass sich die Anlage optimal dem jeweiligen Teillastbedarf, bei bestmöglicher Effizienz, anpasst. Die Systeme sind teillastoptimiert, so dass die höchste Effizienz im Teillastbereich zwischen 30 und 60 %, also während der längsten Nutzungperiode, erreicht wird. Die Systeme sind werksseitig komplett anschlussfertig vorbereitet, so dass auf platzraubende Maschinenräume für sonst benötigte Nebenaggregate komplett verzichtet werden kann.
Die Kälteverrohrung zwischen den Außen- und den Inneneinheiten wird jeweils direkt im Bereich der Rotunde bzw. über zwei Kernbohrungen DN150 in das Gebäude geführt. Sie ist als abzweigende Stammleitung ausgeführt. Für optimale Strömungsverhältnisse und eine sichere Ölrückführung sorgen zum System gehörende Abzweigbausätze, so genannte Refnet-Abzweige bzw. Verteiler. Die geringen Abmessungen der zu verlegenden Kältemittelleitungen (max. Rohrdurchmesser 28/12 mm) haben eine problemlose nachträgliche Montage und Integration stark vereinfacht.

Bedienung des Systems
Die Bedienung des Gesamtsystems geschieht über einen nutzerfreundlichen Zentralregler „Intelligent Touch Controller (iTC)“ mit graphischer Bedienoberfläche. Dieses intuitiv bedienbare Nutzerinterface ist speziell konzipiert für mittelgroße VRV-Anlagen und kann bis zu 64 Inneneinheiten verwalten. Neben einem vollautomatischen Betrieb über einen komfortablen Jahrestimer lassen sich mühelos alle gewünschten Justierungen und Programmierungen schnell und unkompliziert durch den Nutzer durchführen.

Erste Betriebserfahrungen
Die Zusatz-Kühlanlage wurde im April 2003 in Betrieb genommen. Die heißen Sommertemperaturen 2003 stellten einen Extremfall des Betriebes dar. Bei Außentemperaturen von ca. 38 °C konnte die Raumtemperatur selbst bei der höchsten Personenbelegung und vollem Betrieb der technischen Installationen auf 27 °C gehalten werden. Sowohl von Seiten der Belegschaft als auch von Seiten der Besucher wurden keinerlei Klagen über Zugerscheinungen geführt.

Fazit
Durch die Kombination modernster Klimasystemtechnik mit technisch anspruchsvollen Systemen zur Luftführung wurde eine Lösung entwickelt, die sowohl den extremen technischen Anforderungen, die sich aus der hohen Kühllast ergeben, als auch den hohen architektonischen Ansprüchen des Gebäudes und seiner Nutzung als repräsentativer Ausstellungspavillon genügt. Dies haben nicht zuletzt die durchweg positiven Betriebserfahrungen im „Jahrtausendsommer“ 2003 gezeigt.