DIN EN 14240

Die Prüfung und Bewertung von Kühldecken wurden in Deutschland bis Anfang 2004 nach DIN 4715 (Prüfung von Raumkühlflächen) geprüft. Diese nationale Vorschrift wurde ab April 2004 durch eine europäische Prüfnorm abgelöst.

Die Inhalte der neuen Norm (DIN EN 14240:2004 Lüftung von Gebäuden Kühldecken Prüfung und Bewertung) unterscheidet sich zum Teil erheblich von den bisherigen Vorschriften. Dies hat leider zur Folge, dass Leistungswerte aus Prüfzeugnissen nur noch begrenzt vergleichbar sind.
Abhilfe aus dieser Situation kann daher nur in einer vergleichbaren und nachvollziehbaren Bewertung der Prüfergebnisse liegen. Im Rahmen eines Zertifizierungsprogramms wie dies für andere Komponenten der Heiz- und Klimatechnik bereits seit Jahren erfolgreich eingeführt ist (z.B. Raumheizkörper, Fußbodenheizungen) lassen sich über den Inhalt der Prüfnorm hinausgehende Vorschriften formulieren.

Mit Hilfe dieser Korrekturen können die zunächst kaum noch vergleichbaren Prüfergebnisse vereinheitlicht (normiert) werden. Die Transparenz im Wettbewerb der verschiedenen Produkte ist dadurch sichergestellt. Mögliche Fehlinterpretationen und Wettbewerbsverzerrungen können weitgehend verhindert werden.

Zusätzlicher Vorteil eines in dieser Weise geregelten Verfahrens besteht in der Chance, weitergehende Qualitätsstandards zu definieren. Durch Kontrollprüfungen der Produkte, durch Vergleichsmessungen unter den zugelassenen Prüfstellen oder andere Verfahren wie z. B. Wiederholungsprüfungen kann die Reproduzierbarkeit von Leistungswerten über einen längeren Zeitraum (Dauer der Gültigkeit der Zulassung) sichergestellt werden. Einflüsse der verschiedenen Fehlerquellen könne so deutlich verringert werden. Die Messunsicherheiten in den Leistungswerten liegen dann wieder in einem akzeptablen Bereich (<2%).

[Quelle: HLH Bd.56(2005) Nr. 2, Dr.-Ing. Christoph Beck]

Nutzungsdauer

Entscheidend für Sie als Nutzer ist nicht nur die Gewährleistungsfrist von 5 Jahren, sondern weit wichtiger ist die nachhaltige Gebrauchstauglichkeit. Kühldecken müssen ihre Gebrauchstauglichkeitseigenschaften über ihre gesamte Nutzungsdauer
beibehalten, wenn sie den Bedingungen ausgesetzt sind, für die sie ausgelegt wurden, nach den Empfehlungen des Herstellers gewartet und während ihrer Nutzungsdauer nicht nachteilig behandelt werden.

Thermische Behaglichkeit

Der Mensch verbringt heutzutage einen erheblichen Teil seiner Zeit in geschlossen Räumen. Dabei werden hohe Anforderungen an die Konzentrationsfähigkeit der Beschäftigten bei relativ geringer körperlicher Bewegung gestellt. Um dies zu gewährleisten, muss sich der Mensch an seinem Arbeitsplatz wohlfühlen. Einer der Hauptfaktoren hierfür ist das vorhandene Raumklima. Dieses wird im Wesentlichen durch die Größen Raumtemperatur, Luftgeschwindigkeit und Luftfeuchte bestimmt. Empfindet der Mensch diese Parameter als optimal, spricht man von thermischer Behaglichkeit.

Raumtemperatur

Zulässige Raumtemperaturen nach DIN 1946 Teil2 Vorraussetzung: leichte Tätigkeiten im Sitzen und Stehen; leichte bis mittlere Bekleidung

Zulässige Raumtemperaturen nach DIN 1946 Teil2
Vorraussetzung: leichte Tätigkeiten im Sitzen und Stehen; leichte bis mittlere Bekleidung

Die Raumtemperatur ist der Mittelwert aus der Lufttemperatur und der Temperatur der Umgebungsflächen und wird als die vom Menschen empfundene Temperatur verstanden. Zur Einhaltung der Behaglichkeitskriterien in Bürogebäuden werden hierfür in verschiedenen Normen einzuhaltende Temperaturbereiche definiert. Die zulässigen Raumtemperaturen nach DIN 1946 Teil2 sind in Abb. 1 dargestellt. Der kreuzschraffierte Bereich stellt dabei die allgemein empfohlenen Raumtemperaturen dar. Ein Anstieg dieser Temperaturen ist nur bei kurzzeitig auftretenden hohen thermischen Lasten sowie bei hohen Außenlufttemperaturen zulässig (vertikale Schraffur). Beim Einsatz bestimmter Lüftungssysteme wie z.B. Quelllüftung können zudem Raumtemperaturen zwischen 20 °C und 22 °C zugelassen werden (horizontale Schraffur).

Analog dazu definiert auch die Arbeitsstättenrichtlinie 6 – Raumtemperatur in Arbeitsräumen zulässige Temperaturen. Für im Sitzen ausgeführte leichte körperliche Tätigkeiten (Büroarbeit) sind demnach Temperaturen im Bereich von 20 °C bis 26 °C einzuhalten. In der Realität liegen die Raumtemperaturen allerdings oft deutlich über diesen Werten. Dies ist u. a. auf den hohen Einsatz von EDV-Technik und anderen elektronischen Geräten zurückzuführen. Raumtemperaturen von über 26 °C sind daher keine Seltenheit.

geistige Leistungsfähigkeit in Abhängigkeit von der Raumtemperatur (nach D. Wyon)

Geistige Leistungsfähigkeit in Abhängigkeit von der Raumtemperatur (nach D. Wyon)

Nach wissenschaftlichen Erkenntnissen der Technischen Universität Dänemark hat dies wiederum eine deutliche Minderung der geistigen Leistungsfähigkeit der Beschäftigten zur Folge (siehe Abb. links). Ein Anstieg der Raumtemperatur um 1K lässt diese bereits um ca. 4 % absinken.

Luftfeuchte

Da die Wärmeregulierung des menschlichen Körpers zum Teil durch Verdunstung über die Haut erfolgt, hat auch die Luftfeuchte Auswirkungen auf das thermische Behaglichkeitsgefühl des Menschen. Je höher die Luftfeuchtigkeit ist, desto weniger Wärme kann vom Körper durch Verdunstung von Schweiß abgegeben werden. Steigt zusätzlich dazu die Raumtemperatur an, wird die Luft ab einem Grenzwert von 11,5 g Wasser je Kg trockene Luft als schwül empfunden. Neben diesem Wert definiert die DIN 1946 Teil 2 die obere und untere Behaglichkeitsgrenze der Luftfeuchtigkeit mit 65 % und 30 %. Gelegentliche Unterschreitungen
sind aber durchaus zulässig.

Luftgeschwindigkeit

Neben der Temperatur und der Luftfeuchte haben die Bewegung bzw. Geschwindigkeiten der Luft in der direkten Umgebung eines Menschen bedeutenden Einfluss auf dessen Wärmehaushalt und Wohlbefinden. In klimatisierten Räumen sind sie eine der häufigsten Ursachen für Klagen. Höhere Luftgeschwindigkeiten führen zu örtlichen Abkühlungen der Haut, die als unangenehme Zugerscheinungen wahrgenommen werden und das Behaglichkeitsgefühl erheblichen stören. Allerdings sind Luftbewegungen in Arbeitsräumen wegen des Wärme- und Stoffaustausches von absoluter Notwendigkeit. Zur Erreichung thermischer Behaglichkeit
sollte die entsprechende Luftgeschwindigkeit aber auf einem konstant niedrigen Niveau gehalten werden.

Fazit

Um die Leistungsfähigkeit und das Wohlbefinden der Menschen in Bürogebäuden auf Dauer sicherzustellen, ist eine gute und effektive Klimatisierung erforderlich. Moderne Kühldeckensysteme in Verbindung mit einer geeigneten Raumlüftung stellen hierfür eine sehr wirtschaftliche Lösung dar.

Kühldecke kontra konventionelle Klimatisierung

Grundlage dieses Systems ist der Abtransport der Wärmelasten mittels des Mediums Luft. Große, aufbereitete und stark abgekühlte Luftmengen werden hierfür in den zu klimatisierenden Raum eingeblasen und die warme Luft mittels erzwungener Konvektion abgeführt. Diese Funktionsweise weist jedoch große Nachteile auf. Die abzuführende Kühlleistung und damit die Lufttransportenergie ist sehr hoch. Der erforderliche Luftvolumenstrom führt zudem zu hohen Luftgeschwindigkeiten im Raum. Diese verursachen Zugerscheinungen, die rheumatische Erkrankungen und Belastungen der Atemwege zur Folge haben können.

Unzufriedenheitskurve

Unzufriedenheitskurve

Alle Kühldeckensysteme funktionieren nach dem Prinzip der “stillen Kühlung” d.h. dass die Abfuhr der Kühllasten eines Raumes durch Raumkühlfläche erfolgt. Hierfür wird die Oberflächentemperatur der Kühldecke mittels des Mediums Wasser unter die vorhandene Raumtemperatur gesenkt und dadurch Strahlungsaustausch zwischen den im Raum befindlichen Wärmequellen und der Decke in Gang gesetzt. Der Anteil der Wärmeübertragung mittels Strahlung beträgt maximal 60 %. Der restliche Anteil wird indirekt über Konvektion abgeführt. Dies bedeutet gleichzeitig, dass unter Beachtung der Behaglichkeitskriterien auch Kühlpaneele und Kühlbalken kein Ersatz für die Kühldecke sind. Je nach Art und Aufbau der Kühldeckensysteme fällt das Verhältnis zwischen Strahlungsaustausch und Konvektion allerdings unterschiedlich aus.

Wesentlicher Vorteil der Kühldecke ist die zugfreie und geräuschlose Klimatisierung eines Raumes, die so genannte „Stille Kühlung” Dies führt zu einer merklichen Steigerung der Behaglichkeit und senkt die Beschwerde- und Krankheitsrate in Bürogebäuden erheblich. Zudem werden auch vertikale Temperaturunterschiede in der Raumluft ausgeschlossen, da Kühldecken im Raum ein homogenes Temperaturprofil erzeugen.

Normreihe EN15377

Die neue Norm EN15377 enthält Berechnungsmethoden für die Auslegung und Dimensionierung von raumflächenintegrierten Heiz- und Kühlsystemen sowie für die thermische Gebäude-Bauteilaktivierung (englische Bezeichnung: Thermo Active Building Systems, „TABS“). Für die in EN1264-2 standardisierten Systeme verweist die Norm auf die Berechnungsmethoden, welche für die Prüfung in EN1264-2 und EN1264-5 zur Anwendung kommen. Dieselben Methoden werden verwendet für die Auslegung und Dimensionierung unter stationären Bedingungen. Für andere Systeme, die von der Berechnungsmethode von EN1264 nicht erfasst werden, enthält EN15377-1 neue Berechnungsmethoden. Dies gilt insbesondere für Rohrsysteme in leichten Holzkonstruktionen. Weiterhin ist die Benutzung der Methode der finiten Elemente (FEM) und die Methode der finiten Differenzen (FDM) in die Norm eingeführt. Diese Methoden sind Grundlagen-Methoden, die man für fast alle Systeme als auch für die Entwicklung neuer Systeme einsetzen kann. Ein besonderer Normteil 3 behandelt die Thermoaktivierung (TABS) durch Systeme, die direkt in die Gebäudemasse integriert sind. Dieser Normteil beschreibt, wie das dynamische Verhalten des Systems zu berücksichtigen ist. Nebenbei bemerkt enthält die Norm einen Abschnitt über die Anwendung des äquivalenten Widerstandes zwischen der Wassertemperatur und der Oberflächentemperatur für die Anwendung in Computer-Simulationen über das energetische und die thermische Behaglichkeit betreffende Verhalten flächenintegrierter Systeme im Jahresverlauf.

Gegenwärtig enthält der Normteil 2 die Auslegung und Dimensionierung flächenintegrierter Systeme. Dieser Teil vereinigt die Normen EN1264-3 und EN1264-4 (1999) und erweitert diese um Wand- und Deckenheizungssysteme sowie die Kühlung. Wenn zu einem späteren Zeitpunkt EN1264-3 und EN1264-4 als überarbeitete Normen vorliegen, werden diese überarbeiteten Normen EN15377-2 ersetzen.
Verwendung der Normen
Im allgemeinen kann man sagen, dass EN1264 eine Prüfnorm ist, die von den Herstellern benutzt wird, die genormte und zertifizierte Leistungswerte für die Auslegung und für den Produktvergleich benötigen. Folglich wird EN15377 mehr von Planern benutzt, die sich mit der Auslegung und Dimensionierung solcher Systeme befassen. Beide Nutzergruppen können jedoch nicht eindeutig gegeneinander abgegrenzt werden.

 

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