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Für mehr Komfort und Energieeffizienz: Sanierung der Induktionstechnik im Stuttgarter GENO-Haus im laufenden Betrieb

Von Dipl.-Ing. Ralf Wagner

Seit dem Baujahr 1970 waren dort fast 1200 Induktionsgeräte der LTG Aktiengesellschaft eingesetzt, die nun nach rund 40 Jahren störungsfreiem Betrieb ausgetauscht wurden, um den Anforderungen eines modernen Gebäudes an Komfort und nicht zuletzt Energieeffizienz Rechnung zu tragen. Das Besondere dabei: Die Umrüstung für das gesamte Gebäude fand bei laufendem Betrieb statt.

Das GENO-Haus an der Heilbronner Straße in Stuttgart steht erhöht in Hanglage im Herzen Stuttgarts schräg gegenüber dem Hauptbahnhof. Es befindet sich im Besitz genossenschaftlich organisierter Unternehmen, die das Gebäude entweder selbst nutzen oder ihre Flächen vermietet haben. Bekannte hier ansässige Namen sind zum Beispiel die Versicherung R + V, die Bausparkasse Schwäbisch Hall oder die DZ Bank. Die Nutzung als Verwaltungsstandort mit entsprechendem Veranstaltungsmanagement stellt ein wichtiges Standbein des Hauses dar. Der Bau selbst besteht aus mehreren, großflächigen terrassenförmig angelegten Gebäudeabschnitten sowie einem auf Pilzstützen ruhendem Hochhaus mit einer Glasfassade und verfügt über 17 Stockwerke mit etwa 60 000 m² Nettogrundfläche. Davon sind knapp 20 000 m² Büroflächen und gut 2000 m² Tagungsräume.

Die Umbaumaßnahmen erfolgten sowohl in den Technikzentralen als in den einzelnen Büro-, Server- und Konferenzräumen, wobei der hier beschriebene Umbau im Hochhaus mit der Glasfassade ab der vierten Etage stattfand. In den insgesamt rund 15.000 m² umfassenden, außenliegenden Büros kann kein Fenster geöffnet werden. Die Frischluft-, Wärme- und Kälteversorgung wurde daher mittels einer Hochdruckinduktionsanlage gewährleistet. Aus einer Vielzahl an Gründen, darunter nicht zuletzt energetische Vorteile, entschied man sich, die alte Hochdruckinduktionsanlage gegen eine moderne Niederdruckinduktionsanlage auszutauschen. Dadurch wurde es nötig, die noch voll funktionsfähigen alten 1171 LTG-Induktionsgeräte gegen neue Induktionsgeräte mit Niederdruck-Induktionstechnologie auszutauschen. Hier standen diverse Modelle von verschiedenen Lieferanten auf dem Prüfstand.

Nachhaltigkeit zählt: Live Check vor der Entscheidung

Vor der Entscheidung zugunsten der LTG-Induktionsgeräte des Typs HFVsf mit Bedarfslüftung (System SmartFlow) wurden diese gemeinsam mit Konkurrenzprodukten über mehrere Wochen in Musterbüros in einem Live-Check getestet. Geprüft wurden dabei das Strömungsverhalten im Raum, die Akustik sowie der Komfort – insbesondere auch bei den unvermeidbaren Schwankungen von Volumen und Druck im Kanal während des Umbaus. Die Ergebnisse:

Die maximale lokale Luftgeschwindigkeit in Kopfhöhe beträgt unter 10 cm/s bzw. am Boden 13,2 cm/s.

Damit wird die höchste Komfort-Kategorie A nach DIN EN 15251 eingehalten. Etwa 250 m³ klimatisierte Luft pro Stunde werden umgewälzt, während sich der Primärluftstrom auf 30 bis 50 m³/h beläuft. Die Raumtemperatur kann individuell durch die Nutzer geregelt werden (Sollwertsteller am Raumbedienungsgerät). Auf eine CO₂-Steuerung wurde verzichtet, da selbst die reduzierte Frischluft für eine ausreichende Durchspülung des Raumes sorgt.

Wichtig waren dem Bauherrn auch praktische Aspekte wie der schnelle Geräteaustausch durch einfache Montage, und dass die vorhandene Brüstung weiter genutzt werden konnte. Um Letzteres zu erreichen und so die Investitionskosten zu minimieren, hatte LTG ihre Induktionsgeräte konstruktiv an die Einbausituation angepasst.

Sanierung im laufenden Betrieb

Um den laufenden Betrieb so wenig wie möglich zu beeinträchtigen, fand der Austausch der Induktions-geräte in den Büros von Donnerstag bis einschließlich Samstag statt. Die Umrüstung erfolgt etagenweise bzw. dort in zusammenhängenden Abschnitten: In den Büros wurden jeweils donnerstags die (Schreib-) Tische etwa 1,2 m von der Brüstung weggerückt, der Boden und die Möbel abgedeckt. Der Ausbau der Altgeräte erfolgte parallel zu den vorbereitenden Arbeiten an den Leitungen für die neuen Geräte, um die Montagezeit zu verkürzen. In den betroffenen Büros konnte auch freitags normal gearbeitet werden; wobei den Mitarbeitern jedoch nur Primärluft aus der AHU zur Verfügung stand. Nach Büroschluss verstärkten die Handwerker die bereits vorhandene Dämmung (Schaumglas) und installierten die neuen Armaturen sowie die elektrische Regelung, bevor dann samstags schließlich die neuen Geräte eingebaut wurden. Am Montag wurden ab 6:00 Uhr die Büros nur noch abschließend gereinigt, bevor der normale Bürobetrieb begann.

Induktionstechnik – komfortabel und leise

Die LTG Klimageräte arbeiten nach dem Induktionsprinzip: Durch akustisch und aerodynamisch optimierte Metalldüsen strömt die Primärluft in das Gerät und bildet dort Freistrahlen. Diese reißen an den Rändern die umgebende Luftschicht mit und vergrößern das strömende Luftvolumen. Durch eine spezielle Konstruktion wird gleichzeitig Raumluft (Sekundärluft) mitgerissen und durch einen Wärmetauscher gekühlt bzw. erwärmt. Gemeinsam mit der Frischluft (Primärluft) strömt die Zuluft dann wieder in den Raum. Über die Primärluft werden im Sommer durch die HFVsf LTG Induktionsgeräte maximal 140 Watt Kühlleistung in den Raum eingebracht. Der Kaltwasservorlauf bietet bei 16 °C eine zusätzliche Kühlleistung von 470 Watt. Die Vorlauftemperatur von 45 °C erbringt 600 Watt Heizleistung.

Auch die Strömungsform im Raum unterscheidet sich grundlegend von der der 40 Jahre alten Hochdruckgeräte. Die eingesetzte patentierte LTG Misch-Quell-Strömung, eine Kombination aus Misch- und Verdrängungsströmung, verbindet die Vorteile einer sogenannten Mischlüftung nahe am Induktionsgerät mit der Quelllüftung im Aufenthaltsbereich: Dabei wird über den Injektor des Lüftungsgeräts der kalte Luftstrom mit geringer Geschwindigkeit schräg nach oben ausgeblasen und auf kurzer Strecke mit der Raumluft durchmischt. Dadurch werden die Luftgeschwindigkeit und Temperaturdifferenzen zwischen den Luftschichten auf ein behagliches Maß abgebaut und die Luft strömt mit großer Eindringtiefe am Boden in den Raum. Die Zieltemperatur sich schon bei niedrigen Luftgeschwindigkeiten herstellen. Es wird darüber hinaus eine Temperaturschichtung im Raum und damit .lässt unangenehm fußkalte Luftschichten vermieden. Bei einer bedarfsgesteuerten niedrigen und energiesparenden Luftwechselrate lässt sich so eine hohe Heiz- oder Kühlleistung erreichen – ohne unangenehme Zugerscheinungen.

Die Induktionsgeräte Typ HFVsf haben einen minimalen Schallleistungspegel von etwa 32 dB(A). Während Messungen vor Ort lag der Schalldruckpegel durch die Raumdämpfung zwischen 28 und 31 dB(A). Damit werden höchste akustische Anforderungen erfüllt, sogar bei Änderungen des Volumenstroms: diese erfolgen akustisch neutral.

Energieeffizient und kostengünstig durch „smarte“ Bedarfslüftung

Durch die bedarfsgesteuerte Kühlleistung und Frischluftzufuhr wird auch bei wechselnden Lastsituationen bei optimalem Komfort ein minimaler Energieverbrauch erreicht. Im GENO-Haus wurde eine Variante mit zwei konstanten, in Kaskade geregelten Volumenströmen installiert, um auch lokal Volumenströme entlang des Stranges fein abzugleichen oder um individuell auf Umgestaltung der Büroflächen reagieren zu können. Eine exakte Regelung wird durch moderne Regelungstechnik mit kompakten Stellventilen und –motoren sichergestellt. So benötigt die neue Gerätegeneration nur etwa die Hälfte des Betriebsdruckes am Gerät: 120 Pa bei 30-50 m³/h. Damit beträgt der Energiebedarf zur Luftförderung pro Endgerät im Raum 30 Prozent der ursprünglichen Version.

Weitere Kostenvorteile werden auch dadurch erreicht, dass die Induktionsgeräte keinen Motor zur Umluftförderung haben: für die Luftförderung durch die Zentralanlage benötigen sie anteilig nur 2-3 W. Sie sind dadurch wartungsarm und kostengünstig, da keine drehbaren Teile verbaut sind (keine Wartung, kein Verschleiß). Die erforderliche Kühlleistung wird bereits im trockenen Betrieb – also bei Vorlauftemperaturen von etwa 16 °C und ohne Kondensatanfall – erreicht, sodass auf Kondensatwannen und -leitungen verzichtet werden kann.

Zur Reinigung des Wärmetauschers genügt ein normaler Staubsauger. Hierzu hat die LTG auf Anregung der Bauherren eine spezielle Montagehalterung mit Kippmechanismus konzipiert, die einen komfortablen Zugang zu den Geräten ermöglicht. Die medienführenden Leitungen bestehen aus elastischen Schläuchen mit Drehkupplung.

Fazit: Fit für die Zukunft

Die Umrüstung auf moderne Induktionstechnik versprach nicht nur eine deutliche Erhöhung des Komforts, sondern eröffnete Zugang zu erheblichen Sparpotentialen. Einige Monate nach dem Umbau, haben sich diese Vorhersagen bestätigt. In Kombination mit weiteren Maßnahmen zur energetischen Sanierung werden sich die Investitionen über Jahre hinweg weiter amortisieren. Das GENO-Haus festigt dadurch seine Position als modern ausgestattetes, attraktives Büro- und Verwaltungsgebäude, das auch zukünftig erhöhte Anforderungen an Komfort und Effizienz erfüllen wird. 

Einbau der Geräte in die geöffnete Brüstung: Bei der Ausstattung von Fassadenecken wurde von Bauherr und LTG gemeinsam festgelegt, kleinere Induktionsgeräte mit geringerer Konstantluftmenge einzubauen.

Versuchsaufbau zur Evaluierung der Geräte und Entscheidungsfindung

Einbausituation: Der Betonsockel ist die Auflagekonsole der Betonfertigteilbrüstung. Innenraumseitig ist diese mit 4 cm Schaumglasdämmung versehen, welche im Zuge des Austauschs der Induktionsgeräte um 3 cm erhöht wird. Rechts sind die steckbaren Kalt- und Warmwasseranschlüsse vorbereitet, links der Zuluftstutzen.