22. November 2021

Moderne Lösungen verbinden Effizienz und Komfort

Industriehallen verlangen besondere Aufmerksamkeit bei der Planung und Realisierung der technischen Gebäudeausstattung. Der zunehmende Wunsch nach einer automatischen Be- und Entlüftung sowie teilweise auch Klimatisierung erfordert neue und komplexere Konzepte als bei einer reinen Beheizung. Diese sollen zwei Kriterien erfüllen bzw. verbinden: Effizienz und Komfort. Das gelingt vor allem mit modernen Lösungen wie beispielsweise Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung und Lufterhitzern mit EC-Technologie.

Große Hallen sind oftmals eine Herausforderung in der Planung und Realisierung – sowohl architektonisch als auch bezogen auf die technische Gebäudeausstattung. Besonders in Industriehallen sind die Anforderungen vielfältig und sehr objektspezifisch. Denn abhängig von der Nutzung und der Größe des Gebäudes ergeben sich unterschiedliche klimatische Bedingungen, die bei der Auslegung entsprechender Systeme zu berücksichtigen sind.

Lange Zeit wurden Hallen lediglich beheizt, und anstelle von Fenstern wurden die Tore geöffnet, um frische Luft hereinzulassen. Inzwischen aber ist die Planung und vor allem die Frage nach passenden gebäudetechnischen Systemen für eine Industriehalle wesentlich komplexer geworden, weil die Themen Lüften und Kühlen hinzugekommen sind. Bei der Auswahl der nötigen Anlagen spielen verschiedene Faktoren eine wichtige Rolle. Dazu gehören die Anzahl der anwesenden Personen und deren Tätigkeit sowie die Art der Produktion und Maschinen. Schweiß-, Fräs-, Laminier- und Lackierarbeiten sowie der Einsatz von Chemikalien verursachen beispielsweise häufig eine starke Schmutz und Schadstoffbelastung. Diese lässt sich durch manuelles Lüften nicht reduzieren und muss über eine passende Lüftungsanlage ausgeglichen werden. In anderen Fällen hingegen können durch die Maschinen oder Produktionsverfahren große Wärmemengen entstehen, die ohne passende Klimatechnik schnell zu einer Belastung für die Personen werden.

Eine zentrale Aufgabe von Fachplanern ist es daher, das individuelle Objekt hinsichtlich der Anforderungen der Wärme und eventuell Kälteversorgung sowie der Be- und Entlüftung genau zu analysieren. Dieses Wissen ist die Grundlage für eine Systementscheidung, bei der natürlich auch die gesetzlichen Vorgaben beachtet werden müssen. Dennoch fällt die Entscheidung aufgrund der großen Auswahl verschiedener Lösungen und Möglichkeiten oft mals nicht leicht, zumal neue Technologien und Produkte immer wieder die Überarbeitung bewährter Konzepte erfordern. Daher ist eine enge Absprache mit dem Auftraggeber/ Investor, einem eventuell davon abweichenden Nutzer und auch mit den Herstellern sinnvoll, um Anforderungen und Wünsche für ein optimales gebäudetechnisches Gesamtkonzept in Einklang zu bringen.

Anforderungen an die Temperierung

Mit der Beheizung einer Industriehalle haben zahlreiche Fachplaner viel Erfahrung, denn die Wärmeversorgung war und ist in den meisten dieser Immobilien Standard. Allerdings gab es im Bereich Heizen in den vergangenen Jahren technologische Entwicklungen, die zu veränderten Anforderungen führen und somit neue Konzepte bedingen – Stichwort Erneuerbare Energien und Niedertemperatur-Wärmeerzeuger. Im Gebäudeenergiegesetz (GEG) gibt es zwar einen Passus, dass bei Hallen über 4 m Höhe Erneuerbare Energien nicht berücksichtigt werden müssen. Trotzdem gibt es immer wieder Objekte, die mit Wärmepumpen beheizt werden, vor allem in milderen Regionen. In Gebieten mit tieferen Außentemperaturen im Winter ergänzt häufig ein Gasbrennwertkessel als Spitzenlastgerät die Anlage. Manchmal wird auch Biogas genutzt, z. B. für kleine Industriegebiete auf dem Land, wo es ein kleines Biomassekraft – werk oder einen Landwirt mit entsprechender Anlage in der Nachbarschaft gibt.

Gerade bei Wärmepumpen ist dabei die Nutzungszeit der Halle ein Vorteil, denn die Beheizung erfolgt nur während der Arbeitszeit, sprich tagsüber, wenn die Temperaturen höher sind als in der Nacht. Außerhalb der Betriebszeiten wird meist nur eine Grundtemperatur gehalten. Beim Einsatz von Niedertemperatur-Wärmeerzeugern ist eine entsprechende Auslegung der Endgeräte erforderlich. Das gilt auch für die in Industriehallen beliebten Lufterhitzer, die sich durchaus mit niedrigen Vorlauftemperaturen betreiben lassen. Um die gewünschte Heizleistung zu erreichen, müssen sie speziell dimensioniert werden.

Lufterhitzer sind für Industriehallen seit langem eine bewährte Lösung. Technologische Fortschritte haben dazu geführt, dass moderne Geräte heutzutage viel effizienter und auch leiser arbeiten als ihre Vorgänger. So sind hochwertige Modelle häufig mit stufenlos regelbaren EC-Motoren ausgestattet, die einen besonders energieeffizienten Betrieb gewährleisten und somit die aktuellen und auch künftigen Vorgaben der ErP-Richtlinie erfüllen.

Durch den Einsatz beispielsweise von geräuscharmen Sichel-Leiseläufer-Ventilatoren werden darüber hinaus sehr geringe Schallemissionen erreicht, die eine ruhige Arbeits- und Aufenthaltsatmosphäre sicherstellen. Ein weiteres Qualitätsmerkmal für Lufterhitzer ist die Verfügbarkeit verschiedener Zubehörteile in einem einfachen Baukastensystem, sodass eine leichte Anpassung an die jeweiligen räumlichen Gegebenheiten und technischen Erfordernisse möglich ist. Ein Beispiel dafür ist die neue Baugröße 8 der Lufterhitzer Serie „TOP“ von Kampmann. Das Modell wurde speziell für große Hallen entwickelt und verteilt in Objekten bis zu 20 m Höhe die konditionierte Luft von der Decke bis zum Aufenthaltsbereich am Boden. Ermöglicht wird dies durch den Kurzdiffusor mit Nachleitschaufeln, der den dynamischen in statischen Druck umwandelt. Dadurch erhöht sich in Summe die Luftleistung, ohne dass es zusätzlicher elektrischer Antriebsleistung bedarf.

In manchen Industriehallen ist neben der Beheizung auch eine Kühlung nötig, beispielsweise, wenn durch die Maschinen, Fertigungsprozesse oder die Anzahl der Personen hohe innere Lasten entstehen. Die Arbeitsstättenrichtlinien sehen in der Regel eine Höchsttemperatur von 26 °C am Arbeitsplatz vor, das gilt auch für Produktionshallen. Generell ist das Thema Kühlen allerdings noch eine Ausnahme. Denn anfangs wird häufig über eine mögliche Klimatisierung gesprochen, im Laufe des Planungsprozesses aber die Option aufgrund der zusätzlichen Kosten dann doch nicht realisiert.

Ein Wandel ist möglich, wenn das Thema nicht mehr von Planern und Investoren entschieden wird, sondern von den Mitarbeitern. Man stelle sich vor, ein Facharbeiter hat die Wahl zwischen zwei Stellen, bei denen die Rahmenbedingungen wie Aufgaben und Bezahlung ähnlich sind. Allerdings ist der eine Arbeitsplatz klimatisiert, der andere nicht.

Im Bürobereich gibt es bereits den Trend, dass der Komfort am Arbeitsplatz den entscheidenden Unterschied zwischen zwei potenziellen Arbeitgebern ausmacht. Im industriellen Bereich wird das mit zunehmendem Fachkräftemangel voraussichtlich auch kommen.

Apropos Komfort: Ist eine Kühlung der Industriehalle geplant, sollte auf eine gewisse Behaglichkeit für die Anwesenden geachtet werden. Gerade bei der Einbringung kühler Luft von der Decke besteht die Gefahr, dass sie sich nicht richtig verteilt, sondern an Ort und Stelle zu Boden sinkt. So entstehen in der Halle warme und kalte Bereiche, dabei können letztere von Mitarbeitern als zu kühl bzw. zugig empfunden werden. Als mögliche Lösung zur Klimatisierung einer Industriehalle bieten sich Lufterhitzer mit Kühlfunktion wie der „TOP C“ von Kampmann an. Je nach Bedarf arbeiten die Geräte im Heiz- oder Kühlmodus. Für eine gleichmäßige Einbringung der Luft können spezielle Luftauslässe wie der „KaMax“ (Kampmann) dienen, die auch bei sehr hohen Hallen eine behagliche Luftverteilung von der Decke bis zum Aufenthaltsbereich am Boden sicherstellen. Das verkürzt die Aufheizzeiten deutlich und senkt die Energiekosten.

Anforderungen an die Belüftung

Neben der Temperierung erfolgt heutzutage in vielen Objekten auch eine automatische Versorgung mit Primärluft. Dabei ist seit einigen Jahren zu beobachten, dass eine kontrollierte Be- und Entlüftung gewünscht wird, um je nach Jahreszeit den unkontrollierten Wärme- bzw. Kälteeinfall zu minimieren. Je nach Nutzungsart der Halle, z. B. als Lager oder Produktionsstätte, sind bei einem Belüftungskonzept verschiedene Normen zu berücksichtigen, die beispielsweise die Grundlüftung für die Fläche sowie die personenbezogene Lüftung regeln. Darüber hinaus legt das GEG (Gebäudeenergiegesetz) fest, dass die Lüftungsanlage bei Luft mengen von 4000 m³/h oder größer mit Wärmerückgewinnung arbeiten muss. Ausgenommen sind Einrichtungslüftungsanlagen, die nur der reinen Be- oder der alleinigen Entlüftung dienen. Außerdem gibt die ErP-Richtlinie vor, dass Hersteller je nach Anwendungsfall bei einem Luftvolumenstrom schon ab 250 bzw. 1000 m³/h ein System mit Wärmerückgewinnung anbieten müssen. Dabei soll der Wärmerückgewinnungsgrad normalerweise 73 % betragen, sodass der Energieverlust nur noch 27 % beträgt.

Wenn zusätzlich zur Temperierung auch eine automatische Lüftung erfolgen soll, wird die Planung komplexer. Vielfach wünschen Bauherren bzw. Betreiber dann ein Gesamtkonzept für Lüften, Heizen und gegebenenfalls Kühlen. Dabei gibt es je nach Projektanforderung zwei Ansätze: Entweder werden die Funktionen Lüften und Temperieren auf unterschiedliche Geräte aufgeteilt oder es erfolgt eine Einbringung vorkonditionierter Luft über Luft durchlässe. Die erste Variante kann beispielsweise über ein hybrides System realisiert werden. Der Luftwechsel erfolgt dabei über eine zentrale Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung und die Temperierung über dezentrale Geräte wie z. B. Lufterhitzer. Das hat verschiedene Vorteile, u. a. den geringeren Energieaufwand, da beim Transport der Wärme- bzw. Kälteenergie über das Medium Wasser weniger Verluste entstehen.

Doch auch für die zweite Möglichkeit gibt es sehr gute Argumente. So lässt sich aufgrund des großen Angebots unterschiedlicher Luftauslässe eine sehr individuell auf das Projekt ausgelegte Lösung umsetzen, die eine komfortable Einbringung der vorkonditionierten Luft erlaubt. Eine besonders behagliche Lufteinbringung lässt sich am besten mit speziellen Industriedurchlässen erreichen, die auch bei großen Luft mengen niedrige Strömungsgeschwindigkeiten gewährleisten. So arbeitet beispielsweise der „IVA“ von Kampmann mit einer verstellbaren Klappenmimik. Im Heizfall erzeugt die integrierte Einströmdüse des Luftdurchlasses bei geöffneter Klappenstellung einen Vertikalstrahl mit hohen Eindringtiefen. Der Boden des Auslasses ist dabei geöffnet und die ausströmende Luft wird so direkt in den Aufenthaltsbereich befördert. Für den Kühlfall werden die Klappen geschlossen, sodass ein Horizontalstrahl entsteht, der durch einen hohen Austrittsimpuls zu großen Wurfweiten führt. Die sowohl motorisch als auch per Hand stufenlos verstellbare Klappe ermöglicht dabei eine Anpassung der Lufteinbringung an jede Raumsituation.

Unterstützung durch die Hersteller

Aufgrund der Vielzahl verschiedener Möglichkeiten und der teilweise komplexen Anforderungen bei der Entwicklung eines Belüftungs- und Klimatisierungskonzepts für Industriehallen macht in vielen Fällen eine Einbindung bzw. Absprache mit den Herstellern Sinn. Zahlreiche Unternehmen unterstützen ihre Kunden in diesem Bereich umfassend, unter anderem mit Planungsbroschüren, technischen Dokumentationen und diversen Serviceleistungen. Manche bieten zudem spezielle Fortbildungen an.

Autor: Frank Heidrich, Leiter Key Account Kälte-Klima bei Kampmann

Bilder: Kampmann

www.kampmann.de