23. November 2022

Sich verändernde Rahmenbedingungen beeinflussen die Anlagentechnik

Als Hochschullehrer mit einem einigermaßen praxisbezogenen Background orientiert man sich üblicherweise an Stand der Technik, an Realitäten, an Normen und Richtlinien und nicht zuletzt an Erfahrungen. Heute sitze ich vor der klimatechnischen Glaskugel und soll formulieren, was ich darin erkennen kann.

Ausgangslage
Aktuelle Rahmenbedingungen, die durchaus das Potenzial für einen Paradigmenwechsel haben, sind etwa

• die Sensibilisierung für das Thema Lüftung infolge der Coronapandemie,
• die Verschärfungen des Gebäudeenergiegesetzes,
• die sich dramatisch verschärfende Energiepreisentwicklung und – nicht zuletzt genannt –
• die perspektivischen Freiheitsgrade von „Künstlicher Intelligenz“.

Sicherlich gibt es noch weitere Aspekte, aber diese hier Genannten erscheinen mir besonders wichtig.

Die Coronapandemie hat neben vielen Unannehmlichkeiten mindestens einen positiven Effekt ausgelöst: die Sensibilisierung breiter Bevölkerungskreise für das Thema Lüftung. Die Lüftung von Gebäuden ist aus bauphysikalischer und hygienischer Sicht eigentlich eine Selbstverständlichkeit, leidet aber seit Jahren an massenhafter Intransigenz. Ursächlich korreliert dieser Zustand mit dem jahrelang antrainierten Hang nach totaler Energie- und Kosteneinsparung. Nicht, dass ich etwas gegen Energie- und Kosteneinsparung hätte, aber eben nicht um jeden Preis. Die zunehmende thermische Dichtheit und Luftdichtheit unserer Gebäude führt neben einem reduzierten Heizenergieaufwand aber auch zu zunehmend erhöhten Gebäudetemperaturen, die wiederum die thermische Behaglichkeit einschränken und nach meiner Auffassung mindestens eine gleichwertige Sensibilisierung erfordern.

Starke hybride Systeme
Daraus resultiert letztlich, dass unsere modernen Gebäude einerseits energiesparend sein müssen und andererseits komfortable und hygienisch unbedenkliche Nutzungsbedingungen aufweisen sollten. Das erfordert zweifelsfrei raumlufttechnische Systeme, die mit einem geringen Primärenergieaufwand bedarfsgerecht gelüftete und angenehm temperierte Gebäude ermöglichen. Hier sehe ich vor allem die Stärke von hybriden Systemen, etwa als Kombination von Kühldecken/Kühlsegel (ggf. auch mit Heizfunktion) und bedarfsgerechter hygienisch Frischluftversorgung. Die Entkopplung der thermischen Lastkompensation Kühlen/Heizen von der Lüftung führt zu kleineren Kanalquerschnitten, RLT-Geräten und Energieverbräuchen für Luftauftereitung und Lufttransport.

Wenn die Luftkonditionierung neben dem unverzichtbaren Einsatz von Wärmerückgewinnungssystemen noch natürliche oder alternative Wärme- bzw. Kühlquellen einbindet und zunehmend von dezentral erzeugter alternativer Elektroenergie profitiert, sind nach meiner Überzeugung durchaus nachhaltige technische Lösungen zur Raumkonditionierung gegeben. Unter natürlichen bzw. alternativen Wärme-/Kühlenergiequellen sind z. B. erdreichgebundene Systeme zu nennen, z. B. Erdrohrwärmeübertrager, Schotterspeicher, Erdreichsonden. Dem natürlichen Untergrund sollte meines Erachtens zukünftig deutlich mehr Bedeutung beigemessen werden. Es wird natürlich nicht überall gleichermaßen gute Einsatzbedingungen geben, aber wo sie gegeben sind, kann die amplitudendämpfende Wirkung des Untergrundes sehr vorteilhaft ausgenutzt werden. Allerdings sollte diese Kühl-/Wärmequelle nicht überstrapaziert werden, da das zu unbefriedigenden Langzeitergebnissen führt.

Mut für Veränderungen notwendig
Aber auch die adiabate Kühlung, Eisspeicher sowie das große Potenzial der Abwärmenutzung, ggf. auch unter Einbeziehung von Wärmepumpen, stellen innovative Bestandteile einer komplexen gebäudetechnischen Versorgung dar. Abwärmepotenziale, insbesondere in Industrie und Gewerbe, stellen meiner Meinung nach eine erhebliche Ressource dar, welche es in Zukunft zu nutzen gilt. Einschlägige Investitionen erscheinen infolge der dramatisch gestiegenen Preise für Energieträger nunmehr auch wirtschaftlich darstellbar.

Im gleichen Kontext sehe ich die Zunahme sinnvoller Anwendungen von Sorptionskältemaschinen. Das heißt aber auch, dass die so oftzum Tragen kommenden „eingefahrenen Gleise“ verlassen werden müssen und neben der Bereitschaft auch ein gewisser Mut, vielleicht auch eine Spur Risikobereitschaft und vor allem eine seriöse Kommunikation mit einschlägigen Akteuren (Hersteller, Wissenschaft, Spezialunternehmen) von Nöten sind. Das soll nicht heißen, dass Leichtfertigkeit um sich greift, sondern vielmehr die Maximierung von Kompetenz und Innovation. Es sei an dieser Stelle nicht vergessen, dass bei diesem Prozess sicherlich auch die Berufshaftpflichtversicherer innovativer werden müssen.

Der Umstand, dass auch die Luftfeuchte ein nicht unwesentliches Behaglichkeitsmerkmal darstellt, Luftbefeuchtung andererseits als sehr „problematisch“ (hygienisch, energetisch, betreibungsmäßig) einzuschätzen ist, erscheint ein Umluftbetrieb als durchaus zweckmäßig, sofern keine besonderen Umstände dagegensprechen. Um dem damit einhergehenden erhöhten Gesundheitsrisiko zu begegnen, erachte ich neben der weiteren Zunahme der Bedeutung von Filtertechnologien – z. B. mit desinfizierenden Beschichtungen – auch Verfahren der Luftdesinfektion (z. B. UV-C, Luftionisation) als eine regelmäßig infrage kommende Luftbehandlungsfunktion.

Eine perspektivisch sich verbreitende ganz neue Dimension in der Gebäudetechnik, insbesondere auch in der Lüftungs- und Klimatechnik, stellen bereits verfügbare und zukünftig immer ausgereiftere (kompatiblere) Sensoren und Aktoren dar. Sie sind für sich gesehen schon „intelligent – smart“. Und durch die Verknüpfung untereinander können sie komplexe Entscheidungsfindungen vornehmen.

Miniventilatoren für jeden Raum
Da sich die Ventilatoren samt EC-Antriebstechnologie in den letzten Jahren bereits auf ein zukunftsweisendes Niveau entwickelt haben, erachte ich in diesem Kontext einen Entwicklungsschub bei „smarten Luftauslässen“: Sie verrichten ihre Aufgabe bedarfsbezogen, d. h. beispielsweise Öffnen und Schließen, Regeln der Luftmenge, der Wurfweite und Wurfrichtung, Pulsation des Luftstrahls, insbesondere bei gekühlter Zuluft. Hierbei können u. U. dezentral angeordnete Miniventilatoren hilfreich sein. Damit „verkommt“ das Luftkanalnetz zum „Luftmengen depot“; jeder angeschlossene Luftauslass entnimmt sich die dem Bedarf entsprechende Luftmenge, die natürlich vom Zentralgerät bereitzustellen ist.

Schließlich sei noch auf das zunehmende Erfordernis „intelligenter Managementsysteme“ hingewiesen, die die Verwendung von dezentral erzeugter Elektroenergie in Wechselwirkung mit den Nutzungsanforderungen des Objektes optimieren können. Insofern werden Energiespeicher, sei es für Wärme, Kälte oder Elektroenergie, zukünftig eine noch deutlich ausgeprägtere Rolle spielen als bisher.

Um all diese ehrgeizigen Ziele – sprich nachhaltige, effiziente, intelligente oder kurz gesagt zukunftsfähige lüftungs- und klimatechnische Systeme – umzusetzen, brauchen wir eine hinreichende Anzahl an gut ausgebildeten, hoch motivierten und engagierten Nachwuchskräften. Das betrifft sowohl das Handwerk, die Industrie und die Beratung/Planung/Bauüberwachung. Hier besteht nach aus meiner Überzeugung gesamtgesellschaftlicher Handlungsbedarf. Denn der unaufhaltsam stattfindende Generationswechsel reißt jetzt schon zum Teil beträchtliche Löcher in die Personaldecke leistungsfähiger Unternehmen.

Abrundend noch ein Aufruf! Gebäudetechnik erfordert – wie unser Lieblingsspielzeug – eine regelmäßige Wartung! Seien wir dafür zukünftig genauso sensibel, wie beim Lieblingsspielzeug!

Autor: Prof. Dr.-Ing. Mario Reichel, Professor an der Westsächsischen Hochschule Zwickau