Technik einer Kühldecke

Wodurch zeichnet sich eine Kühldecke aus? Was sind die technischen Hintergründe?

Strahlungskühlung- und Heizung

Der Wärmeaustausch zwischen Personen und ihrer Umgebung beruht auf drei unterschiedlichen physikalischen Effekten: dem konvektiven Wärmeübergang, dem Strahlungswärmeübergang und der Verdunstung. Für die konvektive Wärmeabgabe des Menschen sind die Lufttemperatur und die Luftgeschwindigkeit von Bedeutung.

Der Strahlungswärmeübergang wird von den Temperaturen der die Person umgebenden Umschließungsflächen bestimmt. Die Verdunstungswärmeabgabe ist von der Raumluftfeuchtigkeit abhängig. Natürlich beeinflusst auch die Bekleidung den Wärmeaustausch zwischen Mensch und Umgebung.

Je nach Lufttemperatur und -geschwindigkeit, Umschließungsflächentemperaturen und der köperlichen und geistigen Aktivität des Menschen verschieben sich die Anteile der einzelnen Effekte an der gesamten Wärmeabgabe.

In der traditonellen Klimatechnik werden Anlagen installiert, die die Temperatur und Geschwindigkeit der Raumluft beeinflussen, wobei die Temperaturen der Umschließungsflächen sekundär betrachtet wird. Im Gegensatz dazu wird bei der Strahlungskühlung und Strahlungsheizung gezielt die Temperaturen der Raumumschließungsflächen verändert, um für das richtige Maß an Wärmeübergang zwischne Person und seiner Umgebung zu sorgen.

Kühldecke

In gewerblichen Räumen wie Büros, Veranstaltungs- und Versammlungsräumen, Verkaufs- und Präsentationshäusern, Funktionsräumen in Krankenhäusern usw. sind meistens abgehängte Zwischendecken zur Raumverkleidung eingebaut. Deckensegel helfen dabei, verschiedene Deckensysteme mit wasserdurchströmten Rohrregistern wärmeleitend zu kombinieren.

Je nach gewählter Wassertemperatur kann mit dieser Technik gekühlt oder geheizt werden. Außerdem erfüllen unsere Deckensysteme ästhetische, raumakustische und lichttechnische Funktionen.
Die Oberflächentemperatur der Kühldecke wird mittels Wasser einige Grad unter die Raumtemperatur abgesenkt.

Strahlungswärme-austausch

Durch Strahlungswärmeaustausch mit der Decke kühlen sich auch die Raumumschließungsflächen ab. Alle im Raum befindlichen Wärmequellen geben ihre überschüssige Wärme direkt per Strahlung und indirekt auch über freie Konvektion an die Umschliessungsflächen des Raumes ab. Herkömmliche luftgestützte Klimaanlagen arbeiten mit erzwungener Konvektion, die beim Menschen leicht Zugerscheinungen auslösen können. Bei Kühldecken, in weitgehend geschlossener Bauweise, beträgt der Anteil an Strahlungswärmeaustausch mehr als 60% der Gesamtleistung.

Behaglichkeit

Kühldecke Behaglichkeit
Normalisierte Relation zwischen Raumtemperatur und Leistungsfähigkeit in Räumen (Seppänen et al., 2006)

In modern eingerichteten Büroräumen entstehen trotz optimaler Bautechnik durch innere und äußere Wärmequellen Raumtemperaturen von über 26°C an oftmals mehr als 400 Arbeitsstunden im Jahr. Nach wissenschaftlichen Erkenntnissen reduziert sich die Leistungsfähigkeit eines Mitarbeiters auf bis zu 75%, sobald ein Raum zu kalt oder zu warm ist.

Kühldecken und geeignete Raumlüftung schaffen ein angenehmes Raumklima, in dem Wärme völlig zugfrei und geräuschlos nach dem Strahlungsprinzip abgeführt und die erforderliche Frischluftmenge je nach den Bedürfnissen, mechanisch oder natürlich dem Raum zugeführt wird. Die Arbeitsproduktivität steigt, weil das menschliche Befinden nicht mehr gestört ist.Die Wirtschaftlichkeit der erforderlichen Investition kann in einer Kosten/Nutzen Analyse nachgewiesen werden.

Schon bei einer geringen Steigerung der geistigen Leistungsfähigkeit können sich die Investitionskosten schon innerhalb eines Jahres amortisieren. Bei mehr Zufriedenheit mit den arbeitsklimatischen Bedingungen verringerte sich unter Kühldecken auch die Fehlzeiten der Mitarbeiter.

Keine Luftströmung

covid Klimaanlage
Partikelströmung von Viren mit einer Klimaanlage (Quelle und weitere Infos: El Pais)

Luftgeführte Klimaanlagen haben zum Nachteil, dass ein unangenehmer Luftzug entstehen kann. Ein weiterer Nachteil bei Klimaanlagen ist, dass diese Partikel und Aerosole transportieren können. 

Die Grafik zeigt einen tatsächlichen Fall aus China, welcher die Verbreitung einer COVID-19-Infektion beschreibt. Alle Tische hatten einen ausreichenden Abstand, sodass eine tischübergreifende Infizierung verhindert wird. Patient 0 hatte mehrere Personen am eigenen Tisch infiziert, jedoch auch Personen an benachbarten Tischen. Es wird davon ausgegangen, dass durch die Klimaanlage und dadurch entstandenen Luftströmungen die Aerosole (Viren) weiter durch die Luft transportiert wurden.

Deckenkühlungen beruhen nicht auf dem Prinzip des Luftaustausches bzw. der Luftumwälzung, weshalb keine Partikel oder Aerosole durch die Wärme/Kühlungssystemee transportiert werden.

 

Bautechnische Vorteile

Gebäudetechnische Vorteile