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Angenehm kühl auch an heißen Sommertagen, und das ganz ohne Klimaanlage: Diese Vision ist im LuMIT, dem Mitarbeiterzentrum für Work-Life-Management der BASF SE, Wirklichkeit geworden. Knauf Comfortboard 23 sorgt hier mithilfe des integrierten Latentwärmespeichers Micronal® PCM für stets komfortabel temperierte Innenräume.
Das LuMIT stellt in mehrerer Hinsicht ein bundesweites Novum dar. Die LUWOGE, das Wohnungsunternehmen der BASF SE, bündelt in dem Mitarbeiterzentrum für Work-Life-Management ein vielfältiges Angebot für die BASF-Mitarbeiter. In drei neuen Gebäuden direkt neben dem Werksgelände entstanden ca. 7.900 m² Nutzfläche für Kinderbetreuung, Sport und Gesundheitsförderung sowie Sozial- und Pflegeberatung. Allein die Zahl der Betreuungsmöglichkeiten für Mitarbeiterkinder im Alter von sechs Monaten bis drei Jahren in der Betriebskrippe LuKids erweitert sich damit von 70 auf 250 Krippenplätze.
Seine Größe, der vernetzte Ansatz und nicht zuletzt die mit einem Latentwärmespeicher kombinierte Gipsplatte Knauf Comfortboard 23, die das Raumklima der Kinderkrippe in Zusammenspiel mit geregelter Nachtlüftung komfortabel regelt, machen das neu errichtete Ensemble in Ludwigshafen bundesweit einzigartig.
Zwei der Neubauten, die von der Kinderkrippe genutzt werden, sind beinahe baugleich. Beide Gebäude haben identische Grundrisse und bieten mit je 824 m² Hauptnutzfläche Platz für sechs Gruppen mit je zehn Kindern. Der einzige Unterschied repräsentiert gleichzeitig das technische Highlight des Bauvorhabens. Während die Innenwände und Decken des einen Gebäudes in Trockenbauweise mit Standardbeplankungen versehen sind, kommt beim zweiten Gebäude das Knauf Comfortboard 23 zum Einsatz.
Sämtliche Deckenflächen der Gruppen- und Hauptaufenthalts- sowie Schlafräume und ein jeweils rund 1 m hoher Wandstreifen unterhalb dieser Decken sind mit der thermisch aktiven Gipsplatte beplankt. Nach außen hin ist diese von einer Standardlösung nicht zu unterscheiden. Doch hinter der Hülle verbirgt sich Micronal® PCM (PCM = Phase Change Material), ein Latentwärmespeicher, der selbstständig auf Temperaturänderungen reagiert und diese ausgleicht.
Kühlen nach dem Prinzip der Eiswürfel
„Micronal PCM besteht im Wesentlichen aus Paraffinwachs, das auf Temperaturveränderungen in etwa so reagiert wie ein Eiswürfel. Beim Schmelzen in einem Getränk nimmt er Wärme aus der Umgebung auf, beim Erstarren im Eisfach gibt er sie an die Umgebung ab. Während der Phasenumwandlung von fest zu flüssig und umgekehrt bleibt seine Temperatur konstant bei 0 °C. Diese in der Phasenumwandlung versteckt gespeicherte Wärme wird als latente Wärme bezeichnet“, erklärt Kresimir Cule, Produkt Manager Business Management Micronal PCM bei BASF SE.
Anders als der Eiswürfel schmilzt Micronal PCM allerdings nicht bei 0 °C, sondern erst, wenn die Raumtemperatur ca. 23 °C übersteigt, etwa aufgrund der Außentemperatur oder anderer Wärmequellen wie Leuchten, elektrischen Geräten oder der Energie, die der Mensch selbst ausstrahlt. Statt den Raum weiter aufzuheizen, wird die Umgebungstemperatur in den mit dem Comfortboard beplankten Decken und Wänden gespeichert. Die Raumtemperatur bleibt konstant.
Geringere Investitionskosten, weniger Wartung
Sinkt die Raumtemperatur – zum Beispiel in der Nacht – verfestigen sich die PCM-Perlen wieder und stehen dann für einen neuen Einsatz am nächsten Tag bereit. „Wir haben im Vorfeld der Bauarbeiten am LuMIT mithilfe einer thermodynamischen Simulation die Wirkungsweise von Micronal® PCM in einem Bürogebäude untersucht. Dabei sind wir zum Ergebnis gekommen, dass wir mit dem Comfortboard 23 und Nachtkühlung sowie entsprechendem Luftwechsel die Zahl der Tage deutlich reduzieren können, an denen wir mit Raumtemperaturen über 26 Grad rechnen müssen“, versichert Leif Kjöstvedt, Architekt und Mitarbeiter des mit dem Bau von LuMIT betrauten Generalunternehmens LUWOGE Consult GmbH.
Während ein normales Einfamilienhaus in der Regel nachts mithilfe geöffneter Fenster abgekühlt wird, benötige ein Bürogebäude mit entsprechenden Sicherheitsrisiken oft ein alternatives Kühlkonzept. Beispielsweise kann mit Hilfe einer Lüftungsanlage die kühle Nachtluft mechanisch ins Gebäude gebracht und so für Regeneration gesorgt werden. „Ein anderer Ansatz ist der, über aktive Kühle (beispielsweise durch Klimageräte) die Micronal® PCM-Kapseln wieder in den Ursprungszustand zu versetzen“, informiert Cule. „Trotz der dafür notwendigen Energie biete diese Variante im Vergleich zur regulären Kühlung während des Tages mehrere Vorteile. „Zum einen kann man die Kühldauer ausdehnen und so zeitkritische Spitzen vermeiden, kann die Geräte also geringer dimensionieren. Daraus resultieren niedrigere Investitions- und Wartungskosten“, so Kresimir Cule weiter. Da der Latentwärmespeicher in einem Bauprodukt integriert sei, das im LuMIT sowieso verarbeitet werden musste, sei mit dem Einbau auch arbeitstechnisch kein Mehraufwand verbunden, ergänzt Architekt Kjöstvedt.
Lebensdauer? Unendlich!
Die einzelnen Paraffinwachsperlen sind mit 3 bis 5 Mikrometer Größe rund 20- bis 40-mal kleiner als ein menschliches Haar dick ist und in dieser Form vollkommen unempfindlich. Paraffin reagiere mit nichts und paare sich auch mit nichts, versichert Cule. Zudem sei das Material beliebig lange nutzbar, „da Micronal PCM der höchsten Zyklenklasse A des RAL Gütezeichens für Latentwärmespeicher angehört. In Testverfahren haben wir den Latentwärmespeicher 10.000-mal kristallisiert und aufgeschmolzen und keinerlei Veränderung der Leistungsfähigkeit festgestellt. Ein weiterer Vorteil der Mikroverkapselung ist, dass das mit Micronal® PCM bestückte Comfortboard 23 wie jede andere Gipsplatte auch verarbeitet und genutzt werden kann. Sägen, bohren oder ähnliches stellt kein Problem dar, denn wie bei einer anderen Standardplatte auch bröselt an der bearbeiteten Stelle ein wenig Gipsstaub ab, mehr nicht“, erläutert der BASF Produktmanager.
Aus diesem Grund unterscheidet sich auch der Einbau der Platte nicht von anderen Gipsplatten. „Die Wände in der LuKids-Krippe setzen sich aus zweifach beplankten Metallständerkonstruktionen zusammen“, erläutert Wilke Pahl, Abteilungsleiter Trockenbau von Schmid Maler und Trockenbau GmbH & Co KG, und Projektleiter im Projekt LuKids. Als untere Lage dienen Knauf Bauplatten. Die obere Lage besteht in Teilbereichen aus 12,5 mm dicken Comfortboards 23, die mit Diamantschrauben befestigt wurden. Rund 850 m² Wandfläche wurden auf diese Weise konstruiert. Als Sonderanfertigung kamen Comfortboards außerdem als gelochte Akustikplatte zum Einsatz. „Auf rund 600 m² Deckenfläche wurden die Comfortboards in Form von akustisch wirksamen Lochplatten abgehängt, um neben dem Raumklima auch den Lärmpegel in den Räumen zu optimieren“, ergänzt Wilke Pahl. Damit die Verschraubungen nicht ausbrechen, bohrten die Trockenbauer die dort notwendigen Befestigungen vor.
Im Vorfeld hatten Experten genau berechnet, wie hoch der Anteil der Comfortboards 23 sein muss, um die Krippenräume optimal zu klimatisieren. „Im Regelfall muss diese Fläche identisch sein mit der Raumfläche. Dabei muss natürlich berücksichtigt werden, dass etwa akustisch wirksame Platten aufgrund des Lochanteils letztlich weniger Fläche ausmachen“, betont Architekt Kjöstvedt. Um den Wirkungsgrad und die Vorteile der klimatischen Optimierung mit Comfortboards auch langfristig berechnen zu können, ließ LUWOGE Consult im Gebäude zudem Regler und Testgeräte installieren und ein Monitoringsystem implementieren. Das Fraunhofer ISE in Freiburg wird die Messungen leiten und die Ergebnisse auswerten, damit die heutigen Highlights im LuMIT möglichst bald in anderen Bauvorhaben zum Alltag werden können.
