DE102007005870B4 - Wandelement - Google Patents

Abstract

Wandelement für einen Raum oder einen Raumteil, welches als Schallabsorber ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Konditionierung der Raumluft in wenigstens einem Teil des Wandelements Kühlelemente und mit diesen in Verbindung stehende, Raumluft führende Kanäle integriert sind, und dass die Kühlelemente mindestens teilweise von dem Absorber umhüllt sind und vor dem Absorber ein Lochblech vorgesehen ist, das mechanisch und thermisch mit den Kühlelementen in Verbindung steht.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Wandelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Durch die DE 202 21 176 U1 ist ein derartiges Wandelement bekannt.
• Die fortschreitende Verdichtung von Arbeitsplätzen z. B. in Großraum-Büros und Call-Centern (allgemein: offenen Bürolandschaften) auf immer geringeren Grundflächen S_G [m²] und mit immer weniger umbautem Raum V [m³] bringt für deren Hersteller und Betreiber eine grundsätzlich sehr attraktive Senkung der Investitions- und Betriebskosten. Bei Flächen-Kennzahlen

  

  von weniger als 10 (stellenweise nur noch 5) m² pro Arbeitsplatz (n) und Volumen-Kennzahlen K_v = V / n (2) von weniger als 30 (stellenweise nur noch 15) m³ pro Arbeitsplatz rücken die Nutzer mit allen ihren Emissionen und Emotionen derart eng zusammen, dass das stets vorhandene Aversions- und Aggressionspotential von individuell geprägten und selbstständig agierenden Nutzern (i. a. Arbeitnehmern) selbst unter günstigsten ergonomischen Bedingungen unvermeidbar ansteigt, und zwar fast unabhängig von deren Bildungsgrad, Ausbildung und Qualifikation. Damit sich die potentiellen Vorteile dieser konzentrierten Arbeitsplatzgestaltung unter den herrschenden ökonomischen Zwängen voll entfalten können, müssen alle sensorischen Einflüsse auf das Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit der Menschen bereits vom Raum her optimiert werden:
• (a) Optische Konditionierung des Raumes
• Einerseits wird vielfach eine offene, klar durchschaubare Arbeitsumgebung angestrebt, die die Zusammengehörigkeit einer Gruppe und ihre optische Kommunikation fördert. Andererseits muss das Ambiente eine gewisse Rückzugsmöglichkeit durch visuelle Abschirmungen ermöglichen. Statt geschlossener Trennwände und Türen haben sich hierfür Glassysteme als Raumteiler bewährt, die bereichsweise (arbeitsplatz-, aufenthalts- und nutzungsbezogen) abgedeckt, opak oder transluzent gemacht werden.
• (b) Akustische Konditionierung des Raumes
• Einerseits soll sich der Einzelne auch akustisch in eine solidarisch motivierte Gruppe eingebunden fühlen. Aber auch wenn das Arbeitsaufkommen (z. B. für gemeinsam zu realisierende Projekte) hoch ist, soll doch die Kommunikation zwischen zwei oder mehreren Gesprächspartnern, auch bei sehr vielen Telefonaten gleichzeitig, nicht durch hohe Geräuschpegel (bis über 80 dB (A)!) gestört werden. Auch muss das Ambiente eine gewisse Vertraulichkeit durch akustische Abschirmungen ermöglichen. Hierfür haben sich Schall dämpfende Maßnahmen an Decken und Wänden bewährt, auch in Form von (arbeitsplatz-, aufenthalts- und nutzungsbezogen zusätzlich eingebauten absorbierenden Stellwänden. Diese sollten allerdings, der Anforderung (a) folgend, die Sicht nicht zu stark behindern. Die notwendigen Pegelminderungen von bis zu 40 dB (A) zwischen benachbarten Arbeitsplätzen sind mit konventionellen Mitteln (porösen/faserigen Materialien) nach dem bisherigen Stand der Technik allerdings nicht zu erreichen. Diese können auch nicht verhindern, dass die allgemeine Stimmentfaltung unweigerlich wächst, wenn mehrere Nutzer gleichzeitig sprechen und kommunizieren.
• (c) Temperatur Konditionierung des Raumes
• Die lichttechnische und gerätetechnische Ausstattung derart gestalteter Arbeitsbereiche führt mit zunehmender Verdichtung nicht nur zu einer (mehr als n proportionalen) Erhöhung der emittierten Schallleistung, sondern auch zu einer (etwa n proportionalen) Erhöhung der Energiedichte der diversen Wärmequellen. Wenn man von einer zukünftig zu erwartenden Wärmeentwicklung (z. B. für eine Gebäudetiefe von 12 m) von W_L = 150 W für die Beleuchtung und W_A = 350 W für die diversen Arbeitsgeräte sowie W_M = 100 W für die Wärmeemission des Menschen selbst, jeweils pro Arbeitsplatz, und schließlich noch W_G = 50 W pro m² Grundfläche für die Wärmeeinstrahlung durch die äußere Gebäudehülle (bei typischer großflächiger Verglasung und üblichem Sonnenschutz an sonnigen Tagen) ausgeht, so muss man W_G mit einer spezifischen Wärme-Kennzahl

  

  von insgesamt etwa 170/110 W pro m² Grundfläche bzw. etwa 60/40 W pro m³ Raumvolumen (bei K_S = 5/10 m² pro Arbeitsplatz) rechnen. Solche Wärmelasten sind mit konventionellen Mitteln nur bei sehr hohem Aufwand oder/und erheblichen Einbußen bei anderen Komfort-Kriterien aus dem Raum abzuführen.
• (d) Lufthygienische Konditionierung des Raumes
• Außerdem nehmen auch die Staub- und chemischen Emissionen von Geräten und Menschen proportional mit der Belegungsdichte der Arbeitsräume zu. Neben einer ausreichenden Versorgung mit Frischluft und Sauerstoff gehört zu einer optimalen Konditionierung deshalb auch eine gewisse Reinhaltung der Luft mit Hilfe entsprechender Filtereinrichtungen sowie die Befeuchtung der Luft, um das Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit seiner Nutzer dauerhaft zu erhalten. Hier stehen das Bewusstsein der Beteiligten und geeignete Problemlösungen erst am Anfang.
• Die Konditionierung des Raumes für alle 4 hier angesprochenen Sinne (Sehen, Hören, Fühlen und Riechen) kann prinzipiell mit separaten Bauteilen erreicht werden:
• (A) Glas-Systemwände
• Die noch verbreitet anzutreffenden Gipskarton-Ständerwände, wie sie für die Zellen-Bauweise im Bürobereich üblich waren, lassen sich optisch attraktiv durch sehr flexibel einsetzbare Wandsysteme aus Glas ersetzen, siehe 1.
• (B) Breitband-Kompaktabsorber
• Die früher in etwas anspruchsvolleren Arbeits- und Versammlungsräumen überall anzutreffenden ganzflächig abgehängten Mineralfaser-Unterdecken, großflächig absorbierende Wand-Verkleidungen, dicke Vorhänge, Teppiche und Polsterungen der Möbel sind heute auch und gerade aus dem hochwertigen Innenausbau aus verschiedenen Gründen eliminiert worden.
• (C) Klimaanlagen
• Als sehr leistungsfähiges Kühlsystem haben sich abgehängte Metall-Unterdecken bewährt, an deren Rückseite von zentral bereitgestelltem Kühlwasser durchströmte Metall-Mäander etwa 50 bis 60% ihrer Fläche belegen, siehe 2. Wenn man zusätzlich zentral bereitgestellte Kühl- und Frischluft in den Decken-Hohlraum führt und gemäß 3 durch eine gleichmäßige Perforation der Restfläche, also entsprechend etwa 40 bis 50% der Grund- oder Deckenfläche, in den Raum strömen lässt, dann kann dieses kombinierte Lüftungs- und Kühlsystem die klimatischen Anforderungen allerdings nur bei nicht zu hoher Belegungsdichte optimal erfüllen: Mit einer Kühlleistung von maximal 80 bis 90 W pro m² Grundfläche kann so nach Gl. (3) gerade einmal der Wärmeeintrag K_W,S einer Belegung mit etwa 20 m² pro Arbeitsplatz abgeführt werden. Ihre akustische Wirksamkeit ist ebenfalls sehr begrenzt: Selbst wenn man ihre Perforation z. B. rückseitig mit einem Vlies oder anderem porösen/faserigen Material belegt, so lasst sich damit kein hinreichend stark und breitbandig wirksamer Schallabsorber generieren, zumal dieser nur auf einem Teil der Fläche, nämlich 40 bis 50%, aktiviert werden kann.
• Es versteht sich von selbst, dass Beton-Kühldecken nach 4, in denen zentral bereitgestelltes Kühlmittel zirkuliert, mit einer Kühlleistung von nur etwa 30 W pro m² Grundfläche die zukünftigen klimatischen Anforderungen erst recht nicht allein erfüllen können. Auch wenn man versuchte, den derart gewachsenen Wärmeeintrag mit bloßen Lüftungsanlagen nach 5 aus dem Raum abzuführen, gelänge dies nur mit Luftwechseln, die weit über dem Sechsfachen des Raumvolumens pro Stunde (entsprechend etwa nur 80 bis 90 W pro m² Grundfläche) lägen.
• Kompakte, separat aufzustellende Kühl Aggregate, die man gern, wie in 6 als „Klimatruhen” in der Nähe von Arbeitsplätzen installieren würde, können es zwar mit entsprechend hohem Lufttransport und leistungsfähigen Wärmetauschern auf mehrere kW pro Gerät bringen. Sie entsprechen aber in keiner Weise den anderen sensuellen Anforderungen an hochwertige Aufenthaltsräume. Zugerscheinungen und Lärmbelastungen sind damit unvermeidlich verbunden.
• Zusammenfassend kann man über alle konventionellen Kühlsysteme sagen, dass sie selbst bei sorgfältiger Ausführung
• – die zukünftig nach (c) erforderlichen Kühlleistungen z. B. für Arbeitsplätze in „flächenoptimierten” Büroräumen nicht erbringen können,
• – bei den insbesondere in hochwertigen Hausinstallationen mit ihnen verbundenen Investitions-, Betriebs- und Wartungskosten aus den üblicherweise noch bereitgestellten Baubudgets nicht mehr finanzierbar sind,
• – nach dem heutigen Stand der Technik in keinem Falle alle oben unter (a) bis (d) beschriebenen sensorischen Anforderungen gleichzeitig erfüllen können.
• In den 1 bis 6 ist der Stand der Technik, dargestellt. 1 zeigt eine Systemwand mit üblichen Wandplatten, z. B. beschichteten Holzplatten. 2 zeigt eine abgehängte Unterdecke die mit Kältestrahlung arbeitet. 3 zeigt einen Betonmassenspeicher mit Kältestrahlung. 5 zeigt ein luftbasierendes Kühlsystem mit Luftkanälen und Drallauslässen für eine konditionierte Zuluft. 6 zeigt ein Split-System bzw. Kompaktsystem mit einem im Raum befindlichen Klimagerät.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von der DE 202 21 176 U1 , ein Wandelement bereitzustellen, dass eine besonders hohe Schallabsorption und eine hohe Kühlleistung bei geringer Luftströmungsgeschwindigkeit aufweist
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
• 7 zeigt die Ansicht einer Systemwand mit integriertem Wandelement (1). Unten und oben sind die Luftschlitze (2 und 3) erkennbar, durch welche am Boden Luft aus dem Raum angesaugt bzw. an der Decke ausgeblasen werden kann.
• Die Schnittzeichnungen in 8a–d und 9a–e veranschaulichen die Zusammensetzung und Funktionsweise des erfindungsgemäßen Wandelements:
• Bezugszeichenliste

1

Multi-sensuell wirksames Wandelement nach Anspruch 1, welches sich vollständig in die vorgegebenen Abmessungen der benachbarten Standard-Wandelemente einpassen lässt, ohne dass es das Erscheinungsbild der Systemwand negativ verändert oder gar zusätzlichen Raum beansprucht,

2

Luftschlitz, durch welchen Raumluft am Boden angesaugt werden kann,

3

Luftschlitz, durch welchen gekühlte Luft unter der Decke in den Raum ausgeblasen werden kann,

4

marktgängiger schallgedämpfter Ventilator („Walzen-Lüfter”), der die warme Raumluft vom Boden her gleichmäßig über der ganzen Breite des Elementes (1) ansaugt und in den Hohlraum des erfindungsgemäßen Bauteils fördert,

5

marktgängiges Luftfilter zur Entstaubung und Reinigung der Raumluft,

6

Lochblech, wie es von marktgängigen Abdeckungen vor Schall absorbierenden porösen/faserigen Materialien nach bekannt ist,

7

marktgängiges mäanderförmig an der Rückseite des Lochbleches (6) befestigtes Kühlelement,

8

Stutzen zum Anschluss des Kühlelementes (7) an einen zentralen Kühlmittel-Kreislauf,

9

innerer Luftkanal, in dem die Luft geführt und auf ihrem Weg von unten nach oben kontinuierlich gekühlt wird,

10

Austritt von gereinigter, aber nur unvollständig gekühlter Luft durch das Lochblech (6) in den Raum,

11

Austritt von gereinigter und vollständig gekühlter Luft durch ein marktgängiges Lüftungsgitter,

12

marktgängiger Verbundplatten-Resonator nach mit einer 1 bis 2 mm starken Stahlplatte als Schwingblech und einem porösen/faserigen Material als Federelement,

13

poröses/faseriges Material als Schallabsorber mit geeignetem Strömungswiderstand nach,

14

gegebenenfalls (bevorzugt vorderseitig) am Lochblech (6) aufkaschiertes Vlies mit geringem oder an den Schallabsorber angepasstem Strömungswiderstand,

15

Rückwand, gegebenenfalls Trennwand zweier Rücken an Rücken angeordneter erfindungsgemäßer Bauteile,

16

marktgängiges Aluminium-Profil zur Aufnahme der marktgängigen ebenso wie der erfindungsgemäßen Bauelemente der Systemwand,

17

Boden des multi-sensuell zu konditionierenden Raumes,

18

Decke des multi-sensuell zu konditionierenden Raumes.

• Durch diese Anordnung entsteht ein kompaktes Bauteil, welches die Eigenschaften eines Hochleistungs-Kühl-Aggregates nach 6 und eines Hochleistungs-Schall-Absorbers nach den Anforderungen (b) bis (c) voll entsprechend kombiniert, damit viel aufwändigere und teurere Luft führende, Schall absorbierende Kühldecken nach 3 ersetzt und auch die hygienische Aufgabe (d) erledigt, ohne dass es die bei Architekten und Betreibern oft ganz im Vordergrund stehenden visuellen Anforderungen (a) in irgendeiner Weise verletzt – eben ein optimales Wandelement zur multi-sensuellen Konditionierung von dicht besetzten Räumen.
• Standen bisher alle nach dem Stande der Technik Schall absorbierenden Maßnahmen im schlechten Ruf, die Innenarchitektur des Raumes zu verschandeln, die thermische Bauteilaktivierung durch ihre gleichzeitig Wärme isolierende Wirkung zu behindern und die Ausbaukosten (für eine Nebensächlichkeit) unnötig zu erhöhen, so birgt der erfindungsgemäß vielfältig ausgestattete und von der Raumluft durchströmte Breitband-Kompaktabsorber erstmalig die Chance, in einem Wandelement – ohne zusätzlichen Raumbedarf – alle bisher ungelösten bauphysikalischen Schattenseiten stark verdichteter Arbeitsplätze zu beseitigen.
• Das erfindungsgemäße Wandelement (7) weist einen sehr hohen schalltechnischen und wärmetechnischen Wirkungsgrad, bezogen auf seine Bauteiloberfläche, auf. Sein Energiebedarf ist, gemessen an seiner Kühlleistung, sehr gering. Die Strömungsverluste betragen nur maximal 10%. Erfahrungen beim Einsatz entsprechender Schallabsorber-Module in konkreten Neubau- und Sanierungsprojekten haben ergeben, dass man mit ca. 3 bis 5 m² dieser Absorber pro Arbeitsplatz bereits eine sehr gute raumakustische Konditionierung kommunikationsintensiv genutzter Räume erreicht. Wenn man diesen schalltechnisch notwendigen Bedarf erfindungsgemäß in Glas-Systemwände integriert, kann man damit sehr gut gleichzeitig die unter (a) angesprochene erwünschte visuelle Abschirmung realisieren. Wenn man mit der Anordnung nach 7 bis 9 außerdem eine kältetechnische Wirksamkeit von etwa 500 bis 1000 W pro Element einstellen kann, dann sind also die harten Anforderungen (a) bis (c) voll erfüllt.
• Das Wandelement lässt niedrige Betriebs- und Wartungskosten erwarten. Es lässt sich ohne zusätzlichen Raumbedarf überall und flexibel, besonders preiswert aber in Systemwände integriert, installieren. Es lässt sich auch problemlos an zentrale Lüftungsanlagen, auch mit Beimischung von Frischluft in den Kühlkreislauf, anschließen, sofern das Gebäude bereits mit entsprechenden haustechnischen Anlagen ausgerüstet ist. Auch ein nachträglicher Einbau nach einer weiteren Verdichtung der Arbeitsplätze ist ohne weiteres möglich.

Claims (9)

1. Wandelement für einen Raum oder einen Raumteil, welches als Schallabsorber ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Konditionierung der Raumluft in wenigstens einem Teil des Wandelements Kühlelemente und mit diesen in Verbindung stehende, Raumluft führende Kanäle integriert sind, und dass die Kühlelemente mindestens teilweise von dem Absorber umhüllt sind und vor dem Absorber ein Lochblech vorgesehen ist, das mechanisch und thermisch mit den Kühlelementen in Verbindung steht.
2. Wandelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Kühlelemente die Kanäle bilden.
3. Wandelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumluft in der Nähe des Bodens ansaugbar und/oder in der Nähe der Decke ausblasbar ist.
4. Wandelement nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zirkulation der Kühlluft durch Schwerkraft oder mit Hilfe von schallgedämpften Ventilatoren oder Walzenlüftern vorgesehen ist.
5. Wandelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Luftfilter vorgesehen sind.
6. Wandelement nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallabsorber zum Teil als sogenannter Verbundplatten-Resonator mit einer etwa 1–2 mm dicken Stahlplatte als Schwingblech und dahinter angeordneten etwa 100 mm dicken porösen oder faserigen Material als Federelement ausgebildet ist.
7. Wandelement nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallabsorber zum Teil als sogenannter Breitband-Kompaktabsorber mit einer etwa 30 mm dicken porösen oder faserigen Schicht vor einem etwa 70 mm dicken Verbundplatten-Resonator ausgebildet ist.
8. Wandelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem Lochblech ein Vlies mit geringem, oder an den Schallabsorber angepassten, Strömungswiderstand aufkaschiert oder angebracht ist.
9. Wandelement nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass an den Kühlelementen Anschlüsse oder Versorgungsleitungen zum Anschluss an eine zentrale Kühlmittelversorgung vorgesehen sind.

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