Licht, Luft und Wärme: Konzept für neue Arbeitsformen am ... · Der Neubau wurde unter dem...

8. Herbstseminar 2002

Dipl. Ing. Adrian Schnidrig Produktionsleiter Schreinerei Schnidrig, Visp

Dipl. Ing. Ernst Hächler Leiter Fachbereich HLK Suiselectra Ingenieurunter-nehmung AG, Basel

Licht, Luft und Wärme: Konzept für neue Arbeits formen am Beispiel der Schreinerei Schnidrig, VS

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Licht, Luft und Wärme: Konzept für neue Arbeitsformen am Beispiel der Schreinerei Schnidrig, VS


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Licht, Luft und Wärme: Konzept für neue Ar-beitsformen am Beispiel der Schreinerei Schnidrig, VS

menten.

Teil 1: Konzept und Betriebserfahrungen 1.1 Firma Die Firma Schreinerei Schnidrig ist ein Unternehmen von mittlerer Grösse und beschäftigt zur Zeit 27 MitarbeiterInnen. Die Produktion ist technisch sehr gut ausgestattet. Die Arbeit besteht aus dem Entwerfen und Herstellen von Einzelmöbel, anspruchsvolle Holzverarbeitung für den gehobenen Innenausbau sowie das Herstellen von Türen, Fenster und Akustikele

Bild 1:Schreinerei Schnidrig, Industrie West, 3930 Visp, www.schreinerei-schnidrig.ch

1.2 Konzept Neubau Der Neubau wurde unter dem Konzept „innovativer Holzbau“ gestaltet. 5 Architekten, 4 Holz-ingenieure und Haustechnik Ingenieur entwickelten gemeinsam mit der Firma Schreinerei Schnidrig (Bauherrschaft) in moderierten Workshops das Konzept für den Neubau. Zum einen war das Ziel, Form und Funktion von Beginn an gemeinsam zu entwickeln. Zum anderen sollte bei der Konstruktion des Neubaus der ökologische Gedanke im Vordergrund stehen. Dazu gehörten folgende Schwerpunkte: Natürliches Licht, natürliche Belüftung, Pro-zesswärme und nachhaltiges Bauen. Diese Ziele sollten schlussendlich vor allem auch dem einzelnen Mitarbeiter ein optimales und angenehmes Arbeitsumfeld schaffen. Die Zusammenarbeit mit dem Planungsteam war sehr spannend und innovativ, aber zum Teil war es sehr zeitaufwendig.

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2. Gebäude 2.1 Gebäudedaten Grundfläche: 36.5 x 74 m Hallenhöhe: 6m Oblichthöhe: 8m Rauminhalt nach SIA: 15025 m3 Verbaute Holz: 520m3 Holzbau Grosse Spannweiten überbrücken mit möglichst filigranen Tragkonstruktionen: So könnte der heutige moderne Ingenieurholzbau beschrieben werden. Hauptragsystem: Fachwerkträger in Eschenholz mit eingeleimten Gewindestangen im Raster von 13.2m (GSA steht für Gewindestangen-Anker-System. Es handelt sich dabei um eine Verbindung im Holzbau, welche mittels im Holz eingeleimter Gewindestangen Beanspruchun-gen wie Biegemomente, Zug-, Druck- und Querkräfte übertragen kann. In Zusammenarbeit mit Prof. Ernst Gehri, ETH Zürich, der Firma Astorit in Einsiedeln sowie der neuen Holzbau in Lungern wurde der GSA Anker zur konkreten Anwendung im Holzbau weiterentwickelt. Durch Versuche bei der n’H in Lungern ist bekannt das die Anschlusskräfte über GSA Anker im Eschenholz gegenüber dem Fichtenholz um etwa 60% höher sind). Sekundärtragsystem ist eine Entwicklung zusammen mit der Holzbau AG Mörel von Brett-schichtholz in Buche – Fichte – Buche (Lotharholz), in Rasterlänge von 13.2m und Rasterbrei-te von 2,2m



2.2 Licht, natürliches Licht Die Anforderung war so viel natürliches Licht wie möglich zu nutzen, um damit die künstliche Beleuchtung auf ein Minimum zu reduzieren. Umgesetzt wurde dieses Konzept mit einem Glas / Holz-Bau als Fassade und mit einem zusätzlichen Oblicht. Das Gebäude besitzt zwei Hüllen. Die Glashülle bildet den Wärmeschutz. Die vorgehängte rohe Lärchenfassade dient als Sonnenschutz (Distanz und Winkel der Lamellen sind abhän-gig vom Sonnenverlauf) und als Witterungsschutz. Die Südfassade schirmt zu 95% die Sonneneinstrahlung im Gebäude ab. Das einzige Prob-lem ist, dass wir zur Zeit zu viel natürlicher Lichteinfall vom Oblicht haben, da es noch keine Beschattung gibt. (Verfärbungen am Holz und Blendeffekt) Im Durchschnitt brennt das künstliches Licht nur 20% und dies nur in einzelnen Sektoren. Die Arbeitsplätze wirken durch dieses transparente Gebäude sehr angenehm. 2.3 Luft, natürliche Lüftung Zielsetzung war keine Klimaanlage in der Produktion und im Büro, aber trotzdem ein ange-nehmes Klima zu schaffen. Im Rhonetal haben wir sehr viel Wind. Den Wind nutzen wir für die Auskühlung des Gebäu-des. Eine automatische Steuerung öffnet und schliesst die Fenster abhängig von Temperatur, Wind und Regen. Das Gebäude wurde der optimalen Windrichtung ausgerichtet. Es wurde ein Konzept gewählt, bei dem die Produktion vollautomatisch gesteuert wird, mit der Möglichkeit manuell einzugreifen. Die Arbeitsplätze im Büro werden nur ausserhalb der Arbeitszeit auto-matisch gesteuert. Tagsüber soll jeder Mitarbeiter nach seinen eigenen Bedürfnissen lüften. Die Nachtauskühlung im Sommer ermöglicht tagsüber im Gebäude ein angenehmes Klima.

Bild 2 :Oblichtfenster

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2.4 Wärme, Prozesswärme Es ist naheliegend, dass eine Schreinerei eine Holzfeuerung mit Restholz für die Erwärmung des Gebäudes im Winter betreibt. Zusätzlich versorgen wir 4 Maschinen mit Prozesswärme und erzeugen Wärme für das Warmwasser. Die Holzheizung lauft das ganze Jahr und versorgt die Maschinen mit einer Vorlauftemperatur von 90°C. Zurzeit wird eine Lösung erarbeitet, wie die überschüssige Energie (Sommerbetrieb ausser-halb der Arbeitszeit), sinnvoll verwertet werden kann (Fernwärme) Bild 3: Maschinen: Farbnebelabsaugung, Vakuumtrockner, Massivholzpresse, Furnierpresse



Licht, Luft und Wärme: Konzept für neue Ar-beitsformen am Beispiel der Schreinerei Schnidrig, VS

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Teil 2: Die Umsetzung 1. Firma Die Firma Suiselectra Ingenieurunternehmung AG ist ein selbständiges und unabhängiges Ingenieurbüro mit Sitz in Basel das zu 100 % den leitenden Angestellten gehört. Das Tätigkeitsgebiet ist Gesamtplaner für technische Ausrüstungen mit Schwerpunkt Gebäude-technik und den Fachbereichen Heizung, Lüftung, Klima, Sanitär, Elektro, Automation, MSR, sowie Betriebsplanung und Logistik. Der Personalbestand umfasst 26 Mitarbeiter. 2. Aufgabe Energiekonzept für Wärme, Beleuchtung und Belüftung sowie die Planung der Heizung und Lüftung. 3. Anforderungen 3.1 Licht

Möglichst viel Tageslicht, aber kein direktes Licht, wegen Beschädigung der Holzober-fläche.

3.2 Heizung, Wärme

Kleiner Wärmebedarf, gute Isolation

Nutzung der Holzabfälle zur Wärmeerzeugung

Prozesswärme Substitution: Statt Elektro Erzeugung der Prozesswärme für Trocknung, Spritzwärme und Pressen mit Abfallholz

3.3 Lüftung Klima Ziel: Kein Hitzestau im Sommer in Büro + Produktion

Keine Klimaanlage

Nutzung des Windes im Rhonetal, Richtung Ost-West

Die grossen Fensterflächen optimal nutzen

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4. Die Lösung 4.1 Beleuchtung, Tageslicht Innenzone Grobberechnung bei verschiedenen Fensteranordnungen, wieviel Fensterfläche ist notwendig. Mittlere Beleuchtungsstärken auf der Arbeitsfläche von 400 Lux. Minergiestandard 380/4 soll erreicht werden. Spez.-Leistung (gemäss 380.4) 6,7W/m2 Nach gemeinsamer Festlegung der Fenster mit Architekt und Bauherr wurde jeder Monat mit dem Berechnungsprogramm Relux Prof. Version 2.4 durchgerechnet. Die Resultate:

80% der Arbeitszeit ohne künstliche Beleuchtung. •

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Durch die Lamellen vor der Hallenverglasung resultiert ein angenehmes, blendfreies Ta-geslicht, das von den Mitarbeitern sehr geschätzt wird.

Unsere Empfehlungen:

Sonnenschutz der Oblichter gegen Süden, als Blendschutz und gegen direktes Sonnen-licht (wird noch montiert).

Aussenlamellen (Holz) mit Zwischenraum von mond. 40cm zwischen Lamelle + Fenster, um thermischen Auftrieb zu gewährleisten (kein Wärmestau).

Der Architekt hat dies als elegante Holzlamelle mit verschied. Nutzungswinkeln realisiert.

Bild 5: Schnitt Halle

Bild 4: Der Fassadenaufbau



4.2 Wärme, Heizung Die Wärmeerzeugung erfolgt über eine Holzschnitzelfeuerungsanlage mit einer Nennwärme-leistung von 250kW, mit angebautem Flugascheabscheider, automatische Ascheaustragung, einer automatischen Beschickungsanlage, sowie eines Abgasventilators und einer kompletten Schalltschutzverschalung. Das zu verbrennende Restholz lagert in einem Schnitzelsilo, welches sich im Erdgeschoss direkt über der Heizzentrale befindet. Die Kessel- und Heizgruppenregulierung erfolgt über eine witterungsgeführte Vorlauftempera-turregelung. Die Wärmeversorgung erfolgt in drei Heizgruppen.

Farbnebel-Absaugung

72 kW

HeizungBüro

20 kW

Vakuum-trocknung

10 kW

HeizungProduktion

70 kW

Furnier-presse36 kW

Massivholz-presse36 kW

Holzschnitzel-kessel

Wärme Total 244 kW

Heizleistungen: • Gruppe Raumheizung 20kW

• Gruppe Beheizung Halle 70kW (netto, abzüglich Fremdwärme)

• Gruppe Prozesswärme 154kW Die Abwärme der Holzbearbeitungsmaschinen macht etwa 50% des gesamten Wärmeverlus-tes in der Werkhalle aus. Die Abwärme der Spanabsaugungsluft wird rückgewonnen durch Filtrierung und Rückführung der warmen Luft in die Halle. 4.3 Heizenergiebedarf mit Abfallholz 4.3.1 Energieverbrauch total, geschätzt 563'000 kWh/Jahr* (Abfall-Holzverbrauch) 4.3.2 Heizung für Produktion + Büros 100'100 kWh/Jahr 4.3.3 Prozesswärme für Pressen, Spritzerei, Trocknung 350'000 kWh/Jahr 4.3.4 Substituierte Elektrowärme, geschätzt 200'000 kWh/Jahr 4.3.5 Verluste (Feuerung, Heizkessel) 113'000 kWh/Jahr 4.3.6 Effektiv verbrauchtes Restholz im 1. Jahr 410,28m2, dies entspricht (410.28 x 1400) 574'400 kWh/Jahr * 102 % gegenüber Schätzung

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VerlusteFeuerung

VerlusteSystem

Raumheizung

Substitution Elektroenergie

113 MWh

150 MWh

200 MWh

100 MWh

Prozess

410m3

Abfallholzentspricht563MWh

4.4 Lüftung / Klima / Regulierte Fensterlüftung 4.4.1 Einleitung Grosse Glasflächen, Leichtbauweise in Holz und grosse Wärmeabgabe der Maschinen erge-ben im Sommer einen grossen Fremdwärmeanfall. Unsere Strategie:

Keine Klimatisierung und keine künstliche Belüftung •

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Nutzung der internen Thermik und des örtlichen Windanfalls (Ost/West)

deshalb: Regulierte Fensterlüftung

Reduktion des Fremdwärmeanfalls durch Sonnenschutz (aussenliegende Lamellen) und Späneabsaugluft im Sommer direkt nach aussen.



4.4.2 Die kontrollierte Fensterlüftung Die Funktion Die Produktionshalle mit Büroteil der Schreinerei Schnidrig in Visp wird über natürliche Lüf-tung mit Frischluft versorgt. Des weiteren ist eine Abfuhr der Wärmelasten durch die Produkti-onsmaschinen im Sommer und eine Abkühlung der Produktionshalle über Nacht zu gewähr-leisten (Nachtauskühlung). Regulierung in zwei Hauptgruppen Die kontrollierte Lüftung ist in zwei Hauptgruppen unterteilt, die zeitlich unabhängig voneinan-der gesteuert und überwacht werden. Hauptgruppen 1. Hallenbelüftung 2. Bürobelüftung Betriebsarten der kontrollierten Belüftung Die Belüftung ist in 4 verschiedene Betriebsarten unterteilt: • Sommerbetrieb

• Winterbetrieb

• Nachtauskühlung / Morgenfrischluft

• Brandfall

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Sicherheitsschaltung Bei starkem Wind und/oder bei Regen schliessen die Fenster automatisch und öffnen wieder bei gutem Wetter. Schreinerei-Halle Regelungs-Strategie der Raumtemperaturen Sommerbetrieb Tag

p.

Oblichter Wi

2 Oblicht OG Nord

12 Oblicht+ Fenster

EG Süd, 4 Fenster

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26

30

34

27

0

OG Süd, 2Oblicht

OG Nord, 2 Oblicht

OG Süd, +2 Oblicht

OG Nord, 2 oblicht

OG Süd + Nord, 12 Oblicht

EG Nord, 4 Fenster

Fenster-Öffnungs-Fläche 100 %

Rau

mte

m

33

32

31

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28

Fenster

nterbetrieb Tag: Intervall-Lüftung mit Zeitlüftung (2 Min.) von Hand.



Nachtauskühlung Wenn im Sommer die Raumtemperatur über 23°C steigt, werden ab 20.00h bei ∆t = (tR-tA) =3°C die Fenster geöffnet (100%). Bei Zieltemperatur = 19°C, Fenster ZU. Morning fresh-air 6.30 bis 07.00 (Montag – Freitag) Temperatur 10°C oder wärmer 30 Min. Temperatur < 10°C 15 Min. Das ganze System wird rechnergestützt mit einem PC reguliert und kontrolliert.

AG

Ringstrasse 35D 7000 ChurTel.: 081 286 94 24Fax.: 081 286 94 34

E-Mail: [email protected]

Rauchabzugs- und Lüftungssysteme

Gruppe 1 VCD 20-350/ l= 0.5A24V, an VCR 1 3 Büros OG

1.1.2 1.1.31.1.1

Gruppe 2 VCD 20-350/ l= 0.5A24V, an VCR 1 Personalraum OG

1.2.1 1.2.2 1.2.3

Gruppe 3 VCD 20-350/ l= 0.5A24V, an VCR 1 3 Büros EG

1.3.1 1.3.2 1.3.3

Gruppe 5 VCD 20-350/ l= 0.5A24V/230V NT, an VCR 1 Grossbüro EG

1.5.1 1.5.2

NTNT

1.5.3

NT

Gruppe 6 2 x VCD 20-350/ l= 0.5A24V/230V NT, an VCR 1 Durchlüftung OG

1.6.1

NT

230V 10A3 x 1,5 ∅ 230 V

LON Bus

ControllerVCR1004/1

VLF 10 -R-4 Ebene 1 Büro 1-3 Gr.1.3Büro EG Ebene 2 Grossraumbüro Gr. 1.5 Ebene 3 Zentral ZU VRC 1 Ebene 4 Zentral ZU VRC 1

Tem 2 LON RTR Mitte Treppenhaus

ϑ

2 x 1.0 ∅

2 x 1.5 ∅

4 x 1.5 ∅ A.Z.N.PE

4 x 1.0 ∅

4 x 2 x 0.8 ∅

Bildschirm

Tastatur

Rechner mit Modem ISDN

Wetter mit Aussentemperatur

4 x 2 Cat. 5 (RJ 45)

ϑ

1 x 2 x 0,8 ∅ 24 V Speisung

LON

Bus

1 x 2 x 0,8 ∅ abgeschirmt


An VCR 2

LON Bus


3 x 1,5 ∅ 230 V

230V

10A

ISD

N-R

J45

Temp.1 aussen

CAT 5 Dose (RJ 45)

ACX 1 A

ACX 0,5 A ACX 0,5 A ACX 0,5 A

I - O Kontakte

1 x 2 x 0,8 ∅ Heizung

1 x 2 x 0,8 ∅

Sprinkler

max. 20 m

1 x 4 x 0,8 ∅

= No. Fenster= Gruppe= Controller

VLF 10 -R-4 Ebene 1 Büro 1-3 Gr.1.1Büro OG Ebene 2 Aufenthaltsraum Gr. 1.2/2.6 Ebene 3 Durchlüftung Gr. 1.6 Ebene 4 Oblichter Gr. 4.6 / 5.6

1 x 2 x 0,8 ∅

Lüftug Maschi.

2 x 4 x 0,8 ∅ LON Wetterstation

Nach Montage 18.06.2002 NF

Resumé

Das gewählte System funktioniert nach Angabe des Betreibers sehr gut. •

• Energie: Mit Abfallholz konnte wertvolle Elektroenergie substituiert werden. Dieses Abfallholz kann nicht mehr als Brennholz verkauft werden, sondern es müsste gegen Gebühr entsorgt werden. Es handelt sich deshalb um eine "Gratisenergie" analog Sonne und Wind. Unter diesem Aspekt kann man auch sagen: Die Schreinerei Schnidrig erfüllt nicht nur den "Minergie-Standard" sondern geht in Richtung Null-Energie-Haus.

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Licht, Luft und Wärme: Konzept für neue Arbeitsformen am ... · Der Neubau wurde unter dem...

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