Paul Scherrer Institut Zuerst wollte ich über die Technik reden Doch dies dürfte die meisten nicht Interessieren Das Raumklima interessiert wahrscheinlich die meisten mehr als Technik Deshalb habe ich folgende Themen gewählt Ralf Breitwieser Nukleare Energie und Sicherheit / 4301 Betriebsgruppe (AHL) Lüftungsanlagen Hotlabor

Themenübersicht Schematischer Aufbau der Hotlaborlüftung Wozu brauchen wir eine Lüftung Schematischer Aufbau der Hotlaborlüftung Schematischer Aufbau einer Zuluftanlage und die mögliche Luftkonditionierung Raumtemperatur Regulierung Zonenregulierung + Referenzräume Thermische Behaglichkeit nach DIN 1946 Ausblick (Projekt Kühlung, Prozesskühlung) 1 Einleitung 2 grosses Schema klein 3 Optisch zeigen wie die Anlagen allgemein aufgebaut sind 4 einführung Regulierung verstehen 5 Gebäudegrundriss zeigen wie es im Hotlabor ist 6 an Hand Hx Diagramm probleme aufzeigen Alter und elektrische Aufnahmeleistung

Wozu brauchen wir eine Lüftung 1. Wir benötigen die Lüftung um die verbrauchte Luft kontinuierlich zu erneuern da ein Lüften über Fenster aus Sicherheitstechnischen Vorschriften nicht erlaubt ist. 2. Entstandene Säuredämpfe etc. in Kapellen und Gloveboxen kontrolliert abzuführen. 3. Das gesamte Gebäude in einem Unterdruck zu halten, gegenüber dem statischen Aussenluftdruck, damit aus dem Gebäude keine Kontamination nach Aussen gelangen kann. Dies soll meine Lüftung können, gleichbleibend das ganze Jahr 4. Bereitstellung der Raumtemperatur (Heizen und kühlen) und Raumluftfeuchte.

Schematischer Aufbau der Hotlaborlüftung Zuluft Anlagen Hotlabor Abluft Anlagen Filterbank Zellenabluft Filterbank Raumabluft Hotzellen - Gloveboxen - Kapellen - Ventilatoren Radiochemietrakt Radiochemie- Erweiterungstrakt Hotzellentrakt Hotzellentrakt- Aufstockung Inaktiv-Trakt Fortluft Anlagen Fortluftventilator A+ B Notfallventilator SCHauen wir uns das grosse Schema vereinfacht an Zuluftanlagen bringen die gewünschte Luft (TEMP und FEUCHTE) ins Gebäude ca. 50 % werden über Raumabluftkästen abgesaugt und gehen über die Raumabluft Filterbank Zur Fortluft Anlage Abluftbänke filtern die Luft damit keine Kontaminierten Staubpartikel das Gebäude verlassen Befördern die Abluft ins Freie über das Hochkamin und Sorgen für genügend Statischen Unterdruck im Gebäude

Schematischer Aufbau einer Zuluftanlage und die mögliche Luftkonditionierung Wärmerückgewinnung Vorfilter Feinfilter Vorwärmer Ventilator Druckregulierklappe Kühler Nachwärmer Dampfbefeuchter Druckklappe speziel bei uns für den Gebäudeunterdruck Luftbehandlung im Sommer (nur Kühlen) ohne Vorkühlung durch WRG Luftbehandlung im Winter (heizen und befeuchten)

Raumtemperatur Regulierung Beispiel einer Einzelraumregulierung an Hand der eigenen Wohnung oder Haus Beispiel einer Referenzraumregulierung an Hand der eigenen Wohnung oder Haus Die Regulierung im Hotlabor erfolgt über Referenzräume Die vorhandene Referenzraumregulierung (Zonenregulierung) ist in der kalten Jahreszeit relativ unproblematisch In der warmen Jahreszeit ist es mit unserer Anlage nicht oder kaum möglich in die Behaglichkeitszone zu kommen 1 Winter heizen ohne feuchte, Sommer kein kühlen oder feuchtigkeit möglich vorgäniges Beispiel wird noch schwieriger Ist im Hotlab so

Zonenregulierung + Referenzräume Hotlabor Geschosse Hotzellentrakt Obergeschoss Raum 323, ABL-Kanal OG RC-Trakt Aareseite Raum 202 RC-Trakt Waldseite Raum 208 RC-E Trakt Aareseite Raum 212a EG RC-E Trakt Waldseite Raum 215 Hotzellentrakt Seite Brugg Raum 304 Kurz die einzelnen Zonen erklären und Die Referenzräume für Temperatur und Feuchte Regelung. Dann Druckregelung RCE =212a,RC=209,Inaktiv=107,HZ=304, HZ-OG=322 Hotzellentrakt Seite Döttingen Raum 302 UG Inaktiv Trakt Raum 107/102 Keine Lüftung vorhanden

Thermische Behaglichkeit nach DIN 1946 Die individuelle, thermische Behaglichkeit ist jedoch von mehreren Zusätzlichen Faktoren abhängig: Raum blau/dunkel gestrichen wird als kühler empfunden als weiss/hell gestrichen Beim Blick aus dem Fenster bei Regen/ Schnee wird als kühler empfunden als bei Sonnenschein Folgende Betrachtung ohne internen Wärmequellen Behaglichkeitsfeld sitzend lieber obere Grenze, Arbeiten eher unten, SIA fängt bei 21°C schon an Im Winter heizen und Befeuchten kaum Problem Kühlen komme ich nicht ins Feld Höchstens weiter kühlen dann Nachwärmen geht nicht Solange wenig Beschwerden keine Änderung, ab 80% unzufrieden änderung Das war Versuch aufzuzeigen welche Probleme bei der Einhaltung RT und Feuchte vorhanden sind.

Ausblick (Projekt Kühlung, Prozesskühlung) Beide Kälteanlagen dürfen mit dem jetzigen Kältemittel noch bis Ende 2014 betrieben werden Ein Ersatz des Kältemittels würde einen Leistungsverlust von ca. 15% bringen Anlage auf dem Dach ist bereits 29 Jahre alt, die im OHLC 20 Jahre Wunschziel ist: Beide alten Anlagen in einer neuen Anlage zusammen zu führen Ein Prozesskühlwassernetz im Gebäude zu realisieren (Frischwasser- und Umluftkühlung) Die neue Anlage mit Freecooling für die Wintermonate aus zu rüsten Es wurden bereits 4 Lösungsvarianten erarbeitet

Lösungsvarianten Variante „Zwischenlösung“ (Var. 1 oder 2) Ersatz von Anlagenteilen Umrüstung auf FCKW freies Kältemittel Kein Klimakaltwassernetz für Labors, d.h. Prozesskühlung mittels Frischwasser und Splitklimageräte werden weiter betrieben Hoher Wartungs- und Reparaturaufwand Geringe Zuverlässigkeit Anlagenersatz zu einem späteren Zeitpunkt ! Kosten ca. 140 kFr. Variante „Anlagenersatz“ (Var. 3 oder 4) Kombinierte Kälteerzeugung OHLC, OHLA und Prozesskühlung Prozesskühlung mit Freecooling dadurch jährliche Einsparung von 31MWh (Strom) bzw. 17kFr Frischwasserkosten Zuverlässiger Betrieb für eine weitere Periode von ca. 20 Jahren Deckt steigender Kühlbedarf der verschiedenen Labors Optional mit Eisspeicher (Energiebezug nachts, jedoch grösserer Bezug) Kosten ca. 800 kFr. Variante 1 oder 2 unterschied Dachanlage neu oder weg Variante 3 oder 4 alte Anlagenteile werden teilweise weiterverwendet

Alter und elektrische Aufnahmeleistung Alter der einzelnen Anlagen Die Zuluftanlagen für den Hotzellen-, Radiochemie- und Inaktivtrakt stammen aus dem Jahr 1964 Die Zuluftanlage für den Radiochemie Erweiterungstrakt wurde 1979 erneuert. Die Zuluftanlage für die Hotzellen Aufstockung wurde ca. 1984 erstellt. Installierte Elektrische Leistung Die elektrische Ventilatorenleistung der Zuluftanlagen beträgt ca. 80 KW Bald 50 jährig /32 jährig / 27 Jährig Bei Volllast im Sommer 425 KW/h Die elektrische Leistung der Fort- und Abluftventilatoren beträgt ca. 190 KW Die elektrische Leistung für die Erzeugung Gebäudekühlung beträgt ca. 125 KW Für Hilfsenergie wie z.B. Pumpen etc. werden ca. 30 KW benötigt