Klima- und Lüftungsanlage, Flughafen Rhein-Main, Retailflächen

Neues Terminal A-Plus am Frankfurter Flughafen

Neue Retail-Flächen der Geb. Heinemann SE&Co.KG mit speziellem Klimatechnik-Konzept

Von Jahr zu Jahr steigen die Passagierzahlen am internationalen Flughafen in Frankfurt am Main. Um diesem kontinuierlichen Wachstum gerecht zu werden, entsteht am Terminal 1 die neue Abfertigungshalle A-Plus. Parallel zu den Schaltern der Luftfahrtgesellschaften sind hier auf einer Fläche von rund 10.000 m2 auch zahlreiche Ladengeschäfte vorgesehen. Eine besondere Herausforderung stellt die Klimatisierung der innen liegenden Retailflächen dar. Die Umsetzung einer Klimatisierung stellte Planer und Anlagenbauer jedoch vor eine kaum lösbare Aufgabe. Als eine überzeugendere und wirtschaftlich attraktivere Lösung erwies sich die Form einer Klimatisierung mit Split-Klimageräten über wassergekühlte Direkt-Verdampfersysteme.

Die Fraport AG, Betreibergesellschaft des internationalen Flughafens Frankfurt am Main, rechnet mit einem weiter steigenden Fluggastaufkommen in den kommenden Jahren. Gleichzeitig steigt damit die Notwendigkeit, die Infrastruktur und entsprechende Serviceangebote für die wachsenden Passagierzahlen bereit zu stellen. Zahlreiche Projekte sollen den zukünftigen Anforderungen im internationalen Flughafenbetrieb Rechnung tragen. Eines davon ist die Erweiterung des Terminal 1 nach Westen mit der Abfertigungshalle A-Plus. Der Neubau A-Plus umfasst dabei eine Gesamtfläche von über 185.000 m².

Die Fertigstellung der neuen Abfertigungshalle, die Anfang Juli zum Teil und ab Oktober 2012 komplett für den Publikumsverkehr geöffnet wird, bietet auf drei Ebenen Kapazitäten für bis zu sechs Millionen Passagiere pro Jahr. Insgesamt können hier gleichzeitig bis zu sieben Großraumflugzeuge wie beispielsweise der Airbus A380 an den Gates des neuen Flugsteigs andocken. Alternativ könnten auch bis zu 11 Kurzstreckenflugzeuge bedient werden. Jeweils eine der drei Ebenen ist für ankommende, abfliegende oder umsteigende Fluggäste vorgesehen. Für die bequeme und serviceorientierte Begleitung der Passagiere während ihres Aufenthalts steht ein Atrium als Marktplatz mit Geschäften, Restaurants und fünf Business-Lounges zur Verfügung.

Besondere Anforderungen an die Klimatechnik

Schon die ersten Entwürfe sahen ein innovatives Einzelhandels- und Gastronomiekonzept in Form von weitläufigen Marktplätzen auf den unterschiedlichen Ebenen vor. Auf den zur Verfügung stehenden rund 10.000 m² Verkaufsfläche wird den Passagieren ein Höchstmaß an Attraktivität und Verweilqualität geboten. Eine besondere Herausforderung stellen die hohen Wärmeeinträge, beispielsweise durch helle und freundliche Beleuchtungskonzepte, hohes Passagieraufkommen und den unmittelbaren Flugzeugverkehr dar, die eine kontinuierliche Klimatisierung der Retailflächen erforderlich machen.

„Die Aufgabenstellung für die Klimatechnik besteht in erster Linie darin, den Reisenden ein angenehmes Klima beim Einkauf vor oder nach dem Flug zu schaffen“, erklärten Rolf Wiesinger und Klaus Westermayer, die Geschäftsführer des Fachunternehmens W+W Kälte- und Klimaanlagebau GmbH und verantwortlich für Konzept, Planung und Realisierung dieses Projektes. „Dabei erfordern die abzuführenden Wärmelasten in den beiden großen Shops (Heinemann Duty Free) jeweils 200 kW Kühlleistung. In den beiden kleineren Shops betragen die abzuführenden Wärmelasten jeweils 50 kW Kühlleistung“, so Herr Wiesinger.

Ein Klima-Konzept ‚von der Stange’ war hier aufgrund der vorgegebenen Grundvoraussetzungen also nicht realisierbar. „Da sind dann schon etwas speziellere Lösungen gefragt“, so Herr Wiesinger weiter. Zum besseren Verständnis sei angemerkt, dass die übergeordnete Betreibergesellschaft - die Fraport AG - die Ladenflächen an die einzelnen Handelsketten und -gruppen vermietet und diesen die entsprechenden Rahmenbedingungen zur Verfügung stellt. Unter anderem sind diese Rahmenbedingungen durch architektonische und sicherheitsrelevante Gegebenheiten beeinflusst. So ist in diesem Gebäudeteil - wie im Übrigen in vielen anderen auf dem Frankfurter Flughafen - die Abführung der Wärmelasten an die Außenluft über Dach nicht möglich.

Vergleich unterschiedlicher Lösungsansätze

Die Grundlage für die Klimatisierung bildet stattdessen eine Bereitstellung von Kaltwasser durch die Betreibergesellschaft, das in einer Kältezentrale erzeugt und über ein Rohrleitungssystem zur Verfügung gestellt wird. Mit einer Vorlauftemperatur von 15° C und einer Rücklaufwassertemperatur von 19° C. Bei diesen für ein Kaltwassersystem hohen Temperaturen sowie der hohen Installationsdichte in der Zwischendecke war schnell klar, dass mit einer Wärmelast von 60 Watt/m2 eine Kühlung mit herkömmlichen Kaltwasserumlüftkühlern schon allein aus installationstechnischen Gründen nicht die optimale Lösung darstellte.

Deshalb wurde ein Lösungsansatz in Erwägung gezogen, dem eine Klimatisierung mit einem wassergekühlten Kaltwassersatz zugrunde lag. Parallel prüfte das ausführende Fachunternehmen eine weitere Variante und stellte beide Lösungsvorschläge in einem Investitions- und Betriebskostenvergleich gegenüber. Basis war hierbei ein Zeitraum von fünf Jahren unter der Annahme realistischer Betriebabläufe. Verglichen wurde dabei zwischen der Kaltwassersatzvariante eines bekannten Herstellers und einer Lösung mit wassergekühlten VRF-Direktverdampfungsmaschinen aus der City Multi Serie des Herstellers Mitsubishi Electric.

Wirtschaftliche VRF-Technologie

Im Ergebnis des Vergleichs schnitt das Direktverdampfersystem deutlich kostengünstiger ab. „Das liegt vor allem an den sehr viel geringeren Luftdurchsatzmengen und der damit verbunden niedrigeren Stromaufnahme sowohl der Kälteerzeuger als auch der Kanaleinbaugeräte bei identischer Kühlleistung aufgrund des geringeren Luftumsatzes mit noch besserem Klimakomfort“, so Herr Wiesinger. Die detaillierte Kostenaufstellung und der Vergleich aller relevanten Kennwerte der unterschiedlichen Klimasysteme überzeugten den Bauherrn von dieser Lösung. Das über Jahre gewachsene Vertrauensverhältnis und die Erfahrungen des Fachhandwerksbetriebes mit vergleichbaren Anlagen auf dem Gelände des Frankfurter Flughafens führten ebenfalls dazu, diesem Konzept zuzustimmen.

Insgesamt werden in dem neuen A-plus-Terminal 5.600 m² Retailflächen mit der vorgestellten Lösung im ganzjährigen Betrieb gekühlt bzw. beheizt. Der erste Abschnitt, in welchem dieses Konzept angewendet wird, ist der Heinemann Duty Free Shop auf der zweiten Ebene der neuen Abfertigungshalle. Hier leisten vier wassergekühlte Kältemaschinen mit jeweils 50 kW Kälte- und 56 kW Heizleistung vom Typ PQHY-P450 ihren Dienst, die in einem angrenzenden Technikraum zum Shop untergebracht sind.

Auf über 2.500 m² können hier seit dem Anfang Juli ausgewählte Artikel zollfrei erworben werden. Die Klimatisierung erfolgt im Umluftverfahren mit Kanaleinbaugeräten der Typen PEFY-P140VMH-E und PEFY-P71VMH-E mit jeweils 16 kW Kühl- und 18 kW Heizleistung bzw. in der Version mit je 8 kW Kühl- und 9 kW Heizleistung. Regelungstechnisch wurden mehrere Geräte zu einer Gruppe bzw. Klimazone zusammengefasst. Durch die Größen der Flächen ist durchaus möglich, dass in einer Klimazone gekühlt und in einer anderen Zone geheizt werden soll, so Herr Wiesinger. Für die etwas kleineren durch die W+W mit Klimatechnik ausgestatteten Shops in der neuen Abfertigungshalle A-Plus wurde prinzipiell das gleiche Lösungskonzept angewendet. Nur das hier dem Leistungsprofil entsprechende und auf vor Ort-Bedingungen angepasste Kälteaggregate aus der Mr. Slim Serie zum Einsatz kommen. Diese Geräte wurden modifiziert für die Wärmeabgabe an das Kaltwassersystem.

Verteilung über Schlitzschienen

Um flächendeckend ein behagliches Wohlfühlklima zu schaffen, wird die erwärmte Luft durch die offenen Metallrasterdecke von den Kanalgeräten in der Zwischendecke angesaugt, gefiltert, im Umluftkühlverfahren gekühlt oder geheizt und über Lüftungskanäle und Schlitzschienen wieder in den Raum eingebracht. Die Auslässe (Schlitzschienen) befinden sich dabei jeweils umlaufend an den Randzonen der Verkaufsflächen, um eine optimale Raumtemperatur am Point of Sale (P.O.S.) zur Verfügung stellen. Ein Teil der Auslassschlitze ist nicht von der Klimaanlage belegt, sondern wird von der Raumlufttechnik über ein separates Kanalsystem genutzt, um für die nötige Einbringung von Frischluft zu sorgen.

Das gleiche Anlagenkonzept findet sich auch in der darüber liegenden Ebene, nur dass die Gestaltung der Shopflächen hier variiert. In einem anderen Bauabschnitt entstehen zudem zwei weitere Heinemann Duty Free Shops mit vorerst kleinerer Ladenfläche. Das innenarchitektonische Konzept ermöglicht hier eine spätere Erweiterung der Verkaufsflächen durch einfaches Versetzen der Trennwände. Dafür wurde die Klimaanlage im Technikraum modular aufgebaut. Zunächst wurde deshalb nur ein Teil der Geräte installiert, um die erforderliche (Klima-)Leistung zu erfüllen. Später können dann noch weitere Aggregate eingestellt und an das vorhandene Leitungssystem angeschlossen werden.

Fazit

Die Klimatisierung der Retail-Flächen im neuen Abfertigungsterminal A-Plus des Frankfurter Flughafens ermöglicht den Fluggästen einen angenehmen Aufenthalt und zollfreien Einkauf vor und nach dem Flug oder während eines Zwischenstopps. Die vorgegebenen Bedingungen aus den abzuführenden Wärmelasten, hoher Installationsdichte und der Abgabe der Wärme über Wasser an eine Nahkältezentrale, erforderten hier eine individuelle Lösung. Gleichzeitig sollte die Installation aus Gründen der Wirtschaftlichkeit mit Standardgeräten erfolgen und einen ebenso sicheren wie sparsamen Betrieb gewährleisten.

Eine Gegenüberstellung und ein Kostenvergleich unterschiedlicher Klimasysteme durch das Fachunternehmen förderte die wirtschaftliche und installationstechnische Überlegenheit der VRF-Technologie zu Tage und überzeugte den Betreiber. Die überaus erfolgreiche Projektierung und die positiven Erfahrungen der ersten Betriebsphase des seit Juli eröffneten Duty Free Shops bestätigen den Entschluss des Betreibers seine gesamten Flächen mit diesem Klimatechnik-Konzept auszustatten.

VRF-Technologie in der Gebäudeklimatisierung

Der Vorteil von VRF-Systemen liegt in der Energieübertragung ohne zusätzliches Wärmetransportmedium. Dabei werden Wärmeübertragungsverluste vermieden und der Wirkungsgrad gesteigert. Das Kältemittel fließt direkt von der Verdichtereinheit zu den angeschlossenen Innengeräten. Dadurch können die erforderlichen Rohrleitungsquerschnitte wesentlich geringer dimensioniert werden. Diese Technologie eignet sich durch die Wärmepumpenfunktion der Außengeräte auch zur energieeffizienten Beheizung von Gebäuden. Energieeffizient auch deshalb, weil sich seit einigen Jahren die DC-Inverter-Regelung zur Leistungsregelung von VRF-Anlagen als Standard durchgesetzt hat. Dies ermöglicht eine modulierende, d. h. stufenlose Leistungsanpassung an den aktuellen Bedarf der Verbraucher (Innengeräte).