Lüftungskanäle aus Mineralwolle-Platten für die Forschung mit Röntgenlaserblitzen

(20.10.2016) Zwischen Hamburg Bahrenfeld und der schleswig-holsteinischen Stadt Schenefeld entsteht mit dem European XFEL die längste Röntgenlichtquelle Europas. (Die Abkürzung XFEL steht hier für X-Ray Free-Electron Laser oder Röntgenlicht-Freie-Elektronen-Laser.) In der 3,4 km langen Anlage unter der Erde sollen hochinten­sive Röntgenlaserblitze erzeugt und erforscht werden. Größter Partner der neuen in­ter­nationalen Forschungseinrichtung ist das Forschungszentrum DESY.

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Das XFEL-Forschungszentrum mit Experimentierhalle und Messstationen bietet künftig Platz für internationale Forschungsgruppen, die mit den Röntgenlaserblitzen arbeiten wollen. Rund 350 Personen werden in dem Bürogebäude tätig sein. Einer produktiven Arbeitsatmosphäre wird u.a. mit einer zentralen Lüftungsanlage Rechnung getragen. Der Aspekt des Schallschutzes spielt dabei eine besondere Rolle: Nebengeräusche, die über Lüftungskanäle übertragen oder von der Lüftung selbst ausgelöst werden, gilt es unbedingt zu vermeiden. Aus diesem Grund entschied man sich für gedämmte Lüf­tungskanäle aus URSA AIR Mineralwolle-Platten.

European XFEL

Kurzwellige, laserlichtartige Blitze im Röntgenbereich, die milliardenfach heller sind als herkömmliche Röntgenquellen - der European XFEL in der Metropolregion Hamburg soll der Wissenschaft ab 2017 neue Möglichkeiten eröffnen.

• Atomare Details,
• dreidimensionale Aufnahmen aus dem Nanokosmos sowie
• chemische Reaktionen

... lassen sich untersuchen. Dazu werden in einem Beschleuniger Elektronen aufgela­den und dann mit Hilfe von Magnetfeldern dazu angeregt, Röntgenlaserblitze zu erzeu­gen.

Die Anlage befindet sich zu großen Teilen in Tunneln, die zwischen sechs und 38 Me­tern unter der Erde liegen. An den drei Standorten DESY-Bahrenfeld, Osdorfer Born und Schenefeld befinden sich oberirdische Gebäude mit Zugängen. In der großen un­terirdischen Experimentierhalle unter dem European XFEL Zentralgebäude in Schene­feld (siehe Google-Maps) werden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit den intensiven Röntgenlaserblitzen experimentieren. Die Halle hat eine Grundfläche von 4.500 m² und eine Tiefe von 15 m. Hier münden die fünf Tunnelröhren in das Gebäude. Darüber befindet sich das dreigeschossige Hauptgebäude mit Büros, Labors, Werkstät­ten, Seminarräumen und einer Fachbibliothek. Die zentrale Lüftungsanlage auf dem Dach sorgt über ein Kanalsystem für eine kontrollierte Raumbelüftung der Büros.

Hohe Schallschutzanforderungen

Beim Bau des European XFEL Zentralgebäudes entschied man sich für URSA AIR Mine­ralwolleplatten als Alternative zur üblichen, vergleichsweise aufwendigen Kombination aus Blechkanälen und Dämmung. Aus den Mineralwolle-Dämmplatten lassen sich direkt gedämmte Lüftungskanäle erstellen, die die auftretenden Strömungsgeräusche im Ka­nalsystem absorbieren und einen erhöhten Schallschutz bieten. URSA AIR ermöglicht eine leichte und platzsparende Montage. Zudem lassen sich auch komplizierte Kanal­geometrien direkt vor Ort aus den Platten erstellen.

Die mehrschichtig aufgebauten Dämmplatten besitzen einen hohen Schallabsorptionsgrad von α_w=0,80. Das heißt, dass 80% des Schalls vom Material absorbiert bzw. aufgenommen werden. Der Kanal wirkt daher wie ein langer Schalldämpfer. So steigert er letztlich auch die Leistungsfähigkeit der Menschen. Ein Gutachten, durchgeführt von Müller BBM, zeigt, wie hoch die Einfügungsdämpfung der URSA AIR Kanäle ist. Demnach liegt zum Beispiel das Einfügungsdämpfungsmaß eines Kanals mit den Querschnittsabmessungen 400 x 600 mm bei 1.000 Hertz bei circa 9 Dezibel pro Meter Kanallänge. Mit diesem Nachweis kann der Planer einerseits den Einsatz von Schall­dämpfern reduzieren, was wiederum die Effizienz der Anlage erhöht, oder andererseits die Schalldämmung weiter verbes­sern. Des weiteren wird die Schallübertragung von Raum zu Raum über das Lüftungs­system wirksam unterbunden, so dass etwa Gespräche oder Veranstaltungen nicht über das Lüftungssystem im gesamten Gebäude zu hören sind.

Anforderungen an den baulichen Brandschutz

Ein weiterer Aspekt beim European XFEL Hauptgebäude war der Brandschutz: Die ein­gesetzten 25 mm starken Dämmplatten URSA AIR Zero A2 sind nach DIN EN 13501-1 der Klasse A2-s1, d0 zugeordnet und als nicht brennbar klassifiziert. Damit können alle Anforderungen hinsichtlich des Brandschutzes direkt gemäß Muster-Lüftungsanlagen-Richtlinie eingehalten werden.

Schnelle Verarbeitung

Auf der XFEL-Baustelle werden insgesamt 1.870 Quadratmeter URSA AIR verarbeitet. Kanal und Dämmung werden dabei in nur einem Arbeitsschritt erstellt. Gegenüber kon­ventionellen Blechkanälen hat URSA AIR zwei weitere Vorteile:

• Zum einen sind die Platten vergleichsweise leicht, so dass schlankere Abhän­gungen verwendet und auch größere Kanalstrecken zusammengebaut und dann montiert werden können.
• Zum anderen kann das Material platzsparend auf Paletten zur Baustelle geliefert werden. Aufwendige Logistikmaßnahmen für die Anlieferung und Lagerung von Blechkanälen entfallen damit. Die Kanäle werden abhängig vom Bautenstand hergestellt und montiert.

Mit den URSA AIR Systemwerkzeugen können die Dämmplatten vor Ort zu Lüftungs­kanälen zusammengebaut werden. Das Konstruktionsprinzip basiert auf einer einfachen Falttechnik, die mit Hilfe von unterschiedlichen Schnitten ermöglicht wird. Dabei wird zunächst die zu fertigende Kanalgeometrie auf der Platte aufgezeichnet und zuge­schnitten. Möglich sind neben einfachen Kanalformen auch T-Stücke, Bögen oder Ab­zweige.

In einem nächsten Schritt wird die Platte gefaltet und die zu schließenden Seiten­wände mit einem Tacker fixiert. Danach erfolgt die dauerhaft luft- und dampfdichte Verklebung mittels eines Aluminiumklebebandes. Durch einen maschinell vorgefertigten Innen- und Außenfalz lässt sich der erstellte Kanalabschnitt wärmebrückenfrei mit an­deren Kanalstücken verbinden.

Dichtheit und Hygiene

Lüftungsanlagen mit Kanälen aus URSA AIR Zero A2 haben bereits in der Standardaus­führung die höchste Dichtheitsklasse D. Die hohe Dichtheit kommt unmittelbar der An­lageneffizienz zugute, da Druckverluste reduziert und damit Energie gespart wird. Zu­gleich führt sie zu einer höheren Hygiene in den Kanälen und folglich zu einer besseren Raumluftqualität.

Dank des Oberflächengewebes auf der Innenseite der Platten erfüllen sie zusätzlich die spezifischen hygienischen Anforde­rungen der VDI 6022 (VDI-Lüftungsregeln). Das Vlies im Kanal­inneren ist sehr dicht gewebt und gilt als besonders wider­standfähig. Es soll so Schmutzpartikeln keine Chance bieten, haften zu bleiben und Bakterien als  Nährboden zu dienen.

Außenseitig trägt eine qualitativ hochwertige und verstärkte Aluminiumkaschierung zur Stabilität und zum Schutz des Kanals bei. Gleichzeitig verhindert sie Tauwasserausfall und Konden­satbildung.

Weitere Informationen zu URSA AIR können per E-Mail an URSA angefordert werden; und siehe auch Baulinks-Beitrag „Dämmstoff-Lüftungskanal URSA AIR kommt nach Deutsch­land“ vom 25.2.2013.