17.12.2007

Effiziente Wärmeversorgung kombiniert neue und alte Systemkomponenten

Im Jahr 2006 wurde in der Mainfrankenkaserne Volkach eine innovative Lösung zur Heizungs- und Warmwasserversorgung von zwei Gebäuden realisiert, welche die isocal HeizKühlsysteme GmbH aus Friedrichshafen in Zusammenarbeit mit der REA Beratende Ingenieure GmbH aus Würzburg umsetzte. Von Seiten des Auftraggebers - des Staatlichen Hochbauamts Würzburg - waren für diese Modernisierungsmaßnahme zwei primäre Forderungen zu berücksichtigen: einerseits möglichst niedrige Investitionskosten und andererseits maximale Energieeinsparung.

Die ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und umweltfreundlichen Energieverbrauch e. V. stellt das beispielhafte Modernisierungskonzept mit Gasabsorptionswärmepumpen vor. Zur Bundeswehrkaserne in Volkach gehören verschiedene, räumlich verteilte Gebäudekomplexe, die jeweils über eine separate Wärmeversorgung verfügen. In zwei dieser Gebäude mit einer zu beheizenden Fläche von zusammen rund 3.000 m2 wurde im Rahmen eines Forschungsprojektes schon vor mehr als 15 Jahren je ein System aus einer Gasmotor-Wärmepumpe mit einem Luftabsorber als Umweltwärmequelle installiert. Zur Abdeckung von Lastspitzen beim Wärmebedarf diente pro Gebäude ein Erdgas-Niedertemperaturkessel mit 425 kW. 

Da der Auftraggeber mit dieser Kombination gute Erfahrungen gemacht hatte und die damit realisierten Energieeinsparungen den Erwartungen entsprachen, sollte die neue Lösung ebenfalls auf Gaswärmepumpen basieren. Auf der Basis dieser Vorgaben entwickelte isocal in Kooperation mit der REA dann ein Anlagenkonzept, das vorhandene und neue Komponenten auf intelligente Weise miteinander verknüpft. Dazu ersetzte man die vorhandenen gasmotorischen Wärmepumpen durch Gasabsorptionswärmepumpen. 

Pro Gebäude sind jetzt 2 erdgasbefeuerte Absorptionswärmepumpen des Typs ROBUR GAHP-W LB in Kaskadenschaltung im Einsatz. Alle 4 leisten zusammen 140 kWhth - dies entspricht dem Grundwärmebedarf beider Gebäude. Diese Auslegung garantiert den Gasabsorptionswärmepumpen in Verbindung mit den Heizwasser- Pufferspeichern (2 x 3.000 Liter pro Gebäude) eine maximale Betriebsstundendauer, weshalb sie in diesem Fall ihre Effizienzvorteile gegenüber anderen Wärmeversorgungssystemen voll ausspielen können. 

Als Umweltwärmequelle dienen Luftabsorber auf den Gebäudedächern. Diese bestehen aus mehreren Absorber-Ebenen und bilden damit so genannte Energiestapel. Dadurch ist es möglich, auf relativ kleiner Grundfläche von etwa 40 m2 eine verhältnismäßig große Absorberfläche zu realisieren. Als Medium zur Wärmeübertragung dient Solewasser, das üblicherweise in Verbindung mit Erdsonden verwendet wird. Solewasser kann durch seinen Glykol-Anteil auch bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt fließen. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Luftabsorber den Wärmepumpen bis zu einer Lufttemperatur von -5 °C in ausreichendem Maße Umweltwärme liefern. Erst wenn die Außentemperatur unter diesen Wert sinkt, schalten die Spitzenlastkessel zur Unterstützung ein. Dank dieser durchdachten Auslegung erreichen die Spitzenlastkessel jährlich nur rund 100 Betriebsstunden. 

In dieser geringen Betriebsdauer liegt ein bedeutender Vorteil der neuen Wärmeversorgungsanlage: Die im Vergleich zu neuen Brennwertgeräten leicht höheren Verbrauchs- und Emissionswerte der bereits vorhandenen Niedertemperaturtechnik- Spitzenlastkessel fallen kaum noch ins Gewicht und machen einen Kesselaustausch wirtschaftlich sowie ökologisch entbehrlich. Auf diese Weise konnte die Forderung, die Investitionssumme für die neue Wärmeversorgungslösung der Bundeswehrkaserne in Volkach so niedrig wie möglich zu halten, erfolgreich umgesetzt werden, ohne dabei nennenswerte Kompromisse hinsichtlich des Einsparungspotenzials sowie der Umwelteffizienz machen zu müssen. 

Ein weitere Reduzierung der Investitionskosten wurde durch die Nutzung von Luftabsorbern erreicht, denn diese lassen sich im Vergleich zu Erdsonden wesentlich kostengünstiger realisieren - vor allem deshalb, weil hierfür keine Erdbohrungen erforderlich sind. Weiterhin konnte der Gasverbrauch durch die neue Anlage gesenkt werden. Die von isocal und REA gemeinsam realisierte Lösung überzeugte den Auftraggeber so sehr, dass sie den Auftrag bekamen, die Wärmeversorgung für 2 weitere Gebäude am Standort Volkach zu modernisieren. 

Die neuen Anlagen sollen noch in diesem Jahr in Betrieb gehen und eine weiter gesteigerte Effizienz aufweisen. Dazu wurde das Konzept so verändert, dass nun pro Gebäude 3 Erdgas-Absorptionswärmepumpen mit Brennwertnutzung in Kaskadenschaltung die Wärmegrundlast übernehmen. Der Brennwerteffekt ermöglicht diesen Pumpen einen höheren Wirkungsgrad im Vergleich zu herkömmlichen Absorptionswärmepumpen. Zur Abfederung von Lastspitzen hat man wieder die bereits vorhandenen Niedertemperatur-Erdgaskessel in das System integriert. 

ASUE 

Bei Veröffentlichung erbitten wir einen Beleg an: 
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BU: (Bild 01)
Außenansicht eines bereits mit Wärmepumpen sanierten Blocks 

BU: (Bild 02)
Auf dem Dach montierte Luftabsorber 

BU: (Bild 03)
Heizraum mit Gaswärmepumpen 

(Alle Bilder: isocal)

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Jürgen Stefan Kukuk
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