HEA - Prospekt Großwärmepumpe - PR

Fachinformation
Großwärmepumpen
Einsatzfelder & Praxisbeispiele
Inhalt
Vorwort ............................................................................................................................................... 3
Wie funktioniert eine Wärmepumpe ................................................................................................... 4
Wo liegt der Nutzen von Wärmepumpen............................................................................................ 5
Praxisbeispiel: Wohnanlage in Münster ............................................................................................. 6
Wann arbeitet eine Wärmepumpe wirtschaftlich ................................................................................ 7
Praxisbeispiel: Mit Innovation auf Draht ............................................................................................. 8
Wie unterscheiden sich die Gerätetypen ............................................................................................ 9
Praxisbeispiel: Stadtmuseum in Trier ............................................................................................... 10
Wie sehen Einsatzbereiche und Aufgaben aus .................................................................................11
Praxisbeispiel: Stadtreinigung in Hamburg....................................................................................... 12
Planungsanforderungen & Förderungen .......................................................................................... 13
Praxisbeispiel: Power Tower in Linz ................................................................................................. 14
Herstellerübersicht............................................................................................................................ 15
Impressum
Herausgeber:
HEA - Fachgemeinschaft für effiziente Energieanwendung e. V.
Reinhardtstraße 32
10117 Berlin
Telefon: 030 300199-0
Telefax: 030 300199-4390
www.hea.de
1. Auflage Februar 2011
© HEA, 2011
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Vorwort
Kaum ein Begriff in der Haustechnik ist in den
letzten Jahren so nachhaltig kommuniziert worden wie die Wärmepumpe. Die Gründe: Ausgereifte Gerätetechnik hat sich in der Heizung, Lüftung, Warmwasserbereitung und Kühlung einen
vorderen Platz erobert. Begleitet von Preissteigerungen und der Verknappung fossiler Brennstoffe
trugen auch die verschärften Anforderungen der
Energieeinsparverordnung (EnEV 2009) an den
Wärmeschutz in Neubau und Sanierung dazu bei.
Förderprogramme haben Wärmepumpentechnik heute im Einfamilienhausbau als Standardausstattung etabliert. Seit 2009 muss außerdem
jedes neu errichtete Gebäude die Forderungen
des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetzes
(EEWärmeG) erfüllen und einen Teil seines Wärmebedarfs aus erneuerbaren Quellen abdecken.
Hierzu zählt auch Umweltwärme, nutzbar mit einer Wärmepumpe. Gleichzeitig wird die so dringend notwendige Senkung des CO2-Ausstoßes
weiter vorangetrieben.
Diese Entwicklung stellt auch Weichen für den
Einsatz von Wärmepumpentechnik im Objektbau
und in der Wohnungswirtschaft. Dort entscheiden
mehrere Beteiligte: Investor, Betreiber, Architekt,
Fachplaner und TGA-Ausführungsbetrieb.
Von einer Großwärmepumpenanlage sprechen
Experten, wenn eine thermische Leistung über
100 kW oder eine elektrische Leistung über 30
kW benötigt wird. Auch diese Geräte werden von
der Industrie serienmäßig angeboten. Hier ist in
der Regel ein Fachplaner hinzuzuziehen. Für
größere Leistungen werden oft mehrere Geräte
in Kaskade konfiguriert und bei Bedarf nacheinander zugeschaltet. Großanlagen können auch
als Einzellösung bereit gestellt werden. Die technische Entwicklung macht es heute möglich,
dass sich die Leistungsgrenze weiter nach oben
verschiebt. In Skandinavien sind Anlagen bis zu
1 MW thermischer Leistung im Betrieb; sie gewinnen Energie aus dem Meerwasser.
Diese Informationsschrift soll dazu beitragen, den
vertiefenden Dialog mit den Fachleuten voranzutreiben, um den Entscheidungsträgern in Industrie, Gewerbe, Kommunen oder Wohnungswirtschaft diese moderne und effiziente Technologie
näherzubringen. Alle müssen vom Nutzen überzeugt sein.
Anhand von Praxisbeispielen wird gezeigt, welche energieeffiziente und ökologische Qualität
Lösungen mit Großwärmepumpen besitzen.
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Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Wärmepumpen nutzen die physikalischen Eigenschaften von Flüssigkeiten bzw. Gasen. Beim
Wechsel der Aggregatzustände wird Energie
aufgenommen (Verdampfung) bzw. wieder abgegeben (Kondensation). Ein zirkulierendes Kältemittel transportiert dadurch die Wärme vom Ver-
dampfer zum Kondensator. Ein Verdichter pumpt
das Kältemittel auf ein höheres Druckniveau und
hält so diesen Prozesskreislauf aufrecht. Dieses
allseits bekannte „Prinzip Kühlschrank“ funktioniert unauffällig und störungsfrei – über viele
Betriebsjahre.
Funktionsprinzip
Wärmepumpe
Wie bewertet man eine Wärmepumpe?
Leistungszahl 5 =
5 kWh Nutzenergie
1 kWh Antriebsenergie
Jahresarbeitszahl =
Jahreswärmebedarf kWh
Eingesetzter
Endenergieaufwand kWh
Die Leistungszahl ist das Maß für ökologische
und ökonomische Effizienz eines Gerätes. Sie
spiegelt das Verhältnis zwischen aufgewendeter Endenergie (meist Strom) und abgegebener Nutzenergie (Wärme) wider. Sie wird für
einen definierten Betriebspunkt (Wärmequellentemperatur, Vorlauftemperatur) angegeben.
Bei der Leistungszahl 5 entstehen aus 1 kWh
Antriebsenergie und paralleler Gewinnung von
4 kWh Umweltenergie 5 kWh Nutzenergie. Die
Jahresarbeitszahl belegt die Effizienz der individuellen Heizungsanlage für ein durchschnittliches
Betriebsjahr. Der tatsächliche Wert kann jährlich,
je nach Klima und Nutzerverhalten, variieren.
Vorgeschriebene Mindestarbeitszahlen nach Anlage III EEWärmeG
Wärmepumpe
für Heizung
für Heizung und
Warmwasser
Luft/Wasser
3,5
3,3
Luft/Luft
3,5
3,3
Wärmemengen- und Stromzähler
Sole/Wasser
4,0
3,8
Wasser/Wasser
4,0
3,8
Wärmemengen- und Stromzähler
Ausnahme: Vorlauftemperatur max. 35 °C
Gas
1,2
1,2
Wärmemengen- und Brennstoffzähler
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Zähleinrichtung
Wo liegt der Nutzen von
Wärmepumpen?
Umgebungswärme stellt kostenlos ein Mehrfaches an Heizenergie bereit – mehr als Strom zum Betrieb verbraucht wird.
So ist die Wärmepumpe eine CO2-reduzierte Wärmequelle.
Diese Heiztechnologie trägt zum Klimaschutz und zu einem
positiven Image des Betreibers bei. Wird Öko-Strom genutzt,
fällt die Bilanz noch umweltfreundlicher aus. Das System ist
dann nahezu CO2-emissionsfrei.
Wohlfühlklima dank
Wasser/WasserWärmepumpe im SpaWellness-Center in Rust.
Die Wärmepumpe profitiert auch nach der Installation überproportional von jeder Verbesserung des Strom- oder Erdgasmixes, z. B. durch die Steigerung des Anteils erneuerbaren Stroms oder die Modernisierung des Kraftwerksparks.
Da mit Wärmepumpen geheizt und gekühlt werden kann,
sind sie gegenüber zentralen Klimaanlagen wesentlich wirtschaftlicher.
Prozesswärme in der Industrie oder Abwärme aus Lüftungsanlagen kann für Heizung oder Warmwasserbereitung genutzt bzw. in den technologischen Kreislauf der Produktion
zurückgeführt werden.
Heizen und Kühlen
für Patienten des Gemeinschaftsklinikums Kemperhof
in Koblenz.
Es entstehen keine Abgase; ein Schornstein mit Filtersystem
ist nicht notwendig. Wartungsarbeiten beschränken sich auf
ein Minimum.
Betriebskosten fallen insgesamt niedriger aus. Dies trägt
z. B. in der Wohnungswirtschaft zu einer Begrenzung der
Mietnebenkosten bei.
Hohe Kunst: ganzjähriges
Energiemanagement im
Emil-Schumacher-Museum
in Hagen.
Gesetzliche Anforderungen zur Nutzung erneuerbarer Energien nach EEWärmeG werden sehr gut erfüllt. Kombiniert mit
Solarthermie oder Photovoltaik können zusätzliche Fördermittel bei der KfW beantragt werden.
Mehr Unabhängigkeit von den Schwankungen des Energiemarktes, müssen nur noch ein Drittel bis ein Viertel des Bedarfs gekauft werden.
Zusätzliche Anschlüsse für leitungsgebundene Energieträger oder Lagerkapazitäten für Öl oder Biobrennstoffe werden
nicht benötigt.
In der Breisacher Formenbau
GmbH, Bahlingen, wird Abwärme
von Maschinen effektiv genutzt.
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Praxisbeispiel
Wohnanlage in Münster
Zwei Wärmepumpen im Einsatz
Im Münsteraner Stadtteil Mecklenbeck entstand
die erste barrierefreie Wohnanlage mit optionalem Altenpflegekonzept. Das innovative Projekt
ist für mehrere Generationen errichtet worden,
die jüngste Bewohnerin ist sieben, die Älteste
87. Dank einer Wärmepumpenanlage trägt das
Projekt zur nachhaltigen Energieeinsparung bei.
Das Erbpachtgrundstück in grüner Lage, bereitgestellt von der evangelischen JohannesKirchengemeinde Münster, war dank der guten
Infrastruktur für den barrierefreien Wohnungsbau
prädestiniert. Die starke Nachfrage beweist den
Weitblick der P+S Planung und Schlüsselfertigbau GmbH: Alle Wohnungen waren bereits vor
der Fertigstellung im Dezember 2009 verkauft.
Langfristig sparsam heizen
Im Mittelpunkt der Planung standen Bau, Dämmung und Belüftung nach der gültigen EnEV, um
Erstellungs- und Betriebskosten zu minimieren.
Zur optimalen Zirkulation des Heizungswassers und Verkürzung der Leitungswege in das
Trinkwassersystem wurden zwei identische
Anlagen in separaten Heizräumen konzipiert.
Jede besteht aus einer Sole/Wasser-Wärmepumpe WPF 66 mit 69 kW Heizleistung, einem
1 500-Liter-Pufferspeicher sowie einem 700Liter-Warmwasserspeicher. Sie bezieht regenerative Umweltwärme aus je neun Erdsonden in 150
Metern Tiefe, um insgesamt 2 731 Quadratmeter
Wohnfläche in 35 Wohneinheiten mit Heizwärme
und Warmwasser zu versorgen. Im gesamten
Wohnkomplex wird die Wärme über komfortable
Fußbodenheizungen verteilt.
Bautafel
Technologie: Sole/Wasser-Wärmepumpe
Modell: WPF 66 von STIEBEL ELTRON
Betriebsart Heizung: Monovalent
Betriebsart Warmwasserbereitung: Monoenergetisch
Heizleistung: 138 kW (2 x 69 kW bei B0/W35)
Pufferspeicher: 2 Stück á 1 500 Liter
Warmwasserspeicher: 2 Stück á 700 Liter
Erdsonden: 18
Tiefe: 150 Meter
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Entscheidungsfreiheit beim Lüften
In der Projektphase wurden die Bewohner für
das Thema intelligentes Lüften sensibilisiert. Die
meisten entschieden sich für den sofortigen Einbau einer kontrollierten Be- und Entlüftungsanlage. Wahlweise kann das System auch später
nachgerüstet werden. Bis dahin profitieren die
Bewohner von cleveren Grundrissen, die auch
Stoßlüften begünstigen.
Wann arbeitet eine Wärmepumpe wirtschaftlich?
Bei sorgfältiger Planung ist die Wirtschaftlichkeit
einer Wärmepumpenanlage in sehr vielen Anwendungsfällen sichergestellt.
Kann die Wärmepumpe gleichzeitig als Heiz- und
Kühlanlage genutzt werden, steigt die Wirtschaftlichkeit zusätzlich.
Wesentlichen Einfluss auf Arbeitszahl und damit
Wirtschaftlichkeit hat die von der Wärmepumpe
zu überwindende Temperaturdifferenz zwischen
Wärmequelle und gewünschter Temperatur bei
der Wärmeanwendung (Wärmesenke). Diese
sollte 50 K nicht überschreiten. Je kleiner diese
Temperaturdifferenz ist, umso effizienter arbeitet
das Gerät.
Eine Kombination mit vorhandenen Heizanlagen
im sogenannten bivalenten Betrieb oder mit regenerativen Heizsystemen (Solaranlagen, Holzkessel, etc.) kann die Effizienz des gesamten Heizund Kühlsystems deutlich verbessern.
Wärmepumpen können darüber hinaus einen
Wärmeüberschuss aus einem Gebäudeteil zu
Heizzwecken in anderen Gebäudeteilen nutzen.
Standardwärmepumpen liefern Temperaturen
von ca. 65 °C; Hochtemperaturanlagen erreichen
derzeit bis zu 75 °C. Bei Trinkwassererwärmung
kann eine Legionellenschaltung, z. B. mit einem
Heizstab, einmal täglich den Wasservorrat wirtschaftlich auf 70 °C erwärmen.
Diese Trafofabrik in Offenburg
arbeitet mit Wasser/WasserWärmepumpen in Kombination
mit Deckenstrahlplatten.
Im Fitness-Center Rust sorgen
8 Wasser/Wasser-Wärmepumpen
mit 176 kW für ausreichend Wärme
und Warmwasser.
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Praxisbeispiel
Mit Innovation auf Draht
Nutzung industrieller Abwärme
Der Kabelhersteller Gebauer & Griller ist international tätiger Zulieferer der Automobilindustrie
und unterhält in Poysdorf seinen größten Produktionsstandort sowie ein Entwicklungszentrum. Zum Kundenkreis gehören namhafte Autohersteller ebenso wie Produzenten edler Luxuskarossen.
Metallverarbeitung par excellence
Neben einzelnen Drähten aus Kupfer und Aluminium fertigt das mehr als 70 Jahre alte Unternehmen auch vollständig vorkonfektionierte
Kabelbäume. Selbst in zukunftsweisenden Technologien wie der Lichtleitertechnik ist die familiengeführte Firma tätig. Bei der Herstellung von
Metalldrähten werden die etwa fingerdicken Rohdrähte in speziellen Kabelzugmaschinen in die
Länge gezogen, wodurch sich der Durchmesser
auf das gewünschte Maß reduziert. In diesem
Prozess der plastischen Verformung wird Wärme
frei. Daher müssen die Kabel selbst als auch die
Rollen der Ziehmaschine gekühlt werden. Dies
geschieht mit umlaufendem Öl.
Geringe Investition
Bautafel
Inbetriebnahme: 2009
Wärmequelle: Prozesswärme/Aluziehen
Modell: OCHSNER IWWS110R2
Kompressor Type: Schraube, R134a
Quellentemperatur: 25/20 °C
Vorlauftemperatur: 55 °C
Heizleistung: 139,5 kW
Kühlleistung: 100,9 kW
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Seit 2009 dient diese Abwärme als Energiequelle,
die mit einer Wärmepumpe auf Heiztemperatur
hochtransformiert wird. Dafür wurde ein Kühlaggregat durch eine Wärmepumpe ersetzt. Gleichzeitig übernimmt die Wärmepumpe einen Teil der
Beheizung von Verwaltungs- und Produktionsgebäuden.
Der jährliche Heizölverbrauch konnte um 34 Tonnen gesenkt und die Heizkosten somit um rund
19 000 Euro reduziert werden. Die effektive CO2Einsparung beläuft sich auf ca. 60 900 kg pro
Jahr. Und das alles mit einem geringen Investitionsaufwand, denn das Wärmeverteilsystem blieb
mit konventionellen Radiatoren im Bürogebäude
und Luftheizgeräten in den Produktionshallen unverändert.
Das Beispiel von Gebauer & Griller verdeutlicht,
welche Energieeinsparpotenziale in produzierenden Bereichen genutzt werden könnten.
Wie unterscheiden sich die Gerätesysteme?
Unterscheidung nach Erschließung der Wärmequelle und der Wärmeabgabe:
Wärmequelle Luft:
Im Temperaturbereich -20 bis +35 °C stellt sie eine leicht zu erschließende Wärmequelle dar. Die
Jahresarbeitszahl ist dabei vom Außenklima abhängig. Für große Leistungen muss der Aufstellort
sorgfältig gewählt werden. Neben der Außenluft können auch Abluftströme als Wärmequelle genutzt
und so ein Großteil der enthaltenen Energie kostengünstig zurückgewonnen werden. Die Wärmeabgabe kann über ein Lüftungs- oder ein wasserführendes System erfolgen.
Gerätetyp: Luft/Luft-Wärmepumpe
Gerätetyp: Luft/Wasser-Wärmepumpe
Wärmequelle Erdreich:
Mit oberflächennaher Geothermie kann im Erdreich gespeicherte Sonnenwärme genutzt werden.
Ab etwa zehn Metern bewegt sich die Temperatur konstant zwischen 8 °C und 10 °C. Horizontale
Flächentauscher oder vertikale Sonden transportieren über eine frostsichere Sole die vorhandene
Wärme in ein wasserführendes Heizsystem.
Nur zertifizierte Fachfirmen sollten die Sondenbohrungen ausführen, um die erforderliche Entzugsleistung sicherzustellen und die notwendigen wasserwirtschaftlichen Genehmigungen einzuholen.
Gerätetyp: Sole/Wasser-Wärmepumpe
Wärmequelle Wasser:
Die Wärmepumpe entzieht Grund- oder Oberflächenwasser Wärme und gibt sie an ein wasserführendes System ab. Die Temperatur ist ganzjährig relativ konstant, die Arbeitszahl entsprechend gut.
Benötigt wird neben einer Genehmigung der zuständigen Wasserbehörde für den Saug- und Schluckbrunnen eine Analyse der Wasserqualität.
Gerätetyp: Wasser/Wasser-Wärmepumpe
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Praxisbeispiel
Stadtmuseum in Trier
Mit Betonkernaktivierung
Direkt neben der weltberühmten Porta Nigra
zieht das Stadtmuseum Simeonstift jährlich viele
Tausend Besucher an. In den neunziger Jahren
wurde aufgrund der wachsenden Sammlung von
Ausstellungsstücken ein Neubau benötigt, der
sich in das historische Stadtbild einfügen und
modernen Energierichtlinien entsprechen sollte.
Hohe Anforderungen
Die Raumtemperatur in den insgesamt 600 Quadratmeter großen Ausstellungsräumen muss
ganzjährig zwischen 20 und 22 °C gehalten
werden, die Luftfeuchte bei konstant 50 bis 55
Prozent. Museums- und Verwaltungsbereich
sind gemäß den unterschiedlichen klimatischen
Bedingungen mit verschiedenen Heiz- und Kühlsystemen bestückt. Die Büros sowie Treppenhaus, Foyer und Ausstellungshallen werden über
eine Fußbodenheizung mit Wärme versorgt, die
in den Sommermonaten auch zur Kühlung beiträgt. In weiteren Räumen im Erdgeschoss erfolgt
die Klimatisierung durch eine Deckenheizung/
-kühlung.
Blick frei für Exponate
Bautafel
Installation: Mai 2007
Technologie: Sole/Wasser-Wärmepumpe
Modell: Fighter 1 330 von NIBE
Kühlleistung: 40 kW
Heizleistung: 40 kW
Pufferspeicher: 2 Stück à 1 000 Liter
Erdsonden: 13, im radialen Abstand von 6 Metern
Tiefe: 100 Meter
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Eine Betonkernaktivierung in der Decke reguliert das Klima im Untergeschoss. Herzstück des
Systems ist eine Sole/Wasser-Wärmepumpe,
die Erdwärme aus etwa 100 Metern Tiefe nutzt.
Abwärme aus dem Kühlbetrieb wird über Sonden zurück ins Erdreich geleitet und dort gespeichert. Durch die Fußbodenheizung kann auf
herkömmliche Radiatoren verzichtet werden, sodass nichts von den faszinierenden Exponaten
ablenkt. Damit möglichst wenig Energie verloren
geht, wurde großer Wert auf die Dämmung der
Außenwände und die Isolierung von Dach und
Kellerdecke gelegt. Außerdem wurden DreifachWärmeschutzverglasungen verwendet. Die Wärmepumpe sorgt für ein angenehmes Raumklima
und arbeitet ganzjährig unabhängig von den Witterungsbedingungen. Für die Stadt Trier waren
vor allem die niedrigen Betriebskosten und die
Reduzierung von CO2-Emissionen überzeugend.
Wie sehen Einsatzbereiche und Aufgaben aus?
Einsatzbereiche
Die Vorteile der Wärmepumpe kommen auf zahlreichen Einsatzfeldern in Industrie, Gewerbe,
Kommunalbauten und im mehrgeschossigen
Wohnungsbau zum Tragen, gleichermaßen in
Neubau und Sanierung.
Besonders effizient sind Großwärmepumpen bei
der Nutzung von Prozesswärme in der Industrie
sowie der Abwärme von Kälte- und Lüftungsanlagen.
In der Praxis bewährt haben sich Kaskadenschaltungen mehrerer Geräte und die regelungstechnische Kombination bedarfsorientiert arbeitender
Heiz- und Kühltechnik.
Aufgaben
Wichtigste und häufigste Anwendung sind Heizung und Brauchwassererwärmung.
Voraussetzungen:
Vorlauftemperaturen bis ca. 50 °C
abgestimmte Brauchwassererwärmung
kurze Rohrleitungen
gut gedämmte Wärmeverteilsysteme
Wand- oder Fußbodenheizungen
großflächige Heizkörper/Gebläsekonvektoren
gesicherte Wärmequellenleistung über die
Nutzungsdauer des Gebäudes
woanders zur Heizung nutzen. Diese Anlagen
arbeiten sehr wirtschaftlich.
Passives und aktives Kühlen
Bei entsprechender Konzeption können Erdreichoder Grundwasserwärmetauscher im Sommer
zur Kühlung eingesetzt werden. Überschüssige
Wärme wird ins Erdreich oder das Grundwasser
abgeführt: Entweder passiv durch direkte Wärmeübertragung vom Heiz- auf den Solekreislauf
ohne Wärmepumpenbetrieb – oder aktiv durch
die auf Kühlbetrieb umgeschaltete Wärmepumpe.
Kombination Kühlung/Lüftung
Besonders effizient ist der Einsatz von Wärmepumpen in Lüftungsanlagen. Der Abluft wird
Energie entzogen und der Zuluft auf höherem
Temperaturniveau zugeführt. Technisch möglich
ist im Sommer eine Umkehrung, um das Gebäudeinnere aktiv zu kühlen. Zusätzliche technische und energetische Vorteile bieten dann
geschlossene Kühlkreisläufe.
Beispiele: Serverräume, Gewerbeeinheiten oder
Büros mit umfangreicher EDV-Ausstattung, die
je nach Gebäudeausrichtung oder Sonnenstand
bereits ab ca. 12 °C Außentemperatur gekühlt
werden müssen.
Kombination Heizung/Kühlung
Nutzung von Prozesswärme
Eine Wärmepumpe kann gleichzeitig heizen und
kühlen. Entsprechend ausgelegte Wärmepumpenanlagen können ganzjährig durch Kälte-Wärme-Kopplung bei der Kühlung anfallende Wärme innerhalb eines Objektes umverteilen und
Bei industriellen oder gewerblichen Prozessen
im Niedertemperaturbereich (< 70 °C) kann eine
Wärmepumpe als Heizquelle für schonende
Trocknung, Reinigung, Entfettung und andere
chemische Verfahren dienen.
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Praxisbeispiel
Stadtreinigung Hamburg
Warmwasser für 68 Duschen
Im Hauptgebäude der Stadtreinigung Hamburg
müssen Büros und Sanitärraume beheizt werden. Hingegen entsteht im Rechenzentrum des
Gebäudes durch die Serveranlagen eine Kühllast
von 35 kW. Bis zur Modernisierung ging diese
Energie fast vollständig verloren. Der Betrieb
der Klimaschränke, eines Kaltwassernetzes und
von Kaltwassersätzen im Freien verbrauchte viel
Strom. Die Warmwasserbereitung dagegen erfolgte durch Fernwärme. Der unbefriedigende
Zustand, dass für Kühlung und Warmwasser
Energie bezogen werden muss, während sie an
anderer Stelle verpufft, sollte sich mit der Umrüstung auf eine Großwärmepumpe ändern.
Bedarf zeitlich begrenzt
Schnell wurde deutlich, dass weitere spezifische
Anforderungen zu berücksichtigen waren. Im Sanitärbereich befinden sich 68 Duschen mit einer
maximalen Zapfleistung von 750 Litern pro Minute, die zu Stoßzeiten fast alle gleichzeitig benutzt
werden und dann eine Heizleistung von bis zu
1 360 kW erfordern. Um diesen hohen, aber zeitlich begrenzten Bedarf an Warmwasser zu decken, entschied man sich für die Kopplung von
Wärmepumpe und Pufferspeicher.
Getrennte Kreisläufe
Bautafel
Installation: Juli 2009
Technologie: Sole/Wasser-Wärmepumpe
Modell: SIH 40TE von Dimplex
Betriebsart: Monovalent
Max. Warmwasserbedarf: pro Tag 20 000 Liter (38 °C)
Max. Zapfleistung Warmwasser: 750 Liter/Min. (38 °C)
Kühlleistung: 32 kW
Heizleistung: 48 kW
Pufferspeicher: 30 300 Liter
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Seither nutzt die Wärmepumpe die Abwärme des
Serverraums und leitet die thermische Energie in
den Pufferspeicher, der ein Fassungsvermögen
von 30 300 Litern hat. Der Heizkreislauf für die
Arbeitsräume erfordert niedrigere Temperaturen
als der Warmwasserkreislauf der sanitären Anlagen. Daher wurden sie voneinander getrennt. Der
Inhalt des Speichers wird durch einen Wärmetauscher geleitet und erwärmt das Wasser für den
Heizkreislauf im Durchflussprinzip auf 55 °C. Zusätzlich stellt die Abwärme des Rechenzentrums
die Warmwasserversorgung in Zeiten hohen
Bedarfs sicher. Die Wärme des Pufferspeichers
speist auch die Lüftungsanlagen der Büroräume,
sodass die Heizungsanlage häufig abgeschaltet
werden kann um Energie zu sparen.
Planungsanforderungen
Um alle Systemvorteile einer Wärmepumpe optimal zu nutzen, ist eine ganzheitliche und individuelle Planung des Vorhabens notwendig. In
einem großen Gebäude muss anhand des energetischen Status der Bedarf an Heizenergie,
Warmwasser, Kühlung bzw. Lüftung detailliert
ermittelt werden. Gleichzeitig sind Wärmequellen
und -nutzungen in ihrer täglichen bzw. jahreszeitlichen Verfügbarkeit und ihrem Temperaturniveau
zu erfassen. Soll Prozesswärme genutzt werden,
ist ebenfalls zu analysieren, wann, wo und in welchem Umfang sie zur Verfügung steht.
Eine Einbindung in Gebäudeleittechnik steigert
Effizienz und Versorgungssicherheit. Dieser er-
höhte Planungsaufwand gegenüber Standardlösungen zahlt sich beim Betreiben eines größeren Objekts oder in einem Produktionsbetrieb
mit hohem Energieverbrauch sehr schnell aus.
Kosteneinsparung und Ressourcenschonung
sind gleichberechtigte Ziele der Planung. Erfahrene TGA-Fachleute wissen deshalb ganz genau,
wann und wo sie ein maßgeschneidertes Konzept mit Großwärmepumpe empfehlen.
Größere Module überzeugen durch die gleichen
Positivargumente wie kleinere Geräte. Sie bieten
aber durch erweiterte Anwendungsmöglichkeiten
bei individueller Planung erheblich größere ökonomische und ökologische Potenziale.
Förderung großer Wärmepumpen
Wärmepumpen erschließen Quellen für erneuerbare Energien. Dies spiegelt sich auch in der
Förderung wider. So werden sie im Rahmen des
Marktanreizprogramms (MAP) gefördert. Auch
die KfW legt regelmäßig Sonderkreditprogramme
für Wärmepumpen auf. In Abhängigkeit von der
Größe der Objekte, der Effizienz der geplanten
Wärmepumpenanlage und dem Charakter der
Maßnahme (Neubau, Sanierung) können unterschiedliche Förderprogramme genutzt werden.
Zudem gibt es regionale Programme, die insbesondere bei der Gebäudesanierung die Nutzung
erneuerbarer Energien unterstützen.
Einige Energieversorgungsunternehmen bieten
eine Fördermittelauskunft auf ihrer Internetseite
an, die postleitzahlengenau die möglichen Förderprogramme aufführt. Aufgrund der häufig angepassten Förderrichtlinien empfiehlt sich eine
zeitnahe Information bei den Fördermittelgebern.
Auf folgenden Internetseiten finden sich aktuelle Informationen:
www.bafa.de
MAP-Mittel
www.kfw.de
KfW-Kredite
www.foerderdatenbank.de
Fördermittel des Bundes und der Länder
www.waerme-plus.de
Fördermitteldatenbank
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Praxisbeispiel
Power Tower in Linz
Das erste Passivhochhaus der Welt
Die neue Konzernzentrale der Energie AG setzt
weltweit Maßstäbe. Das erste Passivhochhaus
deckt den Heiz- und Kühlbedarf vollständig mit
Wärmepumpen - dank neuer Wege bei Energiekonzept und Gebäudehülle. Durch Großwärmepumpen erfolgen im Power Tower auf 19 Etagen
Heizung und Kühlung mit Grundwasser, Geothermie und Abwärme. Wärmequelle für die Großmodule ist der Kältepufferspeicher des Kühlsystems
im Rechenzentrum. Sinkt die Speichertemperatur unter ca. 10 °C, speisen zwei Tauchpumpen
Grundwasser mit 11 bis 12 °C zu.
6 900 Sondenmeter
Bautafel
Modelle:
Ochsner IWWS346ER2, 337,4 kW
Ochsner IWWT400ER2, 200 - 385 kW
Wärmequelle: Wasser
Kompressortyp: 1 x Schraube, 1 x Turbo, R134a
2 Sole/Wasser SWP mit je 318 kW
Quellentemperatur:
10/6 °C, 2 Förder- und 2 Schluckbrunnen
Vorlauftemperatur: 35/30 °C
Erdsonden: 6 900 Laufmeter
Tiefe: 150 Meter
Fundamentpfähle: 900 Laufmeter
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Eine Großwärmepumpe mit Turboverdichter
liefert zwischen 200 und 385 kW. Die integrierte Regelung der ölfrei arbeitenden High-TechMaschine schafft 18 000 bis 48 000 U/Min. Die
zweite, mit Schraubverdichter, liefert 337 kW. Je
zwei Entnahme- und Rückgabebrunnen wurden
in 50 Meter Abstand errichtet. Dort versickert
das Kühlwasser mit rund 18 °C. Lieferanten der
geothermischen Energie sind 46 Tiefsonden auf
zwei Feldern mit insgesamt 6 900 Laufmetern.
Dort zirkuliert eine 20-prozentige Glykol-Wassermischung mit 5 °C. Eine Besonderheit sind Wärmesonden in 86 Fundamentpfählen. 900 Meter
Kunststoffrohr wurden dafür eingegossen. Die
Pfähle, acht Meter tief und mit einen Durchmesser von 90 Zentimetern, liefern Umweltenergie für
zwei weitere Sole/Wasser-Großmodule.
Speicher im Erdreich
Zu dem sehr niedrigen Heizwärme- und Kühlbedarf des Gebäudes trägt vor allem die Fassade
bei. Sie besteht zu zwei Dritteln aus Glas und
einem Drittel aus hoch dämmenden opaken Elementen, isoliert mit 20 Zentimetern Steinwolle. Innovative Lamellen mit einer Mikroprismenstruktur
sorgen für Sonnenschutz und Durchsicht. Zusätzlich temperieren abgehängte Kühldecken. Über
einen Kühl-Wasserkreislauf wird überschüssige
Wärme abgeführt und mittels Sonden im Erdreich
gespeichert.
Hersteller
 Alpha-InnoTec GmbH
Günther Hertzsch
Industriestr. 3, 95359 Kasendorf
E-Mail: [email protected]
Fon: 09228 9906-0
www.alpha-innotec.com
 Bosch Thermotechnik GmbH
Buderus Deutschland
Sophienstr. 30-32, 35576 Wetzlar
E-Mail: [email protected]
Fon: 06441 418-1478
Fax: 06441 45602
www.buderus.de
 Glen Dimplex Deutschland GmbH
Geschäftsbereich Dimplex
Maik Heydrich
Am Goldenen Feld 18, 95326 Kulmbach
E-Mail: [email protected]
Fon: 09221 709-459
Fax: 09221 709924-459
www.dimplex.de
 NIBE Systemtechnik GmbH
Am Reiherpfahl 3, 29223 Celle
E-Mail: [email protected]
Fon: 05141 7546-0
Fax: 05141 7546-00
www.nibe.de
 OCHSNER Wärmepumpen GmbH
Elxlebener Weg 10, 99310 Arnstadt
E-Mail: [email protected]
Fon: 03628 6648-0
Fax: 03628 6648-497
www.ochsner.de
 Saturn Handels GmbH
Bartl Wärmepumpen
Pforzheimer Str. 298-300, 70499 Stuttgart
E-Mail: [email protected]
Fon: 0711 138125-0
Fax: 0711 138125-30
www.bartlwp.de
 Stiebel Eltron GmbH & Co. KG
Dr. Stiebel-Str., 37603 Holzminden
E-Mail: [email protected]
Infoline: 0180 3 702003
Fax: 0180 3 702015
www.stiebel-eltron.de
 Vaillant Deutschland GmbH & Co. KG
Berghauser Str. 40, 42859 Remscheid
E-Mail: [email protected]
Infoline: 0180 5 82455268
Fax: 0800 9998333
www.vaillant.de
 Viessmann Deutschland GmbH
Viessmannstr. 1, 35108 Allendorf/Eder
E-Mail: [email protected]
Fon: 06452 70-0
Fax: 06452 2780
www.viessmann.com
HEA – Fachgemeinschaft für
effiziente Energieanwendung e. V.
Reinhardtstraße 32
10117 Berlin
www.hea.de