Nachhaltigkeit im Fokus

Optimales Klima bei Dörken in Hagen-Vorhalle

Die neue Produktionsstätte der Dörken GmbH & Co. KG in Hagen-Vorhalle soll zum effizientesten Produktionsstandort für Baufoliensysteme in Europa werden. Um den hohen Anforderungen des Bauherrn gerecht zu werden, verbaute SEW im Competence Center Membranes mit seiner GSWT-Technologie (GSWT = Gegenstrom-Schicht-Wärmetauscher) ein durchdachtes und hocheffizientes Wärme-, Kälte- und Lüftungskonzept.

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Das neue Dörken Competence Center Membranes in Hagen-Vorhalle. Design im Detail. Bild: Dörken
Das neue Dörken Competence Center Membranes in Hagen-Vorhalle. Design im Detail. Bild: Dörken

Am 19. Juni 2020 feierte die Dörken GmbH & Co. KG, Tochtergesellschaft der Ewald Dörken AG, mit Sitz in Herdecke den Start eines neuen Bauvorhabens – ihre Werkserweiterung am Standort Hagen, Vorhalle. Im Fokus des Bauprojekts stand höchste Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz beim Einsatz von Energie und Rohstoffen, Gebäuden und Maschinen sowie ein optimales Klima für die Mitarbeiter. Um diese Ziele zu erreichen, war ein hocheffizientes und betriebssicheres Wärme-, Kälte und Lüftungskonzept erforderlich.

Projektdaten

Projekt:Competence Centers Membranes, Dörken GmbH & Co. KG

Auftraggeber und Nutzer:Dörken GmbH & Co. KG

Realisierungszeitraum:2021–2022

Wichtigste Ziele:Fokus auf höchste Nachhaltigkeit im Einsatz von Energie, Rohstoffen, Gebäuden und Maschinen sowie optimales Klima für Mitarbeiter

Wichtigste Ergebnisse:Nachvollziehbarkeit der Einsparung von Energie und Kosten über die Gebäudeleittechnik durch den Einsatz der GSWT-Technologie.

Architekten:aib GmbH, Duisburg

Planung/TGA-Fachplanung:Ingenieurbüro Paulus GmbH, Essen

Technische Planung:SEW GmbH, Kempen

Eingesetzte TGA-Systeme:GSWT-M 75

Umsetzung:HKL Lüftungsbau GmbH, Tönisvorst

Multifunktional und hocheffizient

Für die neue Produktionsstätte am Standort Hagen-Vorhalle kam das multifunktionale GSWT-M75-System für eine Luftleistung von ca. 42.000 m3/h mit höchster Effizienz zum Einsatz. Die maximale Leistung beträgt 50.000 m3/h.

Im Ergebnis können für das Dörken Competence Center Membranes 274 kW an Heizleistung und 71 kW an Kälteleistung eingespart werden.

SEW inside: Sauber, wartungsarm und redundant eingebaut in die Lüftungskanäle. Bild: SEW

Durch die Systemerweiterung der SEW-Mehrzonentechnik mit einem integrierten Nacherwärmer können die jeweiligen Zuluftanlagen unterschiedlich konditioniert bzw. temperiert werden. Dies ist dank der Anschluss-Schalt-Einheit (ASE) realisierbar. Die ASE verfügt zur Regulierung und Optimierung aller Wärmeübertragungsvorgänge über eine Siemens S7-Steuerung. Auch bei unterschiedlichen Luftmengen oder in Teillast wird eine optimierte Übertragungsleistung garantiert.

Die Anschluss-Schalt-Einheit (ASE, rechts im Foto) mit integrierter Siemens S7-Steuerung von SEW. Bild: SEW

„Die Empfehlung für SEW wurde durch den TGA-Planer ausgesprochen, der bereits in vorangegangenen Projekten positive Erfahrungen mit der GSWT-Technologie gemacht hat“, sagt Andreas Opitz vom Dörken Gebäudemanagement. „Da große Mengen Abluft aus unserer Produktion kontinuierlich abgeführt werden muss und keine Rückführung in die Halle möglich ist, benötigten wir ein System mit hohen Wärmerückgewinnungsgrad, um den Heizenergieeinsatz zu minimieren. Zudem wurde Wert auf Zuverlässigkeit der Anlage gelegt, da wir 24/7 produzieren und Ausfallzeiten durch Reparaturen oder erhöhten Wartungsaufwand vermeiden müssen. Die Abluft aus der Produktion enthält eine gewisse stoffliche Belastung, deshalb musste das gewählte System auch mit vorgeschalteten Filtern effektiv und effizient arbeiten und für den begrenzten Platz auf unserer Bühnenkonstruktion geeignet sein. Hier haben unsere Planer und wir Vorteile gegenüber den Mitbewerbern von SEW gesehen. Insbesondere beeindruckt mich, dass man über unsere Gebäudeleittechnik nachverfolgen kann, wie viel Energie und somit Kosten wir durch ihre Technik einsparen können“, erklärt Opitz.

Das Herzstück der multifunktionalen GSWT-Technologie ist die Pumpen-Armaturen-Baugruppe (PAG) von SEW. Von ihr aus wird das Kreislaufverbundsystem geregelt und Leistung eingespart. Bild: SEW

Die GSWT-Technologie

Bis 1983 hatten Wärmerückgewinnungssysteme (WRG-Systeme), insbesondere die Kreislaufverbundsysteme, nur eine Winterfunktion und eingeschränkt auch eine Vorkühlfunktion im Sommer. Die Rückwärmzahlen lagen eher unter als über 40 %. 1983 begann SEW mit der Herstellung von hocheffizienten Wärme- bzw. Kälterückgewinnungssystemen.

Mit der GSWT-Technologie von SEW, den hohen Austauschgraden und der hohen Redundanz ergaben sich neue Anwendungsfälle für WRG-Systeme. Mit Rückwärmzahlen von über 75 % ergab es nun Sinn, auch die Nacherwärmung, die Nachkühlung bis hin zur Rückkühlung von Kältemaschinen über das WRG-System zu betreiben. Heute gibt es bis zu 21 multifunktionale Erweiterungen. Mit den hohen Austauschgraden der GSWT-Technologie erfolgen die Funktionen bei geringsten Verlusten, dafür können weitere luftseitige Wärmetauscher bzw. Rückkühlaggregate entfallen. Mit der eingesparten Elektroenergie erhöht sich zum einen die Effizienz, zum anderen kann sehr platzsparend gebaut werden.

Multifunktionale GWST

21 integrierte Funktionen

Wärmerückgewinnung

Kälterückgewinnung

indirekt adiabatische Verdunstungskühlung

Nacherwärmung

Abwärmenutzung

Solarwärmenutzung

Brauchwasservorerwärmung

Filtervorerwärmung

Nachkühlung

Entfeuchtungskühlung

Entfeuchtungskälterückgewinnung

Freie Kühlung

Nachtkältekühlung

Brunnen-/Oberflächenwassernutzung

Kältemaschinenrückkühlung

partielle Kühlung

Zwischenverteilertechnik

Einbindung BHKW-Rückkühlung

integrierte mehrstufig, gegensinnig verschaltete Kältemaschine

Doppel-Kreislaufverbundsystem

AUL-/FOL-Zonentechnik

Bild: SEW
Bild: SEW

 

Hohe Redundanz und Betriebssicherheit

Der modulare Aufbau des Gegenstrom-Schicht-Wärmetauschers (GSWT) ist die Basis für multifunktionale Wärme-/Kälterückgewinnungssysteme. Durch die Vielzahl von eigenständigen, absperrbaren Wärmetauschermodulen kann etwa die eventuelle Leckage eines Wasserweges lokalisiert und abgesperrt werden, während die anderen Module weiterlaufen. Damit fällt das WRG-System nicht komplett aus und die Übertragungs- bzw. WRG-/KRG-Leistung bleibt nahezu vollständig erhalten. Ergänzt wird die Redundanz des GSWT von Doppelpumpen, separaten Frequenzumformern, Betriebssicherheitsroutinen und letztlich durch die hochwertige Siemens Simatic S7-Steuerung.

Keim- und schadstofffreie Wärmeübertragung

Kreislaufverbundsysteme sind dafür bekannt, dass diese keine Keime und Schadstoffe von der Fortluft auf die Außenluft übertragen. Allein die Rückwärmzahlen der KVS der 1. und 2. Generation waren nicht zufriedenstellend. Mit der GSWT-Technologie konnten endlich auch bei belasteter Fortluft oder bei gesteigerten Hygieneanforderungen hohe Rückgewinnungsleistungen erzielt werden.

Hohe Rückwärmzahlen und Effizienz

Eine der wichtigsten Kenngrößen von Wärmetauschern und WRG-Systemen sind der Austauschgrad und die Rückwärmzahl. Der SEW Gegenstrom-Schicht-Wärmetauscher erzielt durch einen Gegenstromanteil von > 99 % Austauschgrade von 90 % und zwar gleichzeitig (!) für Fluid und Luft. Dass die Austauschgrade beiderseits hoch sind, ist wichtig für das Zusammenspiel in einem Kreislaufverbundsystem (KVS). Im KVS werden damit unter Normbedingungen Rückwärmzahlen von bis zu 80 % erreicht. Wärmetauscher und WRG-Systeme nur nach der Rückwärmzahl zu beurteilen, greift jedoch zu kurz. Die zweite wichtige Kenngröße ist die Effizienz. Die hohen Rückwärmzahlen in Verbindung mit der hohen Redundanz erlauben die multifunktionale Nutzung.

Technische Daten

GSWT-M75-System WRG/NE/MZT

Luftmenge: 42.000 m3/h

Austauschgrad: 75 %

Energieeffizienz: 71 %; WRG-Klasse H2 (gem. DIN EN 13053:2020)

Eingesparte Wärmeleistung: 274 kW

Eingesparte Kälteleistung: 71 kW

Eingesparte Elektroleistung: 23 kW

Eingesparte Rückkühlleistung: 94 kW

Substitution von Heiz-, Kühl- und Rückkühlleistung

Erst wenn das WRG-/KRG-System redundant und betriebssicher aufgebaut ist, können die üblicherweise vorzuhaltenden Leistungen reell reduziert und angepasst werden. Die dabei möglichen Investitionsersparnisse „finanzieren“ die Energieeinspartechnik. Neben kleineren und effizienteren Heiz- und Kälteaggregaten kann ggf. die komplette Rückkühltechnik ersetzt werden. Eine erfolgreiche Substitution erkennt man auch an kleineren Rohrdimensionen und Elektroleitungen.

Bei einer bestehenden Zentraltechnik wird man nicht die Aggregate austauschen wollen oder es gibt andere Gründe für eine entsprechende Vorhaltung der Leistungen. In solchen Fällen schafft die GSWT-Technologie Leistungsreserven.

Insbesondere die indirekte adiabatische Verdunstungskühlung (IAVK) ist ein wirksamer Schutz bei sommerlichen Hitzerekorden. Die GSWT-Technologie trägt mit einer sicheren Energieeinsparung und reellen Substitution von Heiz-, Kühl- und Rückkühlleistungen zu einer dauerhaft hohen Wirtschaftlichkeit bei.

Zerlegbarkeit und Vorortmontage unter beengten Verhältnissen

Der modulare Aufbau des GSWT-Wärmetauschers ermöglicht die Montage auch bei sehr beengten Platzverhältnissen. Eine normale Zimmertür und einfache Treppen reichen aus, um auch Wärmetauscher für 100.000 m³/h in das Gebäude zu transportieren und am Aufstellort zu montieren.

Darüber hinaus schrumpft mit der Zerlegbarkeit die erforderliche Auszugslänge, d.h. der Platzbedarf vor dem Lüftungsgerät auf etwa 1 m. Dies wiederum ermöglicht breitere Geräte für eine höhere Effizienz. Im Reparatur- und Sanierungsfall ist der Wärmetauscher zerlegbar und kann mit einfachen Hebewerkzeugen aus- und wieder eingebaut werden.

Andreas Opitz vom Dörken Gebäudemanagement ist stolz auf die gesamte Lüftungstechnik. Bild: SEW

Fertigstellung Mitte 2022

Für das Projekt „Neue Produktionshallen Hagen-Vorhalle“ wurde in enger Zusammenarbeit zwischen dem Ingenieurbüro Paulus in Essen und SEW aus Kempen ein hocheffizientes, betriebssicheres und zukunftsweisendes Wärme-, Kälte und Lüftungskonzept entwickelt und optimiert. Die spätere Umsetzung erfolgte mit der Firma HKL Lüftungsbau GmbH aus Tönisvorst. Auch hier stellte SEW durch einen stetigen Austausch und das vollumfängliche Schnittstellenmanagement sicher, dass alle Anforderungen präzise und effektiv erfüllt wurden, um den Bauherren eine qualitativ hochwertige und nachhaltige Produktionsstätte mit optimalem Klima zu übergeben.

Eine Information der SEW GmbH, Kempen

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· Artikel im Heft ·

Optimales Klima bei Dörken in Hagen-Vorhalle
Seite 164 bis 167
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