Modulare Energiezentrale für Großprojekte

Um die Klimaziele zu erreichen, unterliegen Neubauprojekte im Nichtwohngebäude-Bereich dem Gebäudeenergiegesetz GEG. Dabei können Wärmepumpen sowohl als alleiniges Heizsystem als auch im Verbund als Hybridlösung eingesetzt werden, sofern insgesamt mindestens 65 % der genutzten Wärmeenergie aus erneuerbaren Quellen stammt. So wird die Dekarbonisierung in diesem Segment vorangebracht.

Gerade im kleineren und mittleren Leistungsbereich steht für Gewerbe, Bürogebäude sowie weitere Immobilien eine interessante Option bereit: die modulare Energiezentrale von Remko. Grundlage bildet die Monoblock-Wärmepumpe SQW mit 40 kW, ein Luft/Wasser-Gerät. Es ist die Basis für Systeme aus bis zu zehn Elementen; bis zu 400 kW Leistung sind auf diese Weise möglich. Damit gehen eine hohe Flexibilität und große Anpassungsfähigkeit einher. Zudem lässt sich eine Kaskade auch nachträglich ausbauen, wenn eine Gebäudeerweiterung erfolgt und sich dadurch der Bedarf erhöht.

Die neue SQW Pro

Inzwischen ist das Nachfolgemodell SQW Pro auf dem Markt. Es kann bei Umgebungstemperaturen von –25 – 45 °C zum Heizen sowie in einem Temperaturspektrum von 15 – 45 °C zum Kühlen eingesetzt werden. Mit dem natürlichen Kältemittel R290 erzielt die Wärmepumpe Vorlauftemperaturen bis 70 °C. Die SQW Pro vereint nachhaltige Heizung, Kühlung und Warmwassererzeugung und sie lässt sich wie der Vorgänger problemlos in die GLT einbinden. Damit wird die seit Jahresbeginn geltende Anforderung des GEG erfüllt, alle Nichtwohngebäude, in denen Heizungs- oder Klimaanlagen von mehr als 290 kW Nennleistung aktiv sind, mit einem Gebäudeautomationssystem auszustatten. In die Regelung ist zudem ein Kaskadenmanager integriert. Er lässt bis zu acht Einheiten miteinander kommunizieren, um stets den optimalen Betriebszustand zu gewährleisten. Maximal vier SQW-Wärmepumpen lassen sich direkt verbinden, ansonsten wird der Druckverlust zu hoch. Bei größeren Kaskaden werden die Einheiten daher in zwei oder drei Gruppen aufgeteilt und dann vor einem Pufferspeicher zusammengeführt.

Zusammenspiel mit Wärmeabgabesystemen

Die höchste Effizienz erreicht die Wärmepumpe bei niedrigen Vorlauftemperaturen. Dazu eignen sich vor allem Industrieflächenheizung, Betonkernaktivierung, Luftkonvektoren oder Deckenstrahlplatten. Die beiden erstgenannten Varianten müssen bei der Errichtung des Gebäudes eingeplant werden, die letztgenannten funktionieren auch im Bestand oder in der Nachrüstung. In der Regel sind Pufferspeicher installiert, um die erzeugte Wärme zu speichern und bei Bedarf abzugeben. Dies beeinflusst auch die Laufzeit der Wärmepumpen positiv. Zudem können die Geräte so, falls erforderlich, in einen Kühlbetrieb geschaltet werden. Bei Bedarf unterstützen die erfahrenen Planerberater von Remko. Mit den modularen Energiezentralen wurden bereits vor dem Inkrafttreten des GEG zukunftsfähige Lösungen installiert.

Praxisbeispiele

1. Fertigungs- und Maschinenhalle für MeierGuss

Das Familienunternehmen MeierGuss aus dem westfälischen Rahden steht für Gießereiprodukte „Made in Germany“. Um interne Abläufe im Warenfluss sowie der Produktion zu optimieren, wurde am Standort Betonwerk Rahden-Varl eine neue Fertigungs- und Maschinenhalle errichtet. Für den Neubau mit Abmessungen von 30 × 80 m galt der KfW-40-Standard. Das Gebäude beherbergt neben einer Produktionshalle ein Hochregallager sowie zahlreiche Verwaltungs- und Sozialräume auf zwei Etagen. Die Normheizlast wurde nach DIN EN 12831 mit 114 kW ermittelt, die Wärmeverteilung erfolgt ausschließlich über die Fußbodenflächen.

Eine Kaskade aus vier modularen Energiezentralen stellt die Versorgung sicher. Neben ihren vier Leistungsstufen überzeugen die SQW-Wärmepumpen mit einer hohen Betriebssicherheit. Platziert wurden sie direkt neben dem Gebäude, um die Anschlusswege kurz zu halten. Unter jeder Wärmepumpe wurden Edelstahl-Auffangwannen montiert. Diese stellen sicher, dass eventuell auslaufende Schadstoffe (Maschinenöl o. Ä.) nicht ins Erdreich gelangen können. Das hier eingesetzte Rückhaltesystem bietet im Leckagefall effektiven Schutz und lässt dank spezieller Sensortechnik anfallendes Niederschlagswasser abfließen. Zudem wurden die SQW gegenüber dem Fundament doppelt schallentkoppelt. In Verbindung mit der hauseigenen PV-Anlage von 180 kWp verfügt das Unternehmen nun über ein höchst effizientes, sparsames System.

Die Edelstahl-Auffangwannen unter jeder der vier SQW schützen im Leckagefall effektiv. Niederschlagswasser kann trotzdem abfließen. Bild: Remko GmbH & Co. KG, Lage

2. Wärmepumpe SQW im Neubau eines Logistikzentrums

Neben den Bestandsgebäuden wurde ein Logistikzentrum errichtet, um die Abwicklung intern und extern dauerhaft zu vereinfachen. Die planerischen Herausforderungen betrafen u. a. die Verknüpfung von bestehender Gebäudesubstanz mit dem Hallenneubau inklusive der entsprechenden Zufahrten, die bestmögliche Nutzung der Hanglage sowie eine kluge Entwässerung der neuen Dachflächen. Eine zweigeschossige Halle ist in diesem Bereich eher unüblich, erlaubt aber eine effektive Platznutzung. Der Keller bietet durch die Hanglage einen direkten Zugang und das Erdgeschoss befindet sich auf einer Höhe mit dem Bestand.

Die Kaskade aus fünf SQW-Wärmepumpen dient in erster Linie zum Heizen. Die Kühlfunktion kann bei Bedarf aktiviert werden, doch es gibt hier keinen übermäßigen Kühlbedarf, da die Halle gemäß aktuellem Dämmstandard errichtet wurde. Die einzelnen SQW wurden über Rohrverbindungssets gekoppelt. Aufgrund des Druckverlusts werden maximal vier Geräte direkt hintereinandergeschaltet. Man entschied sich daher, für die Halle jeweils drei und zwei Wärmepumpen zu verbinden. Daraus ergibt sich dann die weitere hydraulische Verschaltung, damit die Gesamtleistung zur Verfügung steht. Bei der Montage zahlte sich der hohe Vorfertigungsgrad der Geräte aus – die Installation funktionierte reibungslos und schnell. Damit die Geräuschbelästigung im Umfeld gering bleibt, kam die so genannte Low-Noise-Ausführung zum Einsatz. Sie verfügt über eine zusätzliche Schalldämmung am Kompressor. Auf diese Weise kann der Schall um bis zu 5 dB(A) reduziert werden.

Hydraulikbeispiel: Bei größeren Kaskaden wie in diesem Logistikzentrum werden die modularen Energiezentralen in zwei Gruppen aufgeteilt. Bild: Remko GmbH & Co. KG, Lage

3. Einsatz im Erweiterungsbau eines Industrieunternehmens

Das Betriebsgebäude eines Herstellers hochwertiger chirurgischer Instrumente und Implantate wurde vor wenigen Jahren vergrößert. Rund 800 m² für die Produktion und für neue Büros galt es zu errichten. Die Schwierigkeit bestand darin, Bestand und Neubau bezüglich Heizung und Kühlung zusammenzufassen. Zudem lief der Betrieb während der Bauphase weiter, was entsprechende Schutzmaßnahmen erforderlich machte. Gewählt wurde die aus zwei Energiezentralen bestehende SQW Duo mit einem Leistungsspektrum von 40 bis 80 kW, gemäß der errechneten Heiz- und Kühlleistung für das gesamte Gebäude.

Für die Temperierung von Produktion und Büros wurden für ein Betriebsgebäude zwei modulare Energiezentralen installiert. Die SQW-Wärmepumpen versorgen Bestand und Neubau. Bild: Remko GmbH & Co. KG, Lage

Neben der vorhandenen und neu eingebauten Betonkernaktivierung wird eine Klimatisierung über verschiedene Luftkonvektoren wie Deckenkassetten oder Wand- und Truhengeräte aus dem Remko-Portfolio realisiert.

Um die Räume eines Herstellers medizinischer Instrumente zu klimatisieren, setzte man u. a. Deckenkassetten ein. Bild: Remko GmbH & Co. KG, Lage

Insbesondere in den Bestandsarealen war eine genaue Abstimmung zur Platzierung der Geräte und der Leitungstrassen nötig. Dazu wurde ein 2-Leiter-System eingesetzt, das entweder Wärme oder Kälte transportiert. Insgesamt gibt es drei Heizkreise. Dank der PV-Anlage mit 43 kW Leistung erzielt die Gesamtanlage einen hohen Autarkiegrad. Zudem fließt die Abwärme von Druckluftkompressoren zur Unterstützung der Energiezentralen ein. Der vorhandene Gaskessel mit 35 kW für die Spitzenlast wird seitdem kaum noch eingesetzt.

Eine Information der Remko GmbH & Co. KG, Lage