Geothermie und Wärmepumpenkaskade für den fossilfreien Heiz- und Kühlbetrieb

Mehr als 30.000 Besucherinnen und Besucher nutzen jedes Jahr die Kongress- und Veranstaltungsräume des alpinen Kongresszentrums in Alpbach. Auf der rund 2.800 m² großen Veranstaltungsfläche finden ganzjährig Kongresse, Konferenzen, Ausstellungen, Kulturveranstaltungen und Seminare statt. Seit der Eröffnung im Jahr 1998 wurde das Gebäude mehrfach erweitert und technisch modernisiert, um den steigenden Anforderungen internationaler Veranstaltungsformate gerecht zu werden.

Die Gebäudestruktur stellt dabei besondere Herausforderungen an die technische Gebäudeausrüstung. Die unterschiedlichen Veranstaltungsräume variieren erheblich hinsichtlich Größe, Nutzung und Orientierung. Einige Teile des Gebäudes sind in den Hang integriert, während andere über großzügige Glasfassaden verfügen, die hohe solare Einträge verzeichnen. Die Anzahl der anwesenden Personen schwankt stark – von kleinen Besprechungen bis hin zu Großveranstaltungen mit mehreren hundert Teilnehmern.

Die außergewöhnliche Gesamtsituation erfordert ein besonders leistungsfähiges und flexibles Energiekonzept. Denn die Komfortanforderungen müssen unabhängig von Jahreszeit, Witterung und Veranstaltungsgröße jederzeit zuverlässig erfüllt werden.

Geothermische Energiequelle

Die Wärme- und Kältebereitstellung erfolgt über ein geschlossenes Erdsondenfeld mit 28 Tiefensonden. Die Gesamtlänge der Bohrungen beträgt 3.920 m; als Wärmeträger dient eine Sole, d. h. ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch.

Die Sole nimmt die im Erdreich gespeicherte Umweltenergie auf und transportiert sie zu den Wärmepumpen. Im Heizbetrieb heben die Wärmepumpen das Temperaturniveau der gewonnenen Energie auf das für die Gebäudeversorgung erforderliche Niveau an. Im Kühlbetrieb wird der Prozess umgekehrt: Überschüssige Wärme aus dem Gebäude wird kontrolliert in den Untergrund abgeführt. Damit fungiert das Erdreich zugleich als nachhaltige Wärmequelle und als saisonaler Energiespeicher.

Durch diese doppelte Nutzung entsteht ein zukunftssicheres Energiesystem mit hoher Effizienz, niedrigen Betriebskosten und reduziertem CO₂-Ausstoß. „Mit der Erdwärmepumpe haben wir ein sehr effizientes System, das gerade bei kalten Außentemperaturen für eine konstante Energiezufuhr ins Gebäude sorgen kann“, erläutert Alexander Schwaiger, Produktmanager bei Heliotherm Wärmepumpentechnik.

Auch die Gestaltung der Gebäudetechnik gewinnt zunehmend an Bedeutung. Die Solewärmepumpe verbindet energieeffiziente Anlagentechnik mit einem reduzierten Industriedesign und fügt sich so auch in architektonisch anspruchsvolle Technikzentralen ein. Bild: Energieagentur Tirol/punkt agency

Wärmepumpenkaskade und Betriebsführung

Die zentrale Wärmeerzeugung erfolgt über drei Sole/Wasser-Wärmepumpen mit je 100 kW Leistung. Die kaskadierte Ausführung der Anlagen ermöglicht eine flexible Leistungsanpassung an stark schwankende Lastprofile. Fällt eine Einheit aus oder wird gewartet, können die verbleibenden Wärmepumpen weiterhin einen Großteil der erforderlichen Leistung bereitstellen.

Vorteile der Kaskadenschaltung:

• stufenweise Leistungsanpassung im Teillastbetrieb
• erhöhte Betriebssicherheit durch Redundanz
• optimierter Wirkungsgrad bei wechselnden Lasten
• Wartungsfähigkeit ohne Systemausfall.

Die Heizenergie wird über großflächige Flächenheizsysteme (Fußboden- und Wandheizung) mit niedrigen Vorlauftemperaturen in das Gebäude eingebracht. Dies verbessert die Voraussetzungen für den effizienten Betrieb der Wärmepumpentechnik.

Drehzahlgeregelte Umwälzpumpen ermöglichen einen bedarfsgerechten Volumenstrom und reduzieren den Strombedarf der Nebenaggregate. Bild: Energieagentur Tirol/punkt agency

Kühlkonzept

Das System übernimmt neben der Wärmeversorgung auch die Gebäudekühlung. Die Kühlleistung beträgt 210 kW. Die Kühlung erfolgt überwiegend in den Sommermonaten über Deckenkühlsysteme sowie raumlufttechnische Anlagen. Aufgrund hoher interner Lasten durch Veranstaltungstechnik und hohe Personendichten kommt es regelmäßig zu kurzfristigen Lastspitzen.

Die Nutzung des Erdsondenfeldes ermöglicht eine weitgehend energieeffiziente Abfuhr dieser Wärmelasten. Gleichzeitig wird das Erdreich thermisch regeneriert und damit die langfristige Stabilität des Systems unterstützt.

Systemintegration und Betriebskonzept

Das System ist auf den parallelen Heiz- und Kühlbetrieb ausgelegt, wie er in Veranstaltungsgebäuden typisch ist. Durch die Kombination aus Erdsondenfeld und Wärmepumpenkaskade kann der Betrieb dynamisch an Lastwechsel angepasst werden und stellt eine durchgängige Wärme- und Kälteversorgung ohne fossile Energieträger sicher.

Die niedrigen Systemtemperaturen der Flächenheizung bilden eine zentrale Voraussetzung für den effizienten Wärmepumpenbetrieb.

Die modulare Struktur ermöglicht:

• Betrieb bei stark variierenden Belegungen
• stabile Versorgung auch bei Spitzenlasten
• Redundanz im Stör- oder Wartungsfall.

Fazit

Das Congress Centrum Alpbach ist ein Vorbild für die Energiewende im Nichtwohngebäudebereich, denn es zeigt eindrucksvoll, dass eine fossilfreie Energieversorgung auch bei komplexen Veranstaltungsgebäuden wirtschaftlich und zuverlässig umgesetzt werden kann.

Zugleich verdeutlicht das Projekt das Potenzial regionaler Energieressourcen. Die im Untergrund gespeicherte Umweltenergie steht unabhängig von globalen Energiemärkten dauerhaft zur Verfügung und leistet einen wichtigen Beitrag zur Versorgungssicherheit sowie zur Reduktion von Treibhausgasemissionen. Damit ist das Congress Centrum Alpbach nicht nur ein bedeutender Veranstaltungsort, sondern auch ein praktisches Beispiel dafür, wie die Ziele der Tiroler Strategie „Tirol 2050 energieautonom“ bereits heute erfolgreich umgesetzt werden können – mit Technik aus der Region und einem klaren Bekenntnis zu nachhaltigem Gebäudebetrieb.

Eine Information der Heliotherm Wärmepumpentechnik GmbH, Langkampfen, AT