Optimale Energieversorgung dank Kaskadenlösung

Als die Kooperative Gesamtschule Rastede im Schuljahr 1976/77 den Betrieb aufnahm, galt sie als Meilenstein in der Schullandschaft. Vor allem nach Einführung der Sekundarstufe II im Jahr 1980 entstand ein äußerst breit gefächertes Bildungsangebot. Davon profitiert außerdem das kulturelle Leben in der Kommune, denn auch die Aktivitäten der Bildungseinrichtung sind bemerkenswert. Immerhin 2.200 bis 2.300 Schülerinnen und Schüler gehen hier täglich ein und aus. Seit man in Niedersachsen die Rückkehr zum Abitur nach 13 Jahren beschlossen und Informatik als Pflichtfach integriert hat, wurde es also zusehends enger in den zwei Standorten der Kooperativen Gesamtschule (KGS) in Rastede.

In der Konsequenz wuchs der Campus in der Wilhelmstraße. Vor drei Jahren wurde der erste Anbau mit fünf neuen inklusionsgerechten Klassen eingeweiht. Anschließend erfolgte die Erweiterung um einen 26 m langen Gebäudeabschnitt; hier entstanden u. a. sechs Klassenzimmer und ein Büro für den Schul-Administrator. Der Neubau entspricht dem Passivhaus-Standard und hat eine beheizte Nutzfläche von 941,72 m². Die Baukosten wurden Ende 2021 auf insgesamt rund 3,8 Millionen € geschätzt. Nach Abzug von Fördergeldern hat die Gemeinde demnach etwa 2,9 Millionen € selbst aufgebracht.

Effiziente Beheizung mit modernsten Wärmeerzeugern

Damit der Passivhaus-Standard erreicht werden konnte, setzte das Ingenieurbüro Heimsch bei der Wärmeerzeugung auf eine Kaskaden-Lösung mit Luft-/Wasser-Wärmepumpen. Dieser Ansatz wurde auch dem Effizienzanspruch gerecht, den Architekt Oliver Ohlenbusch vom Architekturbüro „gruppe omp“ bereits in der Planungsphase formuliert hatte. Nachdem man schon im Hauptgebäude gute Erfahrungen mit Gas-Brennwertgeräten von Brötje gemacht hat, kamen zwei „BLW NEO 18“ zum Einsatz. Die Monoblockgeräte arbeiten modulierend und versorgen den neuen Schultrakt permanent mit der passenden Heizleistung. Dabei liegt der Versorgungsbereich der Kaskade zwischen ca. 5,1 und 38,4 kW. Ein großzügig dimensionierter Verdampfer mit intelligenten Abtaufunktionen stellt den vereisungssicheren Betrieb in der Winterzeit sicher. Ein weiterer Pluspunkt der Brötje-Wärmepumpen: Die Einsatzgrenze liegt zwischen -25 und +45 °C. Damit sind die Wärmeerzeuger auch für die nördlichen Witterungsbedingungen bestens gerüstet. Das gelingt durch modernste Technik im Inneren: Ein bislang einzigartiges System mit zwei im Verbund arbeitenden Wärmetauschern gewinnt aus dem Kältekreislauf je nach Modulation 3 bis 5 % zusätzliche Energie und realisiert so herausragende Leistungszahlen. Daher erreichen die Monoblock-Geräte einen COP von über 4,25 bei A2/W35.

Ausgeklügelte Hydraulik mit der richtigen Technik

Zwei Hydroboxen von Brötje erleichterten außerdem die hydraulische Anbindung der Wärmepumpen in das System während der Installation. In der Hydrobox sind diverse Fühler und die Heizkreispumpen bereits integriert. Ein nachgeschaltetes Umschaltventil bewirkt eine optimale Verteilung des Heizungswassers, je nach Bedarf. Zur Raumheizung belädt die Wärmepumpen-Gruppe einen Juratherm Pufferspeicher mit 1.000 l Nutzvolumen. Um eine optimale thermische Schichtung zu erreichen, verhindern groß dimensionierte Flansch-Anschlüsse in DN 80 eine unnötige Durchmischung des Speichermediums.

Zudem wurden vom ausführenden SHK-Fachbetrieb Ender & Panneitz zwei Brötje Powerboxen installiert, in denen sich die „NEO RWP“ Regelung befindet. Ihre Aufgabe: Die leistungsgerechte Regelung des Verdichters und die leistungsabhängige Ansteuerung der Umwälzpumpen. Das Expansionsventil wird mithilfe der innovativen DSI-Technologie immer dem Optimum angepasst. Die Monoblock-Geräte wurden im Außenbereich vor dem Schulanbau zwischen den Zu- und Ablufttürmen der RLT-Anlage wirkungsvoll in Szene gesetzt. Die Edelstahlsäulen sind jeweils 3 m hoch und weisen einen Durchmesser von je 1.100 mm auf. Eine unangenehme Geräuschkulisse ist im Betrieb der „BLW NEO 18“ hingegen nicht zu vernehmen. Spezielle Ventilatorblätter im Eulenflügel-Design erzeugen selbst bei Volllast mit 58 db(A) LWA einen niedrigen Schallleistungspegel (Schallleistung nach DIN EN 12102 - Außenaufstellung).

Hybride Nutzung über die Steuerung

Darüber hinaus sind die Wärmepumpen durch zwei RKM-Module mittels Modbus-Anbindung mit der zentralen Gebäudeleittechnik verbunden. Diese wurde von der Hermes Systeme GmbH auf die Bedürfnisse des Schulbetriebes hin programmiert. Die „Simatic HMI“ von Siemens veranschaulicht die Überwachung der wichtigsten Parameter und sendet bei Störungen oder Abweichungen eine Nachricht an den zuständigen Anlagen-Manager. So können Ausfälle frühzeitig erkannt bzw. vermieden oder schnell behoben werden, ohne dass eine Störung den Schulbetrieb beeinträchtigt. Eine Vernetzung der Gebäudeabschnitte wird zudem einen hybriden Einsatz der Heizungstechnik – also die Kombination der Gas-Brennwert- mit der Wärmepumpen-Kaskade ermöglichen.

Fazit

Die Gemeinde Rastede als Betreiber der Kooperativen Gesamtschule hat mit Brötje einen Heizungshersteller vor Ort, der dem Anspruch an Qualität, Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit in der Gebäudetechnik gerecht wird. Als wärmetechnisches Herzstück des neu angebauten Schulbereichs garantieren die „BLW NEO 18“ rund um die Uhr die Bereitstellung von bedarfsgerechter Wärme. Durch ihren großen Modulationsbereich passt sich die Anlage exakt an den gerade geforderten Bedarf an.

Nach Aussagen des verantwortlichen Projektleiters der Ingenieurbüro heimsch GmbH, Finn Tabken, ging die Zusammenarbeit „zügig und unproblematisch vonstatten“. Mit dazu beigetragen habe auch der zuständige Key-Account-Manager Daniel Norder, der das Projekt für Brötje begleitet hat.