Luftkollektor für kleine Grundstücke
Sole/Wasser-Wärmepumpe mit Außenluft-Wärmequellen
Die Unternehmensgruppe IDL, Spezialist für Softwarelösungen und Beratung im Umfeld Business Performance Management mit Hauptsitz in Schmitten bei Frankfurt/Main, hat in Ahrensburg ein neues Gebäude errichtet: 780 m² Büroräume, die beheizt und gekühlt werden müssen. Zum Einsatz kommen eine Sole/Wasser-Wärmepumpe und zwei Außenluft-Wärmequellen. Dieser Projekt-Report beschreibt die Hintergründe für diese ungewöhnliche Lösung.
Die 1990 gegründete IDL-Gruppe hat sich auf die Entwicklung von Softwarelösungen rund um die Themen Konsolidierung, Planung, Analyse und Reporting spezialisiert. Damit machen Anwender ihre geschäftlichen Abläufe transparent und nachvollziehbar – unter anderem für den jährlichen Geschäftsbericht. Zu den Kunden zählen bekannte Namen wie der Chemiekonzern Altana, der Reiseveranstalter Thomas Cook oder auch die Landeshauptstadt Düsseldorf.
Die Niederlassung in Ahrensburg bei Hamburg wurde 1993 gegründet und war zunächst am Gänseberg ansässig. Doch hier platzte man bald aus allen Nähten – ein anderer Standort wurde gesucht und gefunden. Nach fünf Monaten Bauzeit bezogen die 31 Mitarbeiter Ende 2009 den 780 m² großen Neubau im Gewerbegebiet. In Grundstück und Immobilie investierte die IDL rund 900 000 €. Die Planung und Realisierung der gesamten Haustechnik übertrug IDL dem Heizungsteam Prehn & von Hoeßlin.
Wärmepumpen-Einsatz ohne Erdsonde
Geschäftsführer Michael Prehn: „Wir beschäftigen uns schon seit vielen Jahren mit Wärmepumpen. Beim Neubau für die IDL hatten wir die Chance, einmal mehr neue Wege zu beschreiten: Normalerweise wird eine Sole/Wasser-Wärmepumpe an eine Erdwärmesonde oder einen Erdwärmekollektor angeschlossen. Doch in diesem Fall mussten wir auf das Erschließen von Wärmeenergie über Erdwärme verzichten – das Gebäude steht in einem Wasserschutzgebiet. Daher haben wir an die Sole/Wasser-Wärmepumpe zwei Außenluft-Wärmequellen angeschlossen.“ Es ist eines der ersten Projekte dieser Art in Deutschland.
Die so realisierte Luftkollektor-Lösung ist für den Auftraggeber IDL wegen des Wegfalls einer Bohrung bzw. eines Flächenabsorbers bedeutend kostengünstiger – bei diesem Projekt kalkuliert Prehn eine Einsparung von rund 15 000 € (Gesamtkosten 25 000 €, gegenüber 40 000 € bei einer herkömmlichen Installation).
Der zumindest potentielle Nachteil ist natürlich die Begrenzung auf die Außenlufttemperatur von -12 °C. Bei niedrigeren Temperaturen tritt ein elektrisches Zuheizsystem („Heizpatrone“) in Aktion. „Man geht sozusagen eine Wette ein, dass der Winter nicht zu kalt wird“, sagt Michael Prehn. Diese Wette war im Übrigen leicht einzugehen, weil das Gebäude sehr gut isoliert ist und nur eine geringe Heizlast erforderlich ist. Darüber hinaus wird durch die Serverräume der IT-Firma ganzjährig Wärmeenergie bereitgestellt.
Das Risiko ist demnach überschaubar, so Prehn: „Bis die Einsparung von 15 000 € über die elektrische Zuheizung aufgebraucht ist, müssten viele kalte Winter in Serie kommen.“ Das sah auch der Auftraggeber so und ist bis heute von dem Konzept überzeugt.
Neben dem finanziellen Aspekt kommt der Grundstücksvorteil hinzu – wenn für eine 22 kW Wärmepumpe als Wärmequelle Erdsonden vorgesehen werden, bräuchte man ein sehr großes Grundstück, um die Sondenanlage zu platzieren – schließlich ist ein Abstand von 6 m üblich. Bei diesem Projekt wären als Alternative acht Erdsonden à 80 m vorzusehen gewesen, weil der Untergrund nicht mehr an Energie bereitstellen würde (geringe Entzugsleistung).
Übrigens wird das IDL-Gebäude auch gekühlt: Ab 20 °C Außentemperatur setzt die passive Kühlfunktion der installierten Wärmepumpe ein, wird Wärmeenergie vom Kühlmodul „HPAC“ über die Lüfter der Außenluft-Wärmequelle AMB nach außen abgeführt.
Die installierte Technik im Überblick
Die Technik kommt von Nibe (www.nibe.de): Die Sole/Wasser-Wärmepumpe „F1330“ ist eine Wärmepumpe zum Beheizen größerer Objekte wie Mehrfamilienhäuser oder Bürogebäude (vier Leistungsstufen von 22 bis 60 kW; in Kaskade geschaltet bis 540 kW).
Als Wärmequelle wird üblicherweise das Erdreich oder Grundwasser genutzt – das Gerät ist aber auch für eine Kombination mit externen Wärmeerzeugern geeignet wie zum Beispiel einem Öl- bzw. Gasheizsystem oder – wie beim Projekt IDL – einer Luftwärmequelle. „F1330“ ist ein flexibles Produkt mit einem leistungsstarken Regelgerät, das eine Vielzahl von Systemlösungen abdeckt. Zudem kann die Wärmepumpe zeitgleich zwei unterschiedliche Vorlauftemperaturen bis zu 65 °C erzeugen (zeitgleiche Versorgung des Heizsystems und der Brauchwasserbereitung). Aufgrund der zwei hocheffizienten Scroll-Verdichter mit jeweils einem optimierten Kältekreis erzielt die „F1330“ einen hohen Wirkungsgrad.
Die Wärmepumpe besteht aus zwei Einzelaggregaten, die pro Aggregat weniger als 3 kg Kältemittel enthalten. Das ist ein Vorteil, denn über 3 kg Kältemittel bestünde eine regelmäßige, kostenintensive Wartungs- und Dokumentationspflicht. Der bedarfsangepasste Betrieb mit zwei getrennten Verdichtern führt darüber hinaus zu optimierten Betriebsbedingungen für die Wärmepumpe, da so ein taktendes Betriebsverhalten auf Grund längerer Laufzeiten der einzelnen Verdichter unterbunden wird. Die Wärmepumpe ist bereits für den Anschluss der optional verfügbaren Kühl- und Abluftmodule vorbereitet.
Die Außenluft-Wärmequelle „AMB 30“ kann als Zubehör für die Wärmepumpe „F1330“ im Hybridbetrieb mit einer Erdsonden- bzw. Erdkollektoranlage zum Einsatz kommen. Der Ventilator der Außenluft-Wärmequelle arbeitet mit zwei Drehzahlen. Die Regelung des „AMB 30“ steht mit einer separaten Bedieneinheit im Innenbereich in Verbindung, über die die gesamte Einstellung und Überwachung erfolgt. Das Außengerät wird als alleinige Wärmequelle oder zusammen mit vorhandenen Erdwärmesonden oder Erdwärmekollektoren hydraulisch an die Sole-/Wasser-Wärmepumpe angeschlossen.
Fazit
Wo empfiehlt sich diese Hybrid-Lösung? Michael Prehn sieht eine Reihe von Einsatzbereichen: „Dieses Konzept eignet sich für die Nachrüstung, die Sanierung und für den Neubau von privaten und kommunalen Gebäuden ebenso wie für die Industrie. Hintergrund ist, dass speziell industrielle Anwender ihre Grundstücke optimal ausnutzen – und auch im Bestand und bei der Sanierung steht häufig keine ausreichende Fläche für das Niederbringen von Erdsonden zur Verfügung. Bisher ist der Einsatz von Wärmepumpen in solchen Fällen oft am Flächenbedarf gescheitert!“ Man könne natürlich auch eine Kombination versuchen, nutze die verfügbare Fläche so gut es geht für Erdsonden und ergänze den restlichen Wärmeenergiebedarf durch eine oder zwei Außenluft-Wärmequellen „AMB 30“. „Diese Variante spart gegenüber einer reinen Erdsondenanlage beträchtliche Investitionskosten ein“, so Prehn.
