Referenz: Wärmepumpe TTF 66 von Tecalor
Büro- und Produktionsflächen effizient heizen und kühlen
Heizen und kühlen im großen Maßstab: Werden Wärmepumpen vielfach noch immer als Heizoption für energieeffiziente Ein- und Zweifamilienhäuser angesehen, sind sie über diese Leistungsgrenze längst hinausgewachsen. Wärmepumpen bieten eine attraktive Wärmequelle für den Objekt- und Gewerbebereich. Das beste Beispiel gibt die Firma HIWIN in Offenburg, die mit Wärmepumpen des Herstellers Tecalor ihre Büros und Produktionsstätten heizen und sogar kühlen kann.
Das Prinzip der Wärmepumpe ist gleichermaßen effektiv wie effizient: Die Umweltwärme aus natürlichen Quellen wird durch Verdichter und Wärmetauscher auf ein höheres Niveau gehoben und somit als Heizenergie nutzbar gemacht. Für Eigenheime reichen dazu Leistungen im geringen Kilowattbereich aus. Gerade bei großflächigen Büros, großen Mehrfamilienhäusern oder Produktionshallen müssen die Aggregate allerdings weit mehr Energie liefern. Technisch kein Problem, wie beispielsweise die Sole-Wasser-Wärmepumpe TTF 66 GM des Herstellers Tecalor zeigt. Sie liefert bereits als Einzelgerät eine Wärmeleistung von 87 kW. Durch die Möglichkeit des Kaskadenbetriebes mehrerer Einzelgeräte lassen sich aber auch Heizleistungen von bis zu 500 kW gewährleisten. Das alles bei ganzjährig hohen Leistungszahlen und geringen Betriebskosten. Darüber hinaus ist das Wärmepumpenaggregat mit Qualitätsmerkmalen wie einem vollhermetischen Verdichter, einer Anlaufentlastung, einem Verflüssiger, einem Verdampfer, Sicherheitseinrichtungen wie einem Hoch-/Niederdruckwächter und einem Einfrierschutz ausgestattet.
Heizoption für den neuen Firmenstandort
Ein Beispiel, bei dem die Vorteile der TTF 66 in der Praxis zum Tragen kommen, bietet die Firma HIWIN aus Offenburg. Der Spezialist für elektromechanische Antriebstechnik hat ein neues Firmengebäude errichtet, das insgesamt 5.600 Quadratmeter an Fertigungs- und Bürofläche umfasst. Bei der Versorgungstechnik, um diese Flächen zu heizen und zu kühlen, wollte das Unternehmen auf erneuerbare Energien setzen und entschied sich schließlich für Wärmepumpen.
Fünf Wärmepumpen in Kaskade
Um den Wärmebedarf der Firma HIWIN zu decken, wurden fünf Sole-Wasser-Wärmepumpen des Typs TTF 66 in einer Kaskade zusammengeführt. In das System sind drei Pufferspeicher des Typs TSP 1500 plus eingebunden. So kann die produzierte Wärme zwischengelagert werden, womit ein wirtschaftlicher Betrieb der Anlage sichergestellt ist. „Wir mussten zwei große Herausforderungen stemmen: die Hydraulik der Anlage und die Regelungstechnik“, erklärt Matthias Fischer, Projektleiter beim SHK-Fachhandwerksbetrieb Fritz aus Offenburg, der gemeinsam mit dem Wärmepumpenspezialisten Tecalor die Anlage für HIWIN konzipiert hat. „Denn der Bauherr wollte gleichzeitig die Büros heizen und die Produktion kühlen – und umgekehrt.“
Das optimale Zusammenspiel aller Komponenten der Anlage regelt der Wärmepumpenmanager WPMW 3 zentral. Die Wärmepumpen sind dazu über eine BUS-Leitung in die digitale Gebäudesteuerung eingebunden. So können sie per PC überwacht werden. Die Wärmeerzeugung im Kaskadenbetrieb verläuft lastabhängig: Die Steuerung kann maximal sechs Leistungsstufen ansteuern. Zudem sind in dem Wärmepumpenmanager WPMW3 alle integrierten Heiz- und Warmwasserkreise voreingestellt. Mithilfe einer genauen Temperatur- und Anlagenanalyse stehen auch Fehlerdiagnosen schnell zur Verfügung.
„Wir bauen unsere Großanlagen immer mit mehreren Modulen auf, damit es bei Wartungsarbeiten oder einem Ausfall an einer Wärmepumpe zu keinem Stillstand des gesamten Systems kommt“, erläutert Matthias Fischer. „Wir planen und verbauen ausschließlich Tecalor-Wärmepumpensysteme und das hat seine Gründe. Neben der langlebigen Qualität und den sehr guten Serviceleistungen ist die leistungsangepasste Modulbauweise für uns und den Betreiber einer der größten Vorteile.“
Warmes Wasser ebenfalls über die Wärmepumpen
Die Kaskadenlösung bei HIWIN erreicht eine Heizleistung von 468 kW. Mit ihr lässt sich der Wärmebedarf von 696.000 kWh pro Jahr zu 100 Prozent decken. Darin enthalten ist neben der Heizwärme auch die Energie zur Warmwasserbereitung. Die maximale Vorlauftemperatur der TTF 66 liegt bei 60 Grad Celsius. Diese Temperatur lässt sich somit auch beim Warmwasser erreichen. Sollten einmal höhere Wassertemperaturen benötigt werden, sind die Warmwasserspeicher um elektrische Zusatzheizungen erweiterbar. Die Rücklauftemperatur der TTF 66 wird außentemperaturabhängig gesteuert.
Der Vorteil der passiven Kühlung
Das Ziel des Energiekonzeptes war neben der Heizung auch die Kühlung der Gebäude. Dank des Einsatzes von Wärmepumpen ist dies ohne zusätzliche Klimatechnik möglich. Das Unternehmen nutzt dazu die Option der passiven Kühlung, die die TTF 66 bietet. Bei der passiven Kühlung wird die vergleichsweise kalte Temperatur der natürlichen Energiequelle genutzt. Sie muss eine deutliche Temperaturdifferenz zu den zu kühlenden Räumen aufweisen. Bei Luft-Wasser-Wärmepumpen wäre die passive Kühlung somit nicht möglich, da die Luft als Quelle der genutzten Umweltwärme zu warm ist. Bei Sole-Wasser-Wärmepumpen wie der TTF 66 ist die Temperaturdifferenz hingegen gegeben.
Passive Kühlung bedeutet, dass während des Kühlvorgangs der Verdichter der Wärmepumpe ausgeschaltet bleibt. Die Wärmepumpe speist das Heizsystem lediglich mit Heizungswasser, das auf das Temperaturniveau der Sole abgekühlt wurde. Die Heizflächen in den Büros und Produktionshallen avancieren so zu Kühlflächen, die die Temperatur in den Räumen senken. Dabei ist darauf zu achten, dass die Temperatur der Kühlflächen nicht unter den Taupunkt fallen darf, da sich sonst Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft niederschlagen könnte.
Hohe Effizienz bei der Energieversorgung
Die Energieversorgung mittels Wärmepumpen erzielt bei HIWIN eine sehr hohe Effizienz. Im Vergleich zu einer konventionellen Heizlösung auf Grundlage der fossilen Energieträger Gas oder Heizöl sind die laufenden Betriebskosten um etwa 30 Prozent geringer. Hinzu kommt, dass für die gewünschte Kühlleistung keine zusätzliche Anlage notwendig war. Die passive Kühlung mit der Nutzung der natürlichen Kälte aus der Sole hält auch hier die Betriebskosten gering. So wird sich die Anlage schon in kurzer Zeit amortisieren.
Staatliche Förderung senkt Investitionskosten
Für die Einrichtung der Systemlösung auf Basis erneuerbarer Energien konnte HIWIN außerdem eine attraktive staatliche Förderung nutzen. Vergeben werden die Mittel zur Errichtung von effizienten Wärmepumpen in Unternehmen durch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA). Da das Gesamtkonzept der Kaskade bei HIWIN durch einen höheren Investitionsaufwand eine Effizienzverbesserung des Gesamtsystems erzielte und auf diese Weise den Energiebedarf und die Netzlast reduziert, konnte das Unternehmen neben der Basisförderung des BAFA auch eine spezielle Innovationsförderung in Anspruch nehmen. Diese wird für „Wärmepumpen mit verbesserter Systemeffizienz“ vergeben. Die Kaskade in Offenburg zeigt somit, wie ein effizientes und zukunftsweisendes Energiekonzept für Unternehmen auf Basis der modernen Wärmepumpentechnologie aussehen kann.