Fußbodenheizung, Klimatechnik, Solar- und Wärmepumpen-Nutzung sind im Einfamilienhaus gang und gäbe. Diese Systeme arbeiten heute meistens mit niedrigen Temperaturen und insbesondere niedrigen Temperaturdifferenzen, was ein wichtiges Kriterium für Effizienz ist. Anders sieht das in Produktionshallen aus, die beispielsweise mit Luftheizungen arbeiten, für die hohe Temperaturen erforderlich sind. Das bedeutet weiterhin einen punktuellen Wärmeeintrag, eine hohe Luftzirkulation, Staubbelastung sowie in der Regel einen hohen Energieaufwand. Bei gut gedämmten Hallen verringert sich der Energiebedarf zwar deutlich, für den Speicherhersteller Forstner war das für den Neubau einer selbst genutzten Halle jedoch noch nicht befriedigend.
Im Jahr 2013 wurden die Werkshalle und das Bürogebäude der Firmen Forstner und Sutterlüty mit dem Neubau um 4370 m2 erweitert. Dabei war die Planung und Umsetzung eines Gesamt-Energiekonzeptes ein wichtiger Punkt. Zum Einsatz kam eine Frionic-Energiezentrale mit 49750l Speichervolumen als zentraler Bestandteil eines multivalenten Systems zum Heizen und Kühlen.
Über Erdsonden wird das Erdreich unter der Halle als Energiequelle für eine 200-kW-Wärmepumpe genutzt. Der Speicher ist dabei Teil der Wärmepumpe und ermöglicht über 30 eingebaute Edelstahlwendeltauscher eine Direktkondensation im Speicher. Dies hat im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen entscheidende Vorteile: Ohne zusätzliche Pumpen stehen hohe Temperaturen für die Brauchwassererwärmung zur Verfügung, Kondensationstemperaturen können direkt zum Heizen genutzt werden und durch das Gegenstromprinzip zum Brauchwasser wird der Kältekreis unterkühlt und die Anlageneffizienz gesteigert. Insgesamt ist mit einer verbesserten Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe zu rechnen.
Solare Wärme ist schon bei niedrigen Temperaturen nutzbar
Im kühlsten Speicherbereich sitzt ein eingebauter Solarwärmetauscher aus Wellrohr für eine Solarnutzung bereits ab 25 bis 30°C. Auf Grund der Speicherhöhe wurde im oberen Speicherbereich ein weiterer Wärmetauscher für die Brauchwasser-Topladung integriert. Die Wärmepumpe schaltet sich nur zu, wenn die 75,5 m2 Flachkollektoren zu wenig Energie bringen. Zwei Pelletskessel mit je 100kW stehen sowohl für den Altbau als auch den Neubau als Back-up-System zur Verfügung. Auf externe Verteiler wurde bewusst verzichtet. Durch spezielle interne Schichtungseinbauten werden die Heizungsvorläufe in unterschiedlichen Temperaturniveaus entnommen.
Eine Besonderheit ist die Ausstattung der kompletten Produktionshalle mit einer Fußbodenheizung, mit der im Sommer auch gekühlt werden kann. Im Bürogebäude ist eine Deckenkühlung eingebaut und eine Anlage zur kontrollierten Be- und Entlüftung. Für die Kühlung steht ein zusätzlicher 3120-l-Kaltwasserspeicher zur Verfügung. In diesen sind großzügig dimensionierte interne Wärmeübertrager für die freie Kühlung eingebaut. Dadurch kann sich auch das Erdreich im Sommer regenerieren. Für die aktive Kühlung werden 100 kW der Wärmepumpe eingebunden.
Energieautarkie und eine bessere Ökobilanz sind das Ziel
Bereits die bestehende Halle und das Bürogebäude mit 1908m2 wurden größtenteils solar beheizt. Durch die Nutzung der restlichen Dachfläche des Neubaus mit einer 20,2 kWp Photovoltaikanlage zur Netzeinspeisung wird zumindest jahresbilanztechnisch ein Teil des benötigten Stroms selbst produziert. Aus Umweltgründen arbeitet die neue Lackieranlage nurmehr mit Grundierern auf Wasserbasis. Das Warmwasser für die Reinigung kommt ebenfalls aus der Frionic-Energiezentrale. Pro Jahr war bislang der Zukauf von Pellets für etwa 2400 Euro erforderlich. Das neue Energiekonzept soll diese Betriebskosten nun reduzieren.
Mit den Frionic-Speichern lässt sich nicht nur die Effizienz von Wärmepumpenprozessen durch Direktkondensation verbessern. Sie eignen sich auch sehr gut zur Abwärmenutzung bei Kälteprozessen, wo die Wärme in der Regel über einen Verflüssiger ungenutzt an die Außenluft abgegeben wird. Beispiele für einen möglicherweise zeitlich nur gering versetzten Bedarf von Kälte und Wärme gibt es viele: Hotels, Bürogebäude, Supermärkte, Tankstellen, Metzgereien und viele andere Gewerbebetriebe. Neben ihrer Grundfunktion als Heizungs- bzw. Wärmespeicher sind die Frionic-Speicher mit Kondensatoren, Brauchwasserwärmetauschern und Schichttechnik ausgestattet. Geliefert werden zwei kleinere Standardgrößen mit 560l Inhalt und 22kW Kondensatorleistung sowie 820l Inhalt und 33kW Kondensatorleistung. Objektspezifische Anlagen bis 60 m3 Inhalt werden berechnet und individuell gefertigt. Für die Dimensionierung spielen Leistung und Laufzeit der einzubindenden Kälteanlagen sowie der zu erwartende Wärme- und Brauchwasserbedarf eine wesentliche Rolle, wobei Anlagenhydraulik und Regelung ebenso in die Überlegungen einzubeziehen sind.
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