Kosten senken und Strom erzeugen

09.12.2015 | Veröffentlicht in Ausgabe 24-2015 | Druckvorschau

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Eine effiziente Heizungsanlage im Rathaus Lingen, in dem die gesamte Verwaltung der Stadt auf 10 400 m
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untergebracht ist, sollte die Unterhaltskosten reduzieren.
</p> — Eine effiziente Heizungsanlage im Rathaus Lingen, in dem die gesamte Verwaltung der Stadt auf 10 400 m ² untergebracht ist, sollte die Unterhaltskosten reduzieren.

BHKW und Gas-Brennwerttechnik Mit dem Ziel, langfristig die Unterhaltungskosten für das Rathaus zu reduzieren, entschied sich die Stadt Lingen zur Modernisierung der Heizungsanlage. Als wirtschaftlichste Lösung erwies sich der Einbau einer Gas-Brennwertkaskade sowie eines Blockheizkraftwerkes.

Inhalt

Das Neue Rathaus in Lingen wurde 1967 im Zentrum der niedersächsischen Kleinstadt errichtet. Für sämtliche verwaltungsrelevanten Aufgaben genügte zunächst ein fünfstöckiges Gebäude. Von 1993 bis 1995 wurde es umfangreich saniert, um ein Geschoss aufgestockt sowie um einen dreistöckigen Riegelanbau ergänzt – insgesamt rund 10 400 m² Nutzfläche. Die beiden damals eingesetzten gasbefeuerten Kessel mit insgesamt 800 kW Nennwärmeleistung entsprachen jedoch heute, nach nunmehr 24 Jahren, nicht mehr dem Stand der Technik, ihre Effizienz ließ zu wünschen übrig. Um den stetig steigenden Unterhaltungskosten des Gebäudes einen Riegel vorzuschieben, entschied sich die Stadt Lingen daher für eine umfassende Erneuerung der Heizungsanlage. Die Wärmeübergabe in den einzelnen Räumen und Fluren sollte beibehalten werden und weiterhin über Plattenheizkörper sowie vereinzelte Radiatoren erfolgen. Auch an der Lüftungstechnik wurde nicht gerührt: Für spezielle Bereiche, wie beispielsweise Archive, existiert eine Lüftungsanlage, die jedoch noch ohne Wärmerückgewinnung arbeitet. Eine Erneuerung wird für die nächsten Jahre angestrebt.

Gemeinsam mit den Verantwortlichen der zentralen Gebäudewirtschaft, Doris Baar und Christoph Große Ahlert, sowie dem zuständigen Haustechniker des Rathauses entwickelte der Fachplaner Christoph Feldhaus vom Ingenieurbüro Temmen in Lingen ein neues Heizkonzept. Den Einsatz von erneuerbaren Energien verwarf man aufgrund der hohen Investitionskosten und der Beschaffenheit des Gebäudes. Stattdessen fiel die Wahl auf eine Kombination aus zwei Gas-Brennwertkesseln in Kaskade und einem BHKW. Diese Art der Wärmeerzeugung hatte sich bereits in mehreren Grundschulen bewährt. Eine solche Anlagenvariante punktet mit hoher Effizienz und vergleichsweise moderaten Kosten. Zusätzlich war Flexibilität gefragt: Die neue Heizungsanlage sollte die Möglichkeit bieten, in naher Zukunft ein weiteres Gebäude mit mehreren 100 m² Nutzfläche über eine Fernleitung zu versorgen.

Kompakte Geräte erleichtern die Einbringung

Die Entscheidung wurde außerdem durch die räumlichen Bedingungen beeinflusst: Mit etwa 60 m² Fläche bietet der Heizungsraum im Keller des Rathauses zwar mehr als ausreichend Platz für die neue Anlagentechnik, der Zugang erfolgt jedoch über verwinkelte Flure mit schmalen Türen und Treppenabgängen. Bei der Auswahl der Komponenten kam es daher auch auf Kompaktheit und auf eine präzise Einbringung an. Diese Aufgabe sowie die gesamte Montage des neuen Heizsystems lagen in den Händen der Gebr. Knuf Heizungsbau GmbH aus Lingen mit Geschäftsführer Jürgen Hense.

Zur Installation kam ein BHKW Mephisto G 22 des Herstellers Kraftwerk mit 8 bis 20 kW elektrischer und 27 bis 51,3 kW thermischer Leistung für die Grundlast. Diese BHKW sind mit Abgaswärmeübertragern zur Brennwertnutzung ausgestattet. Zusätzlich setzte man zwei Gas-Brennwertkessel der Serie SGB 300 E von Brötje mit einem Nennwärmeleistungsbereich bis 300 kW ein, die als Kaskade geschaltet immer abwechselnd in Betrieb sind. Die drei Geräte versorgen einen Pufferspeicher mit 2000 l Fassungsvermögen, von dem die Wärme schließlich über drei Verteiler mit insgesamt 15 Regelkreisen im Gebäude genutzt wird. Ein Großteil des selbst erzeugten Stroms wird im Rathaus genutzt, was die Kosten positiv beeinflusst, ein weiterer Teil wird in das öffentliche Stromnetz eingespeist.

Bei den Gas-Brennwertgeräten handelt es sich um kompakt aufgebaute Geräteeinheiten, die sich problemlos in den Heizungsraum transportieren ließen. Sie messen lediglich 1455 mm Höhe, 1357 mm Tiefe und 692 mm Breite. Die Montage war durch die vorbereiteten Anschlüsse auf der Geräteoberseite besonders einfach. Die Abgas-und Zuluftleitungen können je nach Notwendigkeit von oben oder hinten verlegt werden, die wartungsrelevanten Bauteile befinden sich vorne. Zusätzlich erleichtert wurde die Installation durch die Multilevel-Technologie – der grundsätzliche Aufbau jedes Kessels ist identisch, sodass der Installateur schnell mit dem Gerät vertraut ist. Die hohe Effizienz des SGB – sein auf den Brennwert bezogener Wirkungsgrad liegt bei bis zu 109,7 % – resultiert unter anderem aus der Materialwahl für den Wärmetauscher. Er wird aus einer speziellen Aluminium-Silizium-Legierung gefertigt, die über eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit verfügt. Darüber hinaus ist ein emissionsarmer, modulierender Gas-Vormischbrenner eingebaut, der eine saubere Verbrennung bewirkt. Die Emissionswerte liegen bei NO_x < 20 mg/kWh sowie CO < 10 mg/kWh und liegen damit weit unterhalb der Grenzwerte. Der Modulationsbereich reicht bis 48 kW hinunter.

Füllwasserqualität sichert den zuverlässigen Betrieb

Eine der wichtigsten Grundvoraussetzungen für eine langanhaltend effizient und dauerhaft sicher arbeitende Heizungsanlage ist die hohe Qualität des Füllwassers. Aus diesem Grund nahm man im Vorfeld und auch im laufenden Betrieb Wasseranalysen vor. Hieraus resultierte der Einbau der Wasseraufbereitungs-Module Aguasave und Aguaclean von Brötje.

Zur Aufbereitung und Behandlung des Füll- bzw. Ergänzungswassers wurde das kompakte Wandgerät Aguasave in die Rohwasserleitung eingebunden. Das dort produzierte vollentsalzte Wasser wird mit Rohwasser gemischt und anschließend mit der entsprechenden Menge des Vollschutzprodukts versetzt. Damit lasse sich der pH-Wert bzw. die Leitfähigkeit stabilisieren und die Bildung von Biofilmen verhindern. Je nach Wunsch erfolgt die Steuerung über die Faktoren Wasserqualität, Menge und/oder Zeit.

Das Modul Aguaclean filtert die im Heizungswasser befindlichen Feststoffe permanent heraus. Im Zusammenspiel mit Aguasave können nach und nach auch festsitzende Korrosionsrückstände oder Ablagerungen entfernt werden. Der Filterwechsel wird am Gerät angezeigt, über die serienmäßig integrierte Schnittstelle mitgeteilt oder von einem optionalen UMTS-Modul an einen Server gesendet.

Darüber hinaus bieten die beiden Module zusätzliche Betriebssicherheit: Bei Druckabfall wird automatisch Heizungswasser nachgespeist und Leckage-Alarm ausgelöst. Zur Druckhaltung installierte man im Lingener Rathaus zusätzlich eine Druckhaltestation. Mit entsprechendem Zubehör kann mit den Brötje Modulen eine Befüllleistung von bis zu 1400 l/h erreicht werden.

Optimierung und Fernwartung über die Gebäudeleittechnik

Die Regelung und Steuerung der Heizungsanlage erfolgt über ein digitales Gebäudeautomationssystem mit freiprogrammierbaren und kommunikationsfähigen Automationsgeräten zur prozessnahen Optimierung des gesamten Heizungssystems. Dieses regelt unter anderem die Kesseltemperatur witterungsabhängig gleitend und die Modulation des Brenners je nach angeforderter Last. Das gesamte Heizungssystem – inklusive BHKW – wird wiederum über die Gebäudeleittechnik des Rathauses gesteuert. Auch Fernwartungen sind auf diese Weise möglich. Ein weiterer Vorteil: Auftretende Störungen werden sofort bemerkt und können dementsprechend schnell behoben werden.

Ein wirtschaftliches Heizungssystem, das die Unterhaltungskosten eindämmt und für mögliche Erweiterungen Kapazitäten bietet – das war der Wunsch der Stadt Lingen bei der Heizungsmodernisierung. Die Umsetzung gelang mit einer Kombination aus Gas-Brennwertkesseln von Brötje und dem BHKW von Kraftwerk. Die Brennwertgeräte waren dabei durch ihre hohe Effizienz bei gleichzeitig sehr kompakter Bauweise optimale Anlagenkomponenten.

Checkliste

Die Wahl fiel bei diesem Projekt auf eine Kombination zweier Gas-Brennwertkessel in Kaskade und einem BHKW. Diese Art der Wärmeerzeugung hatte sich bereits in mehreren Grundschulen bewährt und sie punktet mit hoher Effizienz und vergleichsweise moderaten Kosten. Eine wichtige Voraussetzung für eine effizient und dauerhaft sicher arbeitende Heizungsanlage ist die Qualität des Füllwassers. Aus diesem Grund nahm man im Vorfeld im laufenden Betrieb Wasseranalysen vor. Daraus resultierte der Einbau von Geräten zur Wasseraufbereitung. Das gesamte Heizungssystem – inklusive BHKW – wird über die Gebäudeleittechnik des Rathauses gesteuert. Auch Fernwartungen sind auf diese Weise möglich. Ein weiterer Vorteil: Auftretende Störungen werden sofort bemerkt und können dementsprechend schnell behoben werden.