Errichtet wurde es im Jahr 1901, 120 Jahre später ist das Gebäude ein Vorzeigebeispiel für das Zusammenspiel effizienter Heiztechnik: In der „Schule am Botanischen Garten“ in Hann. Münden (Niedersachsen) wurden gleich fünf (!) neue Wärmeerzeuger installiert. Der Landkreis Göttingen hat als Bauträger die Wärme- und Warmwasserversorgung des 1901 errichteten Gebäudes modernisieren lassen. Je zwei Gas-Wärmepumpen und Gas-Brennwertkessel von Buderus, eine Brennstoffzelle sowie zwei 2000-l-Pufferspeicher vereinen sich zu einem multivalenten System, das die Energieträger Gas und Umweltwärme effizient kombiniert.
Was das konkret bedeutet, zeigt die Aufgabenverteilung: Die beiden Gas-Absorptionswärmepumpen Logatherm GWPL 41kW decken die Grundlast. Die Spitzenlastabdeckung übernehmen zwei Gas-Brennwertkessel Logano plus KB372 mit einer Gesamtheizleistung von 300 kW. Die Brennstoffzelle BlueGen BG-15 dient als Beistelllösung zu den Brennwertkesseln und nutzt ebenfalls den Energieträger Erdgas. Sie ist mit einer thermischen Leistung von bis zu 1,7 kW bei einer Rücklauftemperatur von 30 °C (0,9 kW bei Rücklauftemperatur 50 °C) hydraulisch in die Pufferspeicheranlage eingebunden. Die Brennstoffzelle erzeugt zugleich Strom und Wärme – dadurch kann sie einen Teil der elektrischen Grundlast der Schule decken. Überschüsse entstehen nicht, der erzeugte Strom wird vollständig selbst verbraucht. Den zusätzlichen Bedarf deckt das örtliche Netz ab.
Ein so planungsintensives und in der Umsetzung anspruchsvolles Projekt hat viele Väter: Für die Planung zeichnete das Büro „Geese – Beratende Ingenieure“ verantwortlich, Buderus hat bei der Konzeption Systemexpertise eingebracht in der Person von Marcus Kleeblatt. Die Thiedemann GmbH aus Hann. Münden übernahm die Installation.
Bild: Buderus
Bild: Buderus
Wirkungsgrad bis zu 164 %
Die Gas-Absorptionswärmepumpen hat der SHK-Fachbetrieb Thiedemann auf dem Dach des dreistöckigen Anbaus der Schule montiert, zugehörige Gas- und Heizungsleitungen als Aufputzinstallation im Gebäude bis zum historischen Dachstuhl und von dort zu den Wärmeerzeugern geführt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Wärmepumpen heben Gas-Absorptionswärmepumpen die Umweltwärme nicht mit Strom, sondern mit Erdgas auf das fürs Heizsystem benötigte Temperaturniveau. Das geschieht laut Hersteller mit einem Wirkungsgrad von bis zu 164 %.
Mittels modularer Betriebsweise passen sich die Gas-Absorptionswärmepumpen variablen Lasten selbstständig an. „Gerade für die Heizungsmodernisierung größerer Bestandsgebäude kann Gas-Absorptionstechnik eine gute Wahl sein“, sagt Julia Johanna Geese (beratende Ingenieurin), „denn Gas-Wärmepumpen erzeugen höhere Vorlauftemperaturen als Elektro-Wärmepumpen, die vorhandene Wärmeverteilung über Fußbodenheizung oder Heizkörper lässt sich so weiter nutzen.“ Auf bis zu 70 °C können die Logatherm GWPL 41kW die Warmwasser-Vorlauftemperatur bringen. Verteilt wird die Wärme in der Schule am Botanischen Garten über insgesamt 114 Heizkörper auf vier Geschossen.
Zwei kleine statt eines großen Kessels
Weil der Einsatzbereich von Gas-Absorptionswärmepumpen nahezu identisch mit dem von Gas-Brennwertgeräten ist, bietet sich eine Kombination der beiden Technologien an. In das Heizsystem sind deshalb zwei Logano plus KB372 mit je 150 kW Leistung integriert. Die Gas-Brennwertkessel lösen den alten Wärmeerzeuger ab (Baujahr 1998 und 450 kW Leistung). Die neue Heizkesselkaskade ist vor allem bei Spitzenlast wichtig sowie bei Außentemperaturen im Minusbereich, dann stellt sie einen größeren Teil der Wärmeversorgung sicher. Wobei die Gas-Wärmepumpen auch im Winter noch laufen – für den Betrieb darf die Außenlufttemperatur zwischen –20 °C und +45 °C liegen. Die Gas-Brennwertkessel tragen ebenfalls zum effizienten Gesamtsystem in dem multivalenten Projekt bei – durch ihre Brennwerttechnik sowie ihren großen Modulationsbereich von 1:6 liefert jeder Kessel nur so viel Leistung, wie angefordert wird. Für optimale Laufzeiten der Wärmeerzeuger wurden außerdem zwei Pufferspeicher mit je 2000 l installiert.
Bild: Buderus
von dort zu den Wärmeerzeugern geführt.
Vorinstallierte Kaskade, kompakte Kessel
So unterschiedlich die Gas-Absorptionswärmepumpen und die Gas-Brennwertgeräte rein äußerlich sind, haben sie doch viel gemeinsam: Sie sind auf ein Zusammenspiel im Heizsystem und auf eine komfortable Installation ausgelegt. Beispielsweise sind die Buderus Logatherm GWPL 41kW als Kaskade bereits bei der Lieferung auf Stahlträgern montiert, vorinstalliert und verrohrt. Das spart dem Heizungsfachbetrieb viel Zeit. Auch der elektrische Anschluss ist schnell erledigt, wie Marcus Kleeblatt erklärt: „Im Schaltschrank ist alles vorverdrahtet, externe Bauteile und Regelung schließt man einfach an dafür vorgesehene Klemmen an.“
Bei den Gas-Brennwertkesseln waren das geringe Gewicht und auch die stabile x-förmige Rahmenkonstruktion von Vorteil: „Die kompakte und leichte Konstruktion hat sich beim Transport bezahlt gemacht“, sagt Björn Schüler, Meister Haustechnik bei der Thiedemann GmbH. „Und durch die geringe Stellfläche konnten wir beide Kessel dort platzieren, wo zuvor der alte, größere Kessel stand.“ Nur etwas mehr als 0,5 m² Stellfläche beansprucht der Gas-Brennwertkessel in der Leistungsgröße
150 kW.
Ein entscheidender Punkt zur Hebung der Effizienzeffekte ist die Regelung: Die fünf Wärmeerzeuger sind gemeinsam in die Gebäudeleittechnik eingebunden, bei den beiden Gas-Brennwertkesseln beispielsweise über die digitalen Regelgeräte Logamatic 5313. Diese haben eine serienmäßige Modbus- und IP-Schnittstelle und können mehrere Module aufnehmen, etwa um zusätzliche Heizkreise anzusteuern.
Fazit
Der Landkreis Göttingen hat bei der Heizungsmodernisierung in der Schule am Botanischen Garten in Hann. Münden in eine effiziente Systemlösung investiert. Die Kombination aus Gas-Absorptions-, Brennwert- und Brennstoffzellentechnik ist ein innovativer Ansatz, der sich nicht nur im Neubau, sondern gerade auch in größeren Bestandsgebäuden verwirklichen lässt. Die Energiekosten und der CO2-Ausstoß sollen künftig deutlich niedriger ausfallen – ohne Abstriche beim Heiz- und Warmwasserkomfort zu machen.
Bild: Buderus
von Geese Beratende Ingenieure GbR und Marcus Kleeblatt, Projektmanager technischer Systemvertrieb bei Buderus.
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