Für jede Anlagensanierung lassen sich sicher viele Methoden zur energetischen Optimierung ausdenken. Aus vielen Gründen sind die Ideen aber dann schnell wieder vom Tisch, bevor das sinnvoll Machbare diagnostiziert wurde. Oder aber man fängt einfach an und macht. Denn langjährige Erfahrung, richtige Abschätzungen und gesunder Menschenverstand sind oft die besten Ratgeber.
„Bei uns war es eine defekte Umwälzpumpe, die den Ausschlag gab“, erinnert sich Senior Harald Landerl. Seit 37 Jahren betreibt seine Frau Maria im oberösterreichischen Reichraming den einzigen Lebensmittelmarkt am Ort. Genauso lange wohnen beide dort, wie heute auch Sohn Harald mit seiner Familie. „Unser bekannter Heizungsinstallateur Raimund Aschauer kam vorbei und schaute sich bei der Gelegenheit gleich alles an. Sein Ergebnis: Harald, aus deiner Anlage ist etwas herauszuholen.“
Zu Anfang zögerte Harald Landerl. Denn Einsparen heißt immer erst einmal investieren. Vor zehn Jahren geschah dies in großem Stil. Damals verdoppelte sich annähernd die Größe des Marktes auf die heutige Fläche von 416 m². Der 55-kW-Pelletkessel und eine neue 45-kW-Kälteanlage wurden installiert. Ein kleiner Teil der Verflüssigerabwärme des Kältesystems heizt seither zeitweise den kleinen Pool auf der Terrasse. Die meiste Wärmeenergie ging aber nutzlos in die Umwelt, so wie bei vielen gewerblichen Kälteanlagen. Hier war tatsächlich etwas zu holen.
50 % Einsparungen bei den Energiekosten sind möglich
Aschauer fiel eine weitere Schwachstelle auf. Seit dem Umbau vor neun Jahren ist das höher gelegene Wohnhaus des Sohnes über eine etwa 20 m lange Leitung an die Heizzentrale für Laden und Elternhaus angebunden – und zwar als entkoppelter Heizkreis, denn aufgrund der Entfernung und vor allem des Höhenunterschieds von 22 m musste ein Wärmeübertrager zwischengeschaltet werden. Das war sicher eine sinnvolle Idee, allerdings konnte der obere Heizkreis durch ein Ventil manuell abgeschaltet werden, falls die Heizleistung für das gesamte Anwesen nicht ausreichte. Dies war gelegentlich der Fall und so musste im oberen Gebäude eine Notheizung aktiviert werden. Ein Pufferspeicher zur Überbrückung solcher Situationen war nicht vorhanden. Auch hier ließ sich einiges optimieren. Und dann war da noch die Wärmeverteilung im Geschäft und den Wohnbereichen über Radiatoren, Fußbodenheizung und Deckenstrahler. Da das gesamte Hydrauliknetz an nur einer Heizzentrale hängt, wurden die gewünschten Vorlauftemperaturen über Beimischung von kaltem Wasser erreicht und mit Umwälzpumpen verteilt. So geschieht es heute noch bei unzähligen Installationen. Wirksam, aber dennoch praktizierte Energievernichtung.
Mit diesen gewonnenen Erkenntnissen setzte sich Aschauer dann mit seinem Partner Albert Koppenberger zusammen. Nach einer ersten überschlägigen Betrachtung konnten sie Harald Landerl eine erfreuliche Nachricht mitteilen: „Wenn wir die Abwärme der Kälteanlage einkoppeln, einen Pufferspeicher installieren, das Hydrauliksystem auf Rendemix-Mischer von Baunach umstellen und die komplette Heizungsanlage mit einer modernen Regelung versehen, kannst Du den jährlichen Pelletverbrauch in etwa halbieren“. Da zudem die zu erwartende Amortisation des Umbaus nach ersten Kalkulationen bei rund sieben Jahren liegen sollte, überlegte Unternehmer Landerl nicht mehr lange und erteilte den Auftrag.
Aschauer und Koppenberger (A&K) arbeiteten jetzt ein detailliertes Anlagen-, Hydraulik- und Regelungsschema aus. Das anschließende Gespräch mit der Firma Hauser verlief positiv und führte zu dem Ergebnis, dass der Lieferant für Kühlmöbel und Kältetechnik ein Wärmeübertragermodul an den neuen von A&K individuell angepassten Pufferspeicher anbaute. Über dieses wird seither die erzeugte Verflüssigungsabwärme aus dem Kältekreislauf ausgekoppelt und bei einem Temperaturniveau zwischen 45 und 50 °C direkt in den Puffer eingespeist. Da eine Supermarktkälteanlage das ganze Jahr über in Betrieb sein muss, gibt es kaum Phasen ohne Wärmeabgabe. Wenn dennoch die Abwärme der Kälteanlage nicht ausreicht, um die erforderlichen Speichertemperaturen zu erzeugen, nur dann heizt der Pelletkessel den Doppelschichtenpufferspeicher mit einem Fassungsvermögen von 2200 l nach. Und wenn keine Abwärme benötigt wird, steht weiterhin der installierte Axialverflüssiger der Kälteanlage zur Abgabe an die Außenluft bereit.
Alleine mit dieser Maßnahme waren bereits deutliche Einsparungen zu erwarten. Das zweite große Potenzial lag dann bei der Wärmeverteilung und Pufferung der Wärme. Raimund Aschauer erinnerte sich an ein Seminar der HG Baunach GmbH. Holger Müller stellte damals in Wels den Verteiler vor: „Wenn es um eine effiziente Kopplung von Radiatoren und Fußbodenheizung geht, liefert unser patentiertes System sehr gute Ergebnisse. Dabei wird der Radiatorrücklauf zum Vorlauf für die Rohrschlangen im Fußboden. Eine intelligente Regelung im 2x4-Mischer sorgt dabei für eine exakte Einhaltung der Mischverhältnisse und Temperaturen.“ Zudem könne in der Baugruppe bei Bedarf eine saugend arbeitende Umwälzpumpe für den Mischkreis integriert werden. Hydraulische Weichen, Fühler oder ein zusätzliches Reglermodul seien ebenfalls hinfällig.
Im August 2014 ging es dann los. Und innerhalb von nur vier Wochen war das Werk vollbracht. Der mit Schafswolle gedämmte Doppelschichtenpufferspeicher stand im Heizraum, der sich in einem Nebengebäude zwischen den beiden Wohnhäusern befindet. Angekoppelt an das Wärmeübertragermodul wurde von der Firma Hauser die Heißgasseite der Kälteanlage. Weil hierzu das Kältemittel evakuiert und neu befüllt werden muss, wurde diese Arbeit von einem Kältefachbetrieb ausgeführt. Dann wurden in den Kellern der beiden Wohnhäuser jeweils ein Rendemix 250 2x4 RH35 ohne Umwälzpumpe eingebaut und Vor-/Rücklauf seitig an die Wärmeversorgung sowie an die Radiator- und Fußbodenheizungskreise angeschlossen. Im gleichen Zug wurden gleich drei Umwälzpumpen überflüssig. Für die Steuerung hatte sich Elektrospezialist Albert Koppenberger ein detailliertes Konzept überlegt. Mit den frei programmierbaren UVR-Reglern des Herstellers Technische Alternative, Amaliendorf, ist das gesamte Heizungssystem heute intelligent vernetzt. Dadurch sind manuelle Eingriffe überflüssig geworden.
Wärmeenergie puffern und verschieben
Die Wärmeenergie wird auf der Erzeugerseite nach einer logischen Funktion effizient gewonnen und gepuffert sowie immer nur dorthin verschoben, wo sie benötigt wird. Die Vorlauftemperaturen für alle Heizkreise sind heute so weit abgesenkt, dass keine Komforteinbußen auftreten, aber auch nur so viel Wärmeenergie nachgeschoben werden muss, wie unbedingt benötigt wird. Dafür sorgen die beiden Mischer. Die witterungsgeführte Regelung achtet darauf, dass auch nachts kein Raum zu tief abkühlt. Daher wird das Wasser in den Heizkreisen permanent auf einem Temperaturniveau zwischen 38 und 40 °C umgewälzt. Sofern in der Zeit zwischen 6 und 22 Uhr einer der beiden Boiler in den Wohnhäusern höhere Temperaturen anfordert, wird der Vorlauf kurzfristig auf 55 °C erhöht und nach erfolgter Beladung des Speichers wieder abgesenkt. Einzig der Boiler im Ladengeschäft wird elektrisch nachgeheizt, um die gemäß Hygienevorschriften geforderten Temperaturen einzuhalten.
Dass Aschauer und Koppenberger nicht zu viel versprochen haben, war zum Zeitpunkt einer Anlagenbesichtigung Ende Februar 2015 bereits absehbar. „Seit dem Einbau des Pelletkessels vor neun Jahren habe ich immer zweimal im Jahr Brennstoff bestellt“, erinnert sich Harald Landerl. „Im September 13 t und im Februar noch einmal 10 t. Und jetzt schauen Sie einmal, wie viel nach der ersten Lieferung seit September 2014 noch da ist.“ Ein Blick in den Speicher lässt erahnen, dass dieser noch knapp zur Hälfte gefüllt ist. „Bis zum Ende der Heizperiode 2014/15 muss ich nicht mehr nachordern. Und es wird wahrscheinlich sogar ein Rest übrig bleiben, sodass effektiv zwischen 10 und 12 t Pellets eingespart werden.“ Damit liegt die Realität nahe an der Abschätzung von 50 %, die zu Beginn des Projekts getroffen wurde.
Eine gelungene Gewerkeverknüpfung
Um es zusammenzufassen: Das Abwärmeniveau einer Kälteanlage kann bei gleichzeitigem Wärmebedarf sinnvoll für die Heizung und Warmwasserbereitung genutzt werden. Eine intelligente Regelung ist der Schlüssel zur bedarfsorientierten Wärmebereitstellung. Und der Rendemix-Mischer kann verhindern, dass Wasser in Heizkreisen mit unterschiedlichen Vorlauftemperaturen unnötig vermischt wird. Die Kombination dieser Maßnahmen hat dem Sparmarkt Landerl rund 50 % Energie- und Kosteneinsparung sowie den beiden Anlagenbauern Aschauer und Koppenberger den Energy Globe Award Oberösterreich 2014 in der Kategorie Feuer eingebracht.
Das Projekt ist ein gutes Beispiel für eine gelungene Gewerkeverknüpfung. Kälte- und Heiztechnik sind dort auf ebenso einfache wie geniale Art und Weise miteinander verbunden, so dass möglichst wenig nutzbare Wärme vergeudet wird. Dem aufgesetzt ist eine intelligente Regelung, die sich den Bedürfnissen der Nutzer anpasst. Hätten die beiden Anlagenbauer nicht die zündende Idee gehabt und hätte sich der Betreiber nicht zu der Investition entschieden, dann würde die Heizungsanlage weiterhin Jahr für Jahr rund 50 % Wärmeenergie verschwenden. Und falls der geneigte Leser jetzt argumentieren sollte, dass es bei einer Pelletanlage ja keine Rolle spielt, da dieser Brennstoff CO2-neutral ist, so seien zwei Aspekte erwähnt. Erstens: CO2-neutral ist zwar der Brennstoff, aber nicht die Gewinnung, die Herstellung und der Transport sowie der Betrieb des Kessels. Zweitens: Bei vielen vergleichbaren Anlagen ist kein Pelletkessel, sondern eine Öl- oder Gasheizung im Einsatz. Werden hier vergleichbare Einsparungen erzielt, sind große CO2-Minderungspotenziale zu heben. Wenn also Kälte- und Heizungsanlagenbauer zusammen- und nicht nebeneinanderher arbeiten, gibt es am Ende nur Gewinner.
Info
Zum Vierwegemischer
Neben der Kopplung eines Hoch- und eines Niedertemperaturkreises, wie im Beispiel Sparmarkt Landerl, kann der Vierwegemischer Rendemix auch direkt an einen Schichtenpufferspeicher angeschlossen werden. Er ermöglicht dann eine Zweizonen Be- und Entladung. Der Vorteil liegt darin, dass Heiß-, Kalt- und Mischwasser (durch Rücklaufnutzung) nur in ihren jeweiligen Zonen zu- und abfließen. Die Schichtung im Speicher bleibe erhalten. Neben der effektiven Beladung entlädt der Rendemix einen Speicher auch effizient. Damit kann beispielsweise die Laufzeit von Solaranlagen oder kleinen BHKWs wirtschaftlich verlängert werden. Und weil der Rücklauf der Radiatoren zum Vorlauf der Fußbodenheizung wird, fließt das Wasser kälter zu einem Öl- oder Gasbrennwertkessel zurück. Dadurch entsteht auch mehr Kondensat.
Autor
Achim Frommann, PR Werkstatt Nutzwort, 77880 Sasbach, Telefon (0 78 41) 27 08 58, frommann-achim@t-online.de
Im Sparmarkt in Reichraming (Oberösterreich) wird die Abwärme einer Kältemaschine nun für die Heizung genutzt. Das spart gut und gerne 50 % der Heizkosten.
Der Pelletkessel in der Heizzentrale hat eine Leistung von 55 kW. Dank Abwärmenutzung steht er aber jetzt die meiste Zeit still.
Als Besonderheit ist der Pufferspeicher um einen Wärmetauscher für die Heißgase der Kälteanlage erweitert.
Die Kältemaschine mit 45 kW Leistung versorgt den Supermarkt. Falls der Speicher für die Abwärme voll ist, gibt es einen zusätzlichen Verflüssiger als Ersatz.
Gruppenbild vor dem Vierwegemischer (v. l.): Holger Müller, Harald Landerl jun., Albert Koppenberger und Raimund Aschauer.
Maria und Harald Landerl sind von dem neuen Wärme- und Kältekonzept in ihrem Sparmarkt begeistert.
Vereinfachtes Schema des gesamten Wärmekreislaufs, dargestellt anhand der realen Gegebenheiten vor Ort.
Holger Müller erklärt hier die Funktion des Vierwegemischers, mit dem die Nutzung des Rücklaufs vom Heizkörper für die Flächenheizung genutzt werden kann.
