Nachhaltige Quartierslösung durch Wärmepumpen
Von fossiler Fernwärme zum grünen Nahwärmenetz
Die Ablösung von fossilen Brennstoffen und der Umstieg auf nachhaltigere Heizformen sind zentrale Elemente der europäischen Klimapolitik. Wie sich dies durch eine individuell geplante und auf die örtlichen Gegebenheiten abgestimmte Systemlösung mit Wärmepumpen auch in dünn besiedelten Gebieten schnell, flexibel und hocheffizient umsetzen lässt, soll ein Projekt in Dänemark zeigen. Dabei war es das Ziel, ein ganzes Wohngebiet auf ein dezentrales grünes Nahwärmenetz umzustellen.
Wie Millionen Menschen in Dänemark sind auch die meisten Haushalte in dem 1.100 Einwohner-Ort Slotsbjergby im Süden Dänemarks an ein – in diesem Fall gasbefeuertes – Fernwärmenetz angebunden. Um dort zukünftig eine klimafreundliche Energieversorgung sicherzustellen, sollte ein örtliches Wohngebiet auf eine effiziente erneuerbare Heiztechnologie umgerüstet werden. Die Anforderung bestand darin, das gesamte Quartier mit drei bestehenden Gebäudekomplexen und insgesamt 47 Apartments energieeffizient zu modernisieren und dafür aus der fossilen Fernwärmeversorgung herauszulösen. Die besondere Herausforderung des Projekts: Bei der nachträglichen Installation gab es aufgrund der räumlichen Gegebenheiten keine Möglichkeit, die Hydraulik innerhalb der Gebäude
unterzubringen.
Wärmepumpe für Großprojekte mit R290
Für die individuellen Anforderungen des Wohngebiets wurde eine abgestimmte Systemlösung entwickelt, bei der drei Dimplex „System C LA 60P-TUR“-Wärmepumpen in Kombination mit einer Container-Hydraulikstation als Plug & Play-Konzept zum Einsatz kamen. Als flexibel aufstellbare reversible Wärmepumpe, die speziell für Großprojekte, wie z.B. Mehrfamilienhäuser oder Bürogebäude, ausgelegt ist, kann die „LA 60P-TUR“ einen Gebäudewärmebedarf von bis zu 60 kW decken. Mit zwei Verdichtern, die stets bedarfsgerecht arbeiten, sowie drehzahlgeregelten Ventilatoren und einem schalloptimierten Verdichterraum sollen projektspezifische Anforderungen an Schall und Effizienz erfüllt werden. Durch einen COP (coefficient of performance, zu Deutsch Heizzahl) von 4,9 im Heizbetrieb soll das Gerät eine hohe Jahresarbeitszahl erreichen – und eine Vorlauftemperatur von bis zu 64 °C. Pro Wärmepumpe ergibt sich eine Heizlast von 42,1 kW bei A-7/W35.
Sie wird als eine der derzeit wenigen Wärmepumpenmodelle ihrer Leistungsklasse mit dem natürlichen und umweltfreundlichen Kältemittel R290 betrieben, sodass die Wärmepumpe nicht nur aufgrund ihrer Effizienz, sondern auch aufgrund ihres niedrigen GWP-Wertes für dieses Modernisierungsprojekt ausgewählt wurde.
Container mit Hydraulikstation
Während die drei „System C“-Wärmepumpen nebeneinander, platziert an einem zentralen Aufstellort in der Umgebung der Wohngebäude, das Herzstück des neuen Nahwärmenetzes bilden, befindet sich die Schaltzentrale direkt daneben: Ein simpler Container, der bei genauer Betrachtung ein hochtechnisches Innenleben offenbart. Denn auf seiner kompakten Fläche von 5 x 2,5 m ist die komplette Heizzentrale der Anlage untergebracht.
Die gesamte Technik musste nach draußen zu verlagert werden, da dafür innerhalb der Wohngebäude kein Platz war. Der steckerfertige Container beinhaltet eine umfassende Hydraulikstation – samt komplexem Schaltschrank zur Lasteinspeisung von drei Anlagen, Heizkreisverteiler für drei Heizkreise, Umwälzpumpen und 1000 l Pufferspeicher. Das komplette System wurde als Plug & Play-Konzept geliefert, indem alle aufeinander abgestimmten Komponenten bereits vorkonfiguriert waren. Das neue Wärmenetz konnte so innerhalb eines Tages in Betrieb genommen werden. Die Warmwasserbereitung erfolgt auch nach der Modernisierung weiterhin dezentral elektrisch.
Flexible Planung
Der individuell geplante Hydraulik-Container stellt nicht nur eine Lösung für das Platzproblem dar, sondern hat darüber hinaus noch weitere Vorteile: Er ermöglicht eine unkomplizierte Wartung durch kurze Wege, sorgt auf diese Weise für einen reibungslosen Anlagenbetrieb und bietet größtmögliche Sicherheit – und das bereits bei der Planung. Bei dem Modernisierungsprojekt in Slotsbjergby lagen nur zehn Monate zwischen dem Erstkontakt und der Inbetriebnahme. Möglich war diese schnelle Abwicklung u.a. durch eine hohe Flexibilität bei der Planung. Während in Dänemark noch die neuen Leitungen eingegraben wurden, wurde in Deutschland bereits der Container geplant. Von der Gerätekonfiguration bis zum Sicherheitskonzept – u.a. mit geringster Kältemittelfüllmenge pro Gerät und einem schwadensicheren Schaltschrank – erfolgte die gesamte Planungsleistung für den Hydraulik-Container unabhängig von den Arbeiten vor Ort.
Die Wärmepumpen sowie der steckerfertige Container mussten schließlich an ihren Bestimmungsort gebracht und angeschlossen werden, was aufgrund des Plug & Play-Konzepts schnell zu erledigen war. Die Anlieferung hat deutlich länger gedauert als die Inbetriebnahme. Dimplex unterstützte von Beginn an mit der passgenauen Einstellung der Hydraulikkomponenten. Für eine bedarfsgerechte Steuerung über sechs Leistungsstufen wird die Dimplex „Masterregelung“ verwendet, welche eine Kaskadierung der drei Wärmepumpen erlaubt – maximal möglich ist eine Regulierung von bis zu 14 Wärmepumpen. Über das Wärmepumpensystem erfolgt die komplette Deckung des Quartiers und Gebäudewärmebedarfs in Kaskadenschaltung bis 120 kW bei einer Außentemperatur von -7 °C.
Der Bedarf wird über einen Temperaturfühler im Hydrauliksystem ermittelt. Je nach Wärmebedarf und Außentemperatur wird eine zusätzliche Leistungsstufe hinzugeschaltet – hier wird immer der Verdichter ausgewählt, welcher die niedrigsten Laufzeiten vorweist. Bei sehr tiefen Außentemperaturen, wenn die Wärmepumpen im Volllastbetrieb laufen, erreichen sie einen Schalldruckpegel im Abstand von 10 m von 46 dB(A) – bei abgesenktem Betrieb 39 dB(A). Die Kompatibilität zu Schnittstellen und Cloudanbindungen über APIs bietet die Möglichkeit zum Monitoring und Fernzugriff. Die Wartung wird über ein weitreichendes Service-Partner-Netzwerk abgedeckt. Dadurch sollen keine gesonderten Aufwände für den Anlagenbetreiber entstehen.
Schritt zur Klimaneutralität
Die erste Heizperiode hat die neue Anlage bereits absolviert, in der das Wärmepumpensystem mit einem effizienten Betrieb ohne Probleme die Einwohner von Slotsbjergby überzeugen konnte. Der Umstieg vom fossilen Fernwärmenetz zur klimafreundlichen Quartierslösung ist damit erfolgreich abgeschlossen und kann als Vorbild für weitere Aufträge dieser Art gelten. Insgesamt sind individuelle Systemlösungen, bei denen sich die Wärmepumpe auch für Großprojekte flexibel und effektiv einsetzen lässt, ein wichtiger Schritt auf dem Weg hin zu nachhaltigem Heizen und zur Klimaneutralität.
