Wärmeerzeugungsanlagen
Das exemplarische Konzept für die KG 421 – Wärmeerzeugungsanlagen stellt ein zukunftsorientiertes, energieeffizientes und nachhaltiges System bereit. Durch den Einsatz reversibler Wärmepumpen (mit Luft- und Wasserquellen) sowie eines Spitzenlastkessels wird der gesamte Wärme- und teilweise Kältebedarf abgedeckt. Die Systemspeicher für Wärme und Kälte ermöglichen Lastspitzenentkopplung und erhöhen die Gesamteffizienz. Darüber hinaus wird die Abwärme der Drucklufterzeugung vorrangig genutzt. Sämtliche sicherheitstechnischen Anforderungen wie Anlagenabsicherung, Wasserqualitätsmanagement (VDI 2035) sowie Brandschutz und Gefahrstoffverordnung werden beachtet. Ein Regel- und Überwachungskonzept mit Anbindung an die Gebäudeleittechnik (GLT) schafft Transparenz über alle Betriebs- und Verbrauchswerte. Die ausführliche Wartungs- und Instandhaltungsplanung gewährleistet einen störungsfreien, langlebigen Betrieb. Zusätzlich wird das System in Bezug auf Schall- und Schwingungsschutz, bauliche Rückhaltung von Flüssigkeiten (WHG/AwSV) und logistische Aspekte (Transport, Einbringung) umfassend geplant. Insgesamt entsteht damit eine hochmoderne, zuverlässige und umweltfreundliche Wärmeerzeugungsanlage, die den heutigen und zukünftigen Ansprüchen an Nachhaltigkeit, Energieeffizienz und Betriebssicherheit voll gerecht wird.
Wärmepumpen
Luft-Wasser-Wärmepumpen und Wasser-Wasser-Wärmepumpen: Einsatz beider Systeme für unterschiedliche Betriebszustände und Quelltemperaturen
Reversibler Betrieb (Heizen/Kühlen): Abdeckung der Heiz- und Kühlfunktion mit denselben Geräten zur Steigerung der Effizienz
Leistungs- und Arbeitsabdeckung: Heizleistung bis 100 % des Gesamtbedarfs
Heizleistung bis 100 % des Gesamtbedarfs
Kühlleistung bis 100 % des Gesamtbedarfs
Kühlarbeit bis 100 % des Gesamtbedarfs
Anlagenredundanz n-1: Bei Ausfall einer Wärmepumpe wird die Leistung durch die verbleibenden Einheiten gedeckt (Abgesehen von Extrem-Lastfällen)
Auslegung Außentemperaturen: 10 °C (Heizbetrieb) / +34 °C (Kühlbetrieb)
Regelband: 20–100 % je Wärmepumpe und 10–100 % der Gesamtleistung über Kaskadierung
Mess- und Zählkonzept: Getrennte Zählungen für elektrischen Energie-Input und thermischen Output (Wärme/Kälte) je Wärmepumpe, gemäß Zählkonzept
Spitzenlastkessel
Energiequelle: Konventioneller Kessel (z. B. Gas-/Öl-/Biomassekessel) zur Abdeckung von Spitzenlast und als Sicherheit
Integration: Hydraulische Anbindung an das gemeinsame Verteilnetz, um bei Bedarf die Wärmepumpenleistung zu ergänzen
Nutztemperaturniveau
Temperaturen: Auslegung für 55 °C Vorlauftemperatur im Heizbetrieb, Normalbetrieb bei 50 °C, Spreizung max. 10 K (typisch 7 K)
Pufferspeicher: Systeme zur Zwischenspeicherung für Wärme und Kälte, um Lastspitzen zu glätten und den Betrieb zu optimieren
Hydraulisches System
Tichelmann-Verrohrung: - Gleichlange Leitungswege für jeden Erzeuger, mit hydraulischer Trennung zum nachgeschalteten Verteilersystem
Systemumschaltung Heizen/Kühlen: Jede Wärmepumpe kann je nach Bedarf in den Heiz- oder Kühlmodus geschaltet werden
n-1-Konzept bei Umschaltung, sodass bei Ausfall einer Einheit die Versorgung gewährleistet bleibt
Wärmeauskopplung aus Druckluft
Integration der Abwärme: Drei Drucklufterzeuger (je ca. 70 kW Wärmeleistung) werden in das Tichelmann-System nach den Wärmepumpen eingespeist
Temperaturniveau: Vorrangige Nutzung im Pufferspeicher, um eine effiziente Wärmerückgewinnung zu gewährleisten
Abwärme aus Maschinenkühlung (Prozesskühlung)
Anlagenabsicherung
Einzelabsicherung je Erzeuger und Gebäude (z. B. Sicherheitsventile, Überdruckschutz, Temperaturbegrenzer, Wassermangelsicherung)
Automatische Druckhaltung, Entgasung und Nachspeisung: Permanente Überwachung und Anpassung des Anlagendrucks
Entfernen gelöster Gase, Vermeidung von Korrosion und Kavitation
Druckausgleich: Bei 2- oder 4-Leitersystemen ist eine Druckausgleichsleitung zwischen Heiz- und Kühlkreislauf vorgeschrieben, um unterschiedliche Druckniveaus zu vermeiden
Wasserqualität und Dosieranlage
VDI 2035-konformer Betrieb: Härte, pH-Wert, Leitfähigkeit und Korrosionsschutz müssen dauerhaft gewährleistet sein
Automatische Inhibitor-Dosierung: Mengengesteuerte Zugabe von Inhibitoren, z. B. für pH-Wert-Stabilisierung, Sauerstoffbindung, Korrosionsschutz
Anbindung an GLT: Überwachung des Füllstands (Warnmeldung min. und min-min.), Störmeldungen aufschaltbar
Bauliche Anforderungen
Raumtrennungen und Schallschutz: Bei lauten Wärmepumpen oder Kesselanlagen ggf. separate Aufstellräume, Schallkapseln und Schallschleusen
WHG / AwSV-konforme Flächen: Rückhalte- oder Auffangwannen bei wassergefährdenden Stoffen
Transportwege und Aufstellflächen: Ausreichende Türen, Transportwege, Deckenhöhen für Wartung, Austausch und Einbringung
Schall- und Schwingungsschutz
Schallpegel: Maximal zulässige Schalldruckpegel innen und außen (z. B. TA Lärm) sind einzuhalten
Schallschutzmaßnahmen (z. B. Kapselungen, Schalldämpfer an Luftein- und -auslässen)
Schwingungsentkopplung: Vibrationsdämpfer (z. B. Federrahmen, Schwingungselemente) unter Kompressoren und Pumpen
Vermeidung von Körperschallübertragung durch flexible Leitungen und Halterungen
Regelstrategie
Priorisierung zwischen Wärmepumpen (Grund- und Mittellast) und Spitzenlastkessel (Lastspitzen, Ausfallsicherung)
Kaskadierung und stufenlose Regelung zur Vermeidung von Takten, insbesondere bei Teillast
Heiz-/Kühlmanagement bei parallelen Anforderungen (z. B. Sommerbetrieb, Übergangszeiten)
Monitoring und Anbindung an GLT
Erfassung aller relevanten Parameter: Temperaturen, Volumenströme, Drücke, Energieverbrauch (Strom), Wärmemenge, Kältemenge
Auswertung: Vergleich von Soll-/Ist-Werten, Ermittlung von COP und JAZ
Fernüberwachung: Störmeldungen, Warnmeldungen, Wartungshinweise an Betreiberpersonal
Optimierung
Automatische Lastverteilung und Betriebsstunden-Erfassung, um Laufzeiten gleichmäßig zu verteilen
Betriebsdatenerfassung für energetische Analysen, Fehlerdiagnose und Predictive Maintenance
Wartungsverträge
Regelmäßige Inspektionen: Halbjährlich oder jährlich gemäß den Vorgaben des Herstellers und relevanter Normen
Prüfpunkte: Dichtheitsprüfung, Funktionsprüfung von Sicherheitseinrichtungen, Wasserqualitätstest
Zugänglichkeit
Gerätestandorte: Wartungs- und Bedienfreundliche Aufstellung (Mindestabstände, Podeste, Beleuchtung)
Zugänglichkeit für Großkomponenten: Genügend Platz für Kran- oder Staplereinsatz
Ersatzteilmanagement
Verfügbarkeit von Verschleiß- und Ersatzteilen für Wärmepumpen, Kessel, Armaturen
Langfristige Planung (z. B. Lagerhaltung wichtiger Komponenten, Liefervereinbarungen)
Dokumentation
Ausführliche Bestandsunterlagen: Schemen, Hydraulikpläne, elektrische Schaltpläne, Funktionsbeschreibungen
Betriebs- und Wartungsanleitungen aller Komponenten
Anlagenausweise, Prüfbücher (insb. bei Druckanlagen oder Anlagenteilen nach BetrSichV)
Brandschutz und Gefahrenabwehr
Brandabschnitte und Leitungsführung: Trennung von Bereichen (z. B. Technikräumen mit erhöhter Brandlast)
Brandabschottungen bei Durchführungen durch Wände und Decken
Umgang mit Kühl- und Brennstoffen: F-Gase-Verordnung bei Kältemitteln in Wärmepumpen
Lagerung (z. B. Heizöl, Gas) gemäß den geltenden Verordnungen (TRBS, BetrSichV, WHG)
Rauch- und Wärmeabzugsanlagen: Technische Maßnahmen (z. B. Lüfter, Abzugsklappen), sofern in Behördenauflagen oder Brandschutzgutachten gefordert
Förderungen, Zertifizierungen und Umweltaspekte
Energieeffizienz und CO₂-Reduktion: Nachweis für den Primärenergiebedarf (GEG, EnEV-Nachweis)
Berechnung der CO₂-Einsparung im Vergleich zu einer konventionellen Heizlösung
Fördermöglichkeiten: BAFA, KfW, EU-Förderungen: Bei bestimmten Systemkomponenten (z. B. Wärmepumpen, Abwärmenutzung)
Nachweis der Effizienz (JAZ, SCOP) und Einhaltung aller technischen und gesetzlichen Vorgaben
Nachhaltigkeitszertifizierungen: DGNB, LEED, BREEAM: Ggf. Berücksichtigung im Planungsprozess, falls eine Zertifizierung angestrebt wird
Zukunftsfähigkeit: Reserveflächen und Schnittstellen für mögliche Nachrüstungen (z. B. Photovoltaik, Solarthermie, Eisspeicher)
