Kommunales Vorzeigeprojekt: Strom, Wärme und Kälte für einen weitläufigen Schulkomplex

30.06.2014 | Energie, Sanitär-Heizung-Klima, Schul- und KITA-Einrichtung

Eine bezahlbare und umweltfreundliche Bereitstellung von Strom, Wärme und Kälte ist für Städte und Gemeinden nicht erst mit der sogenannten „Energiewende“ ein wichtiges Thema geworden. Kalkulierbare laufende Kosten spielen in Zeiten steigender Energiepreise und knapper Budgets schon länger eine wichtige Rolle bei Entscheidungen.

Ein positives Beispiel für eine innovative Haustechnikanlage hat die baden-württembergische Stadt Ditzingen in ihrem zentralen Schulkomplex in der Glemsaue realisiert. Das weitläufige Areal vereint Gymnasium, Real- und Musikschule sowie eine Sporthalle an einem zentralen Platz innerhalb der Stadtgrenzen. Geheizt und gekühlt werden die knapp 5000 m² durch eine clevere Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung (KWKK) die ein Blockheizkraftwerk von COMUNA-metall mit drei Adsorptionskältemaschinen der Firma InvenSor verbindet. Die zukunftsweisende Haustechnik-Anlage wurde vom Ingenieurbüro Dr. Georg Berndt für die Stadt Ditzingen geplant. Seit Ende 2011 läuft die Gesamtanlage sehr zuverlässig und effizient.

Als im Juni 2010 ein Jahrhunderthochwasser in Ditzingen Teilbereiche der Stadt unter Wasser setzte, war auch die Haustechnikanlage im Keller des Schulzentrums stark betroffen. Der komplette Heizraum stand unter Wasser, sodass die gesamte Anlage ausgetauscht werden musste. Die Stadt als Bauherr der neuen Anlage entschied sich für eine fortschrittliche KWKK-Anlage, geplant vom Ingenieurbüro Dr. Berndt, mit dem seit 2008 bereits einige kommunale KWK-Systeme in Ditzingen und Umgebung erfolgreich umgesetzt worden waren. Für Dipl. Ing. Verena Berndt (Beratung und Planung) stellte die Anwendung der thermisch angetriebenen Kälteerzeugung eine persönliche Premiere da: „Es war unsere erste Verbindung von BHKW und Adsorptionskältemaschinen, und ich bin nach wie vor absolut überzeugt von dem Konzept. Das System funktioniert nun seit über zwei Jahren perfekt und die Berechnungen zur Wirtschaftlichkeit sind voll aufgegangen. Wir kommen beispielsweise bei den jährlichen Betriebsstunden des BHKWs auf sehr gute 7400 Stunden. Die AdKMs von InvenSor verlängern dabei die Laufzeit des BHKWs in den Sommermonaten und damit auch die Effizienz insgesamt ungemein“.

Doch was genau sind die Besonderheiten dieses Systems? Das erdgasbetriebene BHKW erzeugt den Strom für das Schulgelände, nur der Überschuss wird ggf. ins Netz des Energieversorgers eingespeist. Die entstehende Abwärme des BHKWs wird im Winter zur Erwärmung der Unterrichts- und Verwaltungsräume aller Einheiten des Komplexes genutzt. Dies geschieht über normale Heizkörper in den einzelnen Gebäuden, die beheizte Gesamtfläche beträgt in allen Bauten insgesamt rund 5000 m² . Aufgrund der Größe der Fläche plante man deswegen ein BHKW mit einer Leistung von 50 kW elektrisch und 100 kW thermisch ein. Spitzenlasten werden über einen Holzpelletkessel mit 300 kW, einen Gaskessel (1120 kW Leistung) und vier 3000 Liter fassende Wärmepufferspeicher abgedeckt.

Dieses bewährte KWK-System wurde im Schulzentrum um die Klimatisierung erweitert. Im Sommer wird die anfallende Abwärme des BHKWs genutzt, um drei InvenSor Adsorptionskältemaschinen mit zusammen 27 kW Leistung anzutreiben. Diese innovativen Kältemaschinen erzeugen kaltes Wasser und nutzen dafür als Antriebsenergie Wärme statt Strom. Damit sinken die CO2-Emissionen und mit Wasser als Kältemittel werden zusätzlich drei ganz wesentliche Vorteile erzielt: Problematische Kältemittel werden komplett vermieden, Verluste aufgrund von Leckagen sind kein Thema mehr, und der Wartungsaufwand geht gegen Null. Die jährliche CO2-Einsparung liegt für die Gesamteinrichtung bei circa 930 Tonnen gegenüber der vorher genutzten herkömmlichen Heizungs- und Klimatisierungsanlage. Die KWKK-Lösung spart also nicht nur massiv Strom ein sondern schont auch noch die Umwelt.

Gekühlt werden in Ditzingen die Computer- und Medienräume sowie die Verwaltungsbüros über eine Lüftungsanlage mit Kreuzstromwärmeübertrager. Dabei werden rund 100.000 m3/h über insgesamt fünf Lüftungsanlagen bewegt und 23.000 m3/h des Luftumsatzes gekühlt. Die Kühlung wurde erstmals im Sommer 2012 in der Glemsaue verwendet, wobei die ADKMs inzwischen auf Betriebszeiten von über 800 Stunden pro Jahr kommen.

Dank der sachgemäßen Planung und Installation läuft die KWKK-Anlage seit der Installation reibungslos. Nach der Fertigstellung übernahmen die Stadtwerke Ditzingen den Betrieb der Haustechnikanlage.

Die InvenSor Adsorptionsmaschinen gehören zu den anwenderfreundlichsten und zuverlässigsten Geräten auf dem Markt. So lassen sich Zieltemperaturen für Kaltwasser und für den Rücklauf im Antriebskreislauf über das mehrsprachige farbige Touch-Display sehr einfach einstellen. Sogar eine Nutzung als Wärmepumpe ist schon vorbereitet und kann am Gerät aktiviert werden. Mit der bereits integrierten Hydraulik können Fachleute und Planer ihre speziellen Lösungen wie z.B. Nutzung von Freier Kühlung an kalten Tagen umsetzen, ohne die Komplexität und damit Fehleranfälligkeit der Gesamtanlage wesentlich zu erhöhen. Der leicht zu bedienende Inbetriebnahmemodus, die automatische Betriebsoptimierung und die standardmäßig vorhandene Internet-Schnittstelle machen die Geräte von InvenSor zu Plug&Play-Geräten, die selbst mit geringen Vorkenntnissen sehr gut zu bedienen sind.

Technische Fakten der Anlage im Schulzentrum Ditzingen

Kühlsystem: Drei InvenSor Adsorptionskältemaschine LTC 09 mit 27 kW Nennleistung

Antriebswärme: Comuna-metall BHKW mit 100 kW thermischer und 50 kW elektrischer Leistung

Teil-Klimatisierung: über Lüftungsanlagen (5.000m²)

Installation: Dezember 2011

InvenSor - Pioniere der anwenderfreundlichen AdsorptionskühlungDie in Lutherstadt Wittenberg und Berlin ansässige InvenSor GmbH ist eines der führenden Unternehmen weltweit in der Entwicklung und Produktion von Adsorptionskältemaschinen in einem Leistungssegment von 5 kW bis 100 kW. Die Kältemaschinen von InvenSor erzeugen kaltes Wasser und nutzen dafür als Antriebsenergie Wärme statt Strom. Typische Wärmequellen sind Blockheizkraftwerke, Solaranlagen und industrielle Prozesse. Für die Kühlung gibt es vielfältige Anwendungsmöglichkeiten wie beispielsweise Rechenzentren, Büroräume, Verkaufsräume, oder die Kühlung von industriellen Prozessen. Ingenieuren des Unternehmens ist es gelungen, auch so genannte Zeolithe in den Adsorptionsmaschinen sehr effektiv einzusetzen. Wasser dient als umweltfreundliches Kältemittel. Das Unternehmen, das 2009 und 2012 mit dem Kältepreis des Bundesumweltministeriums und 2010 mit dem Intersolar Award ausgezeichnet wurde, bietet Spitzentechnologie „Made in Germany“.