Der Neubau der Sativa Rheingau AG wurde 2021 in Betrieb genommen und fügt sich optisch in das Erscheinungsbild des Rheinauer Klostergebiets ein. Für die Kühlung des Saatgutes sowie zur Klimatisierung der Büroräume installierte der Schweizer Kältefachbetrieb Frigel AG einen CO2- Verbundsatz von compact Kältetechnik aus Dresden, dessen Herzstück Verdichter von Bitzer sind.
Da die Nachfrage nach biologischem Saatgut in jüngerer Vergangenheit sowohl im privaten wie im professionellen Sektor rapide anstieg, hat sich die 1999 gegründete Sativa rasant entwickelt und drohte hinsichtlich der Produktionsstätten aus allen Nähten zu platzen. Daher plante man im Rahmen des von der Gemeinde Rheinau genehmigten Gestaltungsplans des Gebiets Chorb einen Neubau, in dem sich Lagerung, Konfektionierung und Versand des Saatguts effizient abwickeln lassen.
Bild: Sativa Rheingau
Bild: Frigel
Optimale Bedingungen für die Züchtung von biologischem Saatgut
In den tief verborgenen Untergeschossenen wird Saatgut bei konstant 13 °C gelagert – entsprechend klein ist die benötigte spezifische Kälteleistung. Die für den Betrieb notwendige elektrische Energie wird durch eine Photovoltaikanlage produziert. Die optimale Lagerung des Saatgutes spielt für Sativa Rheinau eine zentrale Rolle. Das Objekt ist umgeben von Grundwasservorkommen, welches den Lagerräumen in den beiden Untergeschossen ganzjährig ein stabiles Umgebungsklima von außen garantiert. Um die Vorgaben der konstanten Temperatur sowie einer relativen Luftfeuchte von 30 % bis 35 % im gesamten Lagerbereich gerecht zu werden, wurde von Fabio Laib, Leiter Technik der Firma Frigel, in enger Zusammenarbeit mit compact Kältetechnik eine Kälteanlage geplant und realisiert. Damit werden gleichzeitig die Klimaräume für das Saatgut gekühlt sowie der komplette Bürokomplex beheizt und klimatisiert.
Zukunftssichere Kälte- und Klimatechnik
Da Nachhaltigkeit bei diesem Projekt in allen Bereichen eine zentrale Rolle spielt, legten die Planer ein Augenmerk auf die Wahl des Kältemittels. So kommt in der Anlage R 744 (CO2) zum Einsatz, das als natürliches Kältemittel mit einem GWP von 1 sowie guten thermodynamischen Eigenschaften große Zukunftssicherheit bietet.
Um den anspruchsvollen Projektbedingungen und den Anforderungen an eine hohe Energieeffizienz gerecht zu werden, wurden insgesamt sieben Bitzer Ecoline Verdichter verbaut. Die unterschiedlichen Temperaturniveaus wurden dabei auf zwei Verbunde aufgeteilt: Ein Klimaverbund mit drei 4 MTE - 10K - 40 S Verdichtern sowie einen Normalkühlung-/ Wärmepumpenverbund (NK- / WP-Verbund) mit einem 4 PTE - 7K - 40 S und zwei 4 KTE - 10K - 40 S Verdichtern. In der Parallelverdichterstufe kommt außerdem ein 4 JTE - 15K - 40 P Verdichter zum Einsatz. Der Parallelverdichter arbeitet effizienter bei kleinerem Druckverhältnis. Die anfangs höheren Investitionskosten wirken sich spürbar auf die Energieeffizienz aus und der durch die Photovoltaikanlage produzierte Strom kann effektiv eingesetzt werden. Im Betrieb reduziert sich der Stromverbrauch dadurch deutlich. Der NK-Verbund leistet 68 kW Kälteleistung bei -10 °C Verdampfungstemperatur. Der Klimaverbund ist bei +5 °C mit einer Kälteleistung von 95 kW ausgelegt. Die jeweils ersten Verdichter der CO2- Verbundanlage sind mit Invertek Frequenzumrichtern ausgestattet.
Bild: Bitzer
Der heißgasseitige Plattenwärmetauscher mit insgesamt 110 kW Leistung für die Wärmerückgewinnung wird zur Heizung des Fußbodens genutzt und mit einem zusätzlichen Dreiwegeventil für bedarfsgerechte Leistungsanpassung ausgestattet. Die Auskopplung der Wärme erfolgt über einen Plattenwärmetauscher, der zwischen der Hochdruckentspannung und der Mitteldruckflasche installiert ist. Der Wärmetauscher wird dauerhaft von CO2 durchströmt, um eine konstante Klimatisierung für die thermoaktiven Bauteilsysteme (TABS) zu gewährleisten. Diese sind in Beton eingelegte Heizrohre aus Polypropylen. Die damit versehenen Böden eines Gebäudes werden zu aktiven Strahlungsflächen, wobei die Betonmasse als thermischer Speicher dient. Mit diesem Prinzip kann die natürliche Wärmenutzung und eine genaue Temperaturanpassung ökologisch und ökonomisch optimal angepasst werden.
Durch das verzweigte Rohleitungsnetz und die sehr langen Rohrleitungswege wurde zudem ein Wärmetauscher in der Flüssigkeitsleitung nach dem Mitteldruckbehälter eingebaut. Das Kältemittel wird separat unterkühlt, um die Bildung von Flashgas zu vermeiden.
Der 180 kW große Gaskühler von Güntner verfügt über eine integrierte Verdampferfunktion für eine Funktionsumschaltung als Luftwärmepumpe im Winterbetrieb. Fällt die Temperatur im Warmwasserspeicher unter einen Wert von 30 °C, wird der Gaskühler mittels Dreiwegeventil umgangen und als weitere Kühlstelle mit 70 kW Verdampferleistung zugeschaltet. Da sich das Gebäude im Erdreich befindet, müssen einzelne Räume im Winter nachgeheizt werden, insbesondere wenn die Temperatur für eine bestimmt Zeitspanne unter 12 °C fällt. Durch diese Wärmepumpenschaltung kann auch im Winterbetrieb eine Wasservorlauftemperatur von bis zu 35 °C erreicht werden.
Energieoptimiertes Gesamtsystem
Die Steuerung der acht Lüfter erfolgt über ein 0 - 10 V Signal, um einen stufenlosen und energiesparenden Betrieb zu ermöglichen, der an die Außentemperatur angepasst ist. Die Anlagenschaltung wurde mit Danfoss realisiert und in Betrieb genommen.
Die Versorgung für sämtlichen Kälte- und Wärmebedarf durch ein komplettes System bietet enormes Potential zur Energieoptimierung. Durch den Einsatz von CO2 kann gezielt der Energieverbrauch verringert werden.
compact Kältetechnik
Bitzer
