Ein System, das 5 000 m2 Bürofläche zuverlässig mit Kälte, Wärme und Frischluft versorgt – so ein Auftrag kommt nicht jeden Tag ins Haus. Bei KKU Concept ist man auf die Konzeption und den Vertrieb ressourcenschonender Klimatechniklösungen für Gewerbe und Industrie spezialisiert. Mithilfe der angewandten Gasmotor-Wärmepumpentechnik konnten die Marler dieses Großprojekt bewältigen.
Bewährte Technik
Die Gasmotor-Wärmepumpe wurde bei ihrer Markteinführung in den späten 90er-Jahren noch mit Skepsis betrachtet, mittlerweile ist das Interesse an dieser effizienten Technik stetig gewachsen. Vor allem gewerbliche Bauherren schätzen die Vorteile, die eine Gebäudeklimatisierung mit Gasmotor-Wärmepumpen bietet. Einer der wichtigsten: Wo früher noch unterschiedliche Systeme für das Heizen und Kühlen nebeneinander installiert werden mussten, können beide Funktionen nun von einem einzigen System übernommen werden – auch zeitgleich.
Im Wesentlichen handelt es sich um eine 2-Leiter Luft/Luft-Wärmepumpe (VRF) bzw. Luft/Wasser-Wärmepumpe. Der energetische Vorteil dieser Systeme liegt im Antrieb des Verdichters. Dieser wird mit einem für die Gasmotor-Wärmepumpen entwickelten wassergekühlten Gasverbrennungsmotor von Yanmar angetrieben. Der Kältemittelkreislauf ist reversibel, sodass das Gerät sowohl heizen als auch kühlen kann. Es gibt zudem 3-Leiter-Geräte, die gleichzeitig heizen und kühlen können.
Motor- und Abgaswärme wird genutzt
Der größte Unterschied zu elektrisch betriebenen Wärmepumpen ist, dass durch die im Heizbetrieb intern eingekoppelten Motorabwärme sowie die Wärme aus der Abgaskondensation, die Umweltenergie aufgewertet, also auf ein höheres Temperatur- und Energieniveau gebracht wird und somit für deutlich gesteigerte Heizleistungen und Wirkungsgrade auch bei Außentemperaturen von 20 °C sorgt. Im Kühlbetrieb wird die entstehende Motor- und Abgasabwärme gemeinsam über einen Plattenwärmeübertrager ausgekoppelt und steht für Heiz- bzw. Brauchwassererwärmung zur Verfügung – somit ist auch mit der 2-Leiter-Einheit gleichzeitiges Heizen und Kühlen möglich.
Dank leistungsstarker Aggregate, ausgefeilter Regelungstechnik und durch Umsetzung des VRF-Multisplit-Prinzips ist dabei eine Skalierung bis in den Megawatt-Bereich möglich. Belegt wird dies durch ein von KKU Concept geplantes und umgesetztes System für ein Logistikobjekt (Zalando) in Baden-Württemberg: Hier arbeiten 81 Gasmotor-Wärmepumpen mit einer Kälteleistung von 5,5 MW und einer Heizleistung von 6,0 MW.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Wirtschaftlichkeit der Gasmotor-Wärmepumpe. Indem sie den Primärenergieträger Erdgas mit hohem Wirkungsgrad direkt nutzt, entfallen die Umwandlungsverluste, die bei elektrisch betriebenen Aggregaten bei der zentralen Stromerzeugung im Kraftwerk entstehen. Aus diesem Grund ist ein System mit Gasmotor-Wärmepumpen einem herkömmlichen elektrischen System in puncto Effizienz deutlich überlegen. In Verbindung mit dem Gaspreis sind daher Einsparungen von 50 Prozent und mehr bei den Energiekosten für die Klimatisierung möglich. Zu den finanziellen Argumenten kommen noch die hohe Betriebssicherheit und die weitgehende Unabhängigkeit vom mancherorts überlasteten Stromnetz hinzu. Während man bei elektrisch betriebenen Geräten für 90 kW Wärme- oder Kälteleistung ca. 30 kW elektrische Anschlussleistung bei 400 V benötigt, kommt eine 90 kW-Gasmotor-Wärmepumpe mit 1,7 kW bei 230 V aus.
Elektrohändler erschließt Europa
Erst kurz nach der Jahrtausendwende gegründet, will der britische Elektro-Onlinehändler AO nun auch die kontinentalen Märkte für sich erschließen. Ein Element dabei ist die neue Europazentrale in Bergheim im Rheinland. Sie umfasst ein Zentrallager mit 36 000 m2 Distributionsfläche und ein mehrgeschossiges Verwaltungsgebäude mit 5 000 m2 Nutzfläche.
Errichtet wurde das Logistik- und Verwaltungszentrum von Prologis, als Generalunternehmer fungierte Goldbeck. KKU Concept erhielt die Aufgabe, die Klimatechnik zu realisieren. In nur vier Monaten wurde eine Klimalösung konzipiert, die neben der gewünschten Leistung ein großes Maß an Flexibilität bietet.
Acht Wärmepumpen zentral geregelt
Insgesamt verfügt das neue European Headoffice von AO über eine Klimatechnik mit einer Gesamtleistung von 543 kW Kälte und 608 kW Wärme. Als eigentliche Leistungsträger arbeiten darin acht reversible Gasmotor-Wärmepumpen von Yanmar mit Leistungen von jeweils 45 bis 85 kW Kälte bzw. 50 bis 95 kW Wärme. Alle Komponenten bilden ein abgestimmtes System, das in jeder Situation mit maximaler Effizienz arbeiten kann. Ermöglicht wird dies nicht zuletzt durch eine intelligente Zentralbedieneinheit, den Touch Manager. Als Teil der autarken, übergeordneten Regelung erlaubt es das Interface, den Betriebsstatus jedes einzelnen Geräts abzufragen, darüber hinaus kann es eventuelle Abweichungen des Gesamtsystems vom Optimalzustand automatisch detektieren.
Sechs dieser Gasmotor-Wärmepumpen (2 x Modell ENCP 450 J, 1 x ENCP 560 J, 1 x ENCP 710 J, 2 x ENCP 850 J) geben ihre Leistung an VRF-Systeme über insgesamt 97 DX-Eurorasterkassetten Modell Y/FXZQ an die Raumluft ab.
Geheizt oder gekühlt werden vornehmlich Büroräume. Die Inneneinheiten werden alle über eine Zentralbedienheit, durch den bereits erwähnten Touch Manager visualisiert und angefahren. Bei diesen VRF-Systemen handelt es sich um klassische 2-Leiter-VRF-Anlagen. Die beiden übrigen Aggregate (1 x Modell ENCP 710 J, 1 x ENCP 850 J) sind über zwei RLT-Kits KKU-RLT-KIT 710 VJ und KKU-RLT-KIT 850 VJ – eine Eigenentwicklung von KKU Concept – an die Kühl- bzw. Heizregister von zwei Lüftungsanlagen angebunden.
Jedes RLT-Kit wird durch die Gebäudeleittechnik oder die zugehörige Lüftungsanlage leistungsgeregelt und regelt seinerseits das zugehörige elektronische Expansionsventil. Mit einem Durchsatz von 15 000 und 8 000 m3/h stellen diese beiden Anlagen die Frischluftversorgung der Büroetagen und der großzügig dimensionierten Kantine im Erdgeschoss sicher. Vorteile dieser Lösung sind die hohe Effektivität ohne Übertragungsverluste, die schnellen Reaktionszeiten, die kurzen Leitungswege und die nicht vorhandene Problematik mit der Einfriergefahr des Mediums.
Kohlekraftwerk soll ersetzt werden
Für die Mitarbeiter von AO ist künftig zu jeder Tages- und Jahreszeit ein angenehmes Arbeitsklima gewährleistet. Denn die Klimatechnik im neuen Bürozentrum wurde auf 20 °C Raumtemperatur bei einer Außentemperatur von bis zu 35 °C ausgelegt. Gleichzeitig werden alle Anforderungen der Energieeinsparverordnung (EnEV) und des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetzes (EEWärmeG) erfüllt.
KKU Concept und Yanmar haben das ambitionierte Ziel, gemeinsam ein herkömmliches Kohlekraftwerk überflüssig zu machen, indem stattdessen effiziente Gasmotor-Wärmepumpentechnik dezentral bei den Nutzern vor Ort installiert wird. Aktuell ist ein Fünftel des Wegs geschafft, angesichts der steigenden Nachfrage nach einer Klimatisierung mit Gasmotor-Wärmepumpen in Gewerbe, Industrie sowie in öffentlichen Einrichtungen könnte das hochgesteckte Ziel in nicht allzu ferner Zukunft erreicht sein.
Auch bei schmalem Zeitfenster für die Umsetzung sowie in allen Projektphasen können Bauherren auf einen kompetenten Ansprechpartner zurückgreifen. Die erbrachten Leistungen reichen von der Bedarfsermittlung und Planung bis hin zur Installation und Wartung. Auch das Herausarbeiten der wirtschaftlichsten Finanzierungsmöglichkeit gehört zum Leistungsspektrum, beispielsweise per Contracting einer Gasmotor-Wärmepumpe als kapitalschonende und kalkulationssichere Option. Unterstützt wird KKU Concept durch ein Netzwerk von Fachbetrieben. Diese erhalten vielfältige Unterstützungs- und Serviceleistungen, darunter Technik- und Vertriebsschulungen.
Bautafel
Das Projekt Prologis / AO in Kürze:
Projekt: Prologis Bergheim, European Headoffice AO
Komponenten: 8 Gasmotor-Wärmepumpen, 2 RLT-Kits, 97 Eurorasterkassetten
Kälteleistung: 543 kW
Heizleistung: 608 kW
Luftmengen: ca. 23 500 m3/h
Baufläche: ca. 500 m2
Vorschriften: EnEV, EEWärmeG
Alexander Maier,
Vertrieb Region West-Mitte der KKU Concept GmbH, Marl
