In den Klüften und Störungszonen des Thüringer Schiefergebirges zirkuliert im Untergrund von Bad Lobenstein Thermalwasser, das über eine rund 1800 m tiefe Bohrung gefördert wird. Es tritt mit etwas über 21 °C aus und eignet sich für die Behandlung des Bewegungsapparates und des Herz-Kreislauf-Systems. Für den Betrieb eines Thermalbades sind die natürlichen Temperaturen allerdings etwas zu gering, weshalb bei der Errichtung des neuen Kurmittelhauses der Stadt eine Gasheizungsanlage eingebaut wurde, die nicht nur der Gebäudeheizung dient, sondern auch das Wasser der verschiedenen Becken erwärmt. Die Badetemperaturen in der Ardesia-Therme, nach dem italienischen Wort für Schiefer benannt, reichen von 32 °C im großen Innenbecken bis zu 37 °C in den Warmbecken und Whirlpools.
Maßgeschneidertes Energiekonzept
Der Gasverbrauch verursacht den weitaus größten Anteil der Betriebskosten. Um das Haus weiter wirtschaftlich betreiben zu können, ging es uns vor allem um eine Senkung der Energiekosten – und das bei vertretbarem Aufwand. Für diese Aufgabe wurde ein Partner gesucht, der einerseits das anlagentechnische Know-how für eine innovative und nachhaltige Lösung auf hohem Niveau mitbrachte und gleichzeitig auch Beständigkeit und Verlässlichkeit für die Zukunft bot.
E.ON Thüringer Energie entwickelte schließlich nicht nur das technisch speziell auf die Bedürfnisse der Therme abgestimmte Konzept, sondern verband es auch mit einem individuellen kaufmännischen Modell: Der Kunde mietet die Anlagentechnik und finanziert die Mietkosten aus seinen erheblichen Einsparungen im Gasverbrauch.
E.ON Thüringer Energie hatte in der Vergangenheit schon verschiedene Bäder analysiert. Dadurch besaß man grundsätzliche Erfahrungen mit den Energieströmen und wusste, dass gerade bei Thermalbädern keine Lösungen von der Stange gefragt sind, sondern sorgfältige Konzepte zur Erschließung individueller Energieeinsparpotenziale. In der Ardesia-Therme konnte auf diese Weise bisher nicht genutzte Abwärme aus verschiedenen Quellen erschlossen und über zwei Wärmepumpen gemeinsam nutzbar gemacht werden.
Rückgewinnung mit Wärmepumpen
Die erste Wärmequelle ist das Rückspülwasser der Filteranlage. Davon fallen 30 bis 70 m3 pro Tag an, die zunächst in einem Absetzbecken gesammelt werden. Hier sinken die Schwebstoffe nach unten, ehe das Wasser als Abwasser abfließt. Das Wasser im Absetzbecken ist etwa 29 °C warm und gibt seine Wärmeenergie heute vor dem Abfluss über einen Wärmeübertrager im Becken an den geschlossenen Kreislauf der Wärmepumpen ab.
Die zweite Wärmequelle stellt die Fortluft der Lüftungsanlage dar. Zwar war schon bei der Erbauung der Therme ein Wärmeübertrager zwischen Zuluft und Abluft installiert worden, doch zeigten die Berechnungen, dass die Fortluft auch nach Passieren dieses ersten Wärmeübertragers noch eine nutzbare Menge an Wärme enthielt. Deshalb wurde im Fortluftstrom ein zweiter Wärmeübertrager eingebaut und an den Wärmepumpenkreislauf angeschlossen.
Herzstück der neuen Anlage sind zwei Wasser/Wasser-Wärmepumpen WI 100TU von Dimplex. Sie entziehen dem Absetzbecken bzw. dem Fortluftvolumenstrom die Wärmeenergie auf niedrigem Temperaturniveau. Durch den wärmepumpeninternen Kältekreislauf wird die entzogene Wärmeenergie den Thermalbecken auf einem hohen Temperaturniveau wieder zugeführt.
Jede der Wärmepumpen hat zwei Verdichter, sodass durch Leistungsreduzierung ein effizienter Betrieb auch unter Teillast möglich ist. Die integrierte Regelung mit dem Wärmepumpenmanager WPM EconPlus übernimmt neben der Überwachung des Kältekreises auch die bedarfsabhängige Zu- und Abschaltung der Wärmepumpe.
Fernüberwachung durch Servicepartner
Die beiden Wärmepumpen und der dazugehörige Pufferspeicher wurden im Technikkeller der Ardesia-Therme aufgestellt, wodurch kurze Wege sowohl von den Wärmequellen als auch zu den Verbrauchern möglich wurden, was den Installationsaufwand reduzierte. Der Pufferspeicher stellt die Mindestlaufzeit der Wärmepumpe für den Fall sicher, dass auf der Abnehmerseite kein Wärmebedarf vorhanden ist.
Diese Situation tritt allerdings kaum auf, weil die Wärmepumpen das Wasser im Innen- und im Außenbecken erwärmen, die einen sehr gleichmäßigen Wärmebedarf haben. Im Regelbetrieb hält allein die von den Wärmepumpen bereitgestellte Energie die Badetemperaturen aufrecht. Der vorhandene Gaskessel, der heute vor allem für die Gebäudeheizung und zur Warmwasserbereitung in den Duschen dient, kann einen eventuellen Mehrbedarf in besonderen Situationen jedoch jederzeit decken.
Elektro-Schöppe aus dem thüringischen Kraftsdorf hat die Regelungstechnik der Wärmepumpen inklusive der optimierten Wärmequellennutzung installiert und ist als Kundendienstpartner von Dimplex für die laufende Wartung verantwortlich. Durch die verbesserte Wärmequellennutzung stehen den Wärmepumpen immer die Wärmequellen mit den höchsten vorhandenen Temperaturen zur Verfügung. Ein großer Vorteil für Elektro-Schöppe ist die Möglichkeit der Fernüberwachung, bei der das Unternehmen per PC und Internet den laufenden Betrieb optimal anpassen kann und bei allen eventuellen Unregelmäßigkeiten automatisch von der Anlage per E-Mail und SMS informiert wird.
Möglich wird die Fernüberwachung durch das Erweiterungsmodul NWPM des Wärmepumpenmanagers von Dimplex. Der Wärmepumpenmanger erhält eine feste IP-Adresse und eine Benutzeroberfläche, über die unter anderem die Betriebsdaten und die Historie eingesehen sowie Einstellungen am Wärmepumpenmanager vorgenommen werden können.
Ausbau mit dritter Wärmequelle
Zunächst ging die Wärmerückgewinnung aus der Abluft und dem Rückspülwasser in Betrieb. Schon sie allein konnte den Erdgasverbrauch der Therme um etwa 40 Prozent reduzieren. Statt der früheren 3,5 Mio. kWh pro Jahr wird nach den vorab vorgenommenen Wirtschaftlichkeitsberechnungen jetzt nur noch Erdgas von ca. 2,0 Mio. kWh pro Jahr benötigt. Neben dem Kostengewinn für einen wirtschaftlichen Betrieb des Bades bedeutet dies für die Umwelt auch eine Reduzierung des Kohlendioxidausstoßes von bis zu 150 000 kg jährlich.
Doch mit diesen Einsparungen soll in Bad Lobenstein noch nicht das Ende erreicht sein. Die Experten von E.ON Thüringer Energie suchten nach weiteren Möglichkeiten der Energieeinsparung: So soll die Kondensationswärme in den Abgasen des Gaskessels ausgenutzt werden. Auch diese dritte Form der Abwärme kann ohne größere Umbauten in die beiden vorhandenen Wärmepumpen eingespeist werden.
Technische Daten im Überblick
Maik Heydrich,
International Project Engineer (Sales) bei Glen Dimplex Thermal Solutions in Kulmbach
