Das Projekt im Mailänder Stadtteil Porta wurde Ende 2008 gestartet. Mit dem Entwurf des architektonischen Konzepts wurde das Basler Architekturbüro Herzog & De Meuron beauftragt, das bei der Ausführung durch SD Partners aus Mailand unterstützt wurde. Es entstand ein eindrucksvolles Bauwerk aus Stahlbeton und Glas, bestehend aus zwei Baukörpern, die in den beiden unterirdischen Stockwerken miteinander verbunden sind. Die Fläche der beiden unterirdischen Geschossebenen beträgt ca. 8700 m2, während die oberirdische Fläche insgesamt 13 000 m2 umfasst. Das Ingenieurbüro Polistudio war verantwortlich für die Planung der mechanischen, elektrischen und Spezialanlagen.
Merkmale des Projekts
Bei einem Bauvorhaben, der hauptsächlich aus Glas und ansonsten aus Stahlbeton be-steht, stellt die Erfüllung der Energieeffizienzanforderungen grundsätzlich eine große Herausforderung dar. Dies und die Tatsache, dass der Untergrund Mailands sehr wasser- reich ist, haben zu der Entscheidung geführt, für Beheizung und Klimatisierung des Gebäudes Grundwasserwärmepumpen einzusetzen. Diese sind energetisch besonders ergiebig und zeigen vor allem das ganze Jahr über eine hohe Leistungskonstanz, da die Grundwassertemperatur im Verlauf des Jahres nur um 1 oder 2 °C schwankt.
Das Gebäude erstreckt sich über die Ost-West-Achse und hat sehr große Nord- und Südfronten, weshalb es an ein- und demselben Tag notwendig sein kann, einen Gebäudebereich zu heizen und einen anderen zu kühlen. Die dafür konzipierte Vierrohranlage beinhaltet die Wärmepumpen, die gleichzeitig warmes Wasser für die Heizung und kaltes Wasser für die Klimaanlage erzeugen können. Um Belastungsspitzen im Sommer abzufangen, gibt es einen wassergekühlten Kalt-wassersatz mit Multi-Scroll-Technik sowie eine Wärmepumpe für die Erzeugung von Brauchwarmwasser, die aus dem Kreislauf der Luftaufbereitungseinheiten gespeist wird.
Eine der Vorgaben der Planer waren die Gebäude-oberflächen aus Sichtbeton, weshalb in den einzelnen Stockwerken keine abgehängten Decken ausgeführt werden konnten. Bei der Auswahl der Klimatisierungsgeräte in den Räumen hat man sich daher für im schwimmenden Boden eingebaute Gebläsekonvektoren entschieden und einen Typ ausgewählt, der hinter großen Glas- flächen installiert werden kann.
Um diese Planungsentscheidung noch sicherer zu machen, wurde in Zusammenarbeit mit dem Bauunternehmen bei den deutschen Herstellern der Gebläsekonvektoren ein Modell (Mock-up) entwickelt, für das der Gebäudeteil mit den geneigten Fassaden- flächen im Maßstab 1 : 1 nachgebaut wurde. An diesem Modell wurde überprüft, ob die Luftbewegungen, die von den Gebläsekonvektoren erzeugt werden, den Komfort der Gebäudenutzer beeinträchtigen könnten.
Warum Wärmepumpen von Clivet ?
Die Entscheidung bei den Grundwasser-Wärmepumpen für die Heiz- und Klimazentrale ist schnell zugunsten von Clivet gefallen, deren Qualität und Leistungsvermögen im Zuge der Planungsphase verifiziert wurden. Die tatsächlich ermittelten Leistungen entsprechen den angegebenen Werten und darüber hinaus gewährleistet der Clivet-Kundendienst bei Bedarf eine schnelle Hilfe, auch nach der Fertigstellung.
Maßnahmen für den Klimatisierungs-Komfort
Angesichts der enorm großen Fensterfronten mit einer Fläche von 10 598 m2 stellte die Sonneneinstrahlung eines der größten Probleme dar. Auf der gesamten Südseite des Gebäudes wurden deshalb Markisen installiert, um die Glasflächen gegen das Sonnenlicht abzuschirmen. Dadurch wird eine deutliche Verringerung des Kühlbedarfs und der Energiekosten für die Aufrechterhaltung optimaler klimatischer Bedingungen erzielt. Aufgrund der Größe und Komplexität der Gebäudeanlage wurde ein Überwachungssystem integriert, das alle technischen Anlagen des Gebäudes verwaltet. Es entspricht der Energieeffizienzklasse B und hat die LEED-Zertifizierung Silver erhalten.
Merkmale der Wärmepumpenanlage
Die Spinsaver Box ist ein hocheffizientes Monoblocksystem für zentralisierte Vierrohranlagen in großen Verwaltungs-, Wohn-, Hotel-, Krankenhaus- und Industriegebäuden, bei denen gleichzeitiger Heiz- und Kühlbedarf besteht.
Die Wärmepumpe arbeitet mit Grund-, Brunnen-, Fluss-, See- oder Meerwasser als Energiequelle und kann gleichzeitig und unabhängig voneinander Heiz- sowie Kühlenergie bereitstellen. Während es die zu kühlenden Gebäudeteile mit Kühlleistung versorgt, absorbiert die Wärmepumpe die zur Verfügung stehende Wärmeenergie und leitet sie in die Gebäudeteile um, in denen zur selben Zeit Heizbedarf besteht, und umgekehrt.
Wenn Wärme- und Kühllast gleich groß sind, ist eine vollständige Rückgewinnung möglich und die Energiequelle (Wasser) wird angezapft. Wenn der Kühlbedarf überwiegt, wird der Energieüberschuss über die Wasserquelle entsorgt. Wenn der Heizbedarf überwiegt, wird die benötigte Energie aus der Wasserquelle bezogen.
Um die jahreszeitliche Effizienz noch weiter zu steigern, arbeitet die Wärmepumpe mit der SPINchiller-Technik, die mit mehreren Scroll-Verdichtern unterschiedlicher Leistung im selben Kühlkreislauf arbeitet und so eine höhere Effizienz bei Teil-Kühl- bzw. Wärmelasten bewirkt. Die Gesamteinsparung an Primärenergie kann so 50 Prozent erreichen. Die Kühlleistung der Wärmepumpenserie Spinsaver reicht von 170 bis 500 kW, die Heizleistung von 220 bis 650 kW.
Heiz- und Klimatisierungszentrale
ELFOEnergy Ground Medium2 ist die verbaute Heiz- und Klimazentrale mit modu-larer Scrollverdichtertechnik. Das System entspricht der ErP 2017 und liegt als Kaltwassersatz, Wärmepumpe und Multifunktions-Wärmepumpe vor, die mit Grund-, Brunnen- oder Oberflächenwasser oder mit geothermischem Wasser betrieben werden können. Die Geräte der Heiz- und Klimazentrale-Serie decken den Leistungsbereich von 30 bis 360 kW ab und erzeugen in Mehrfamilienhäusern und Gewerbegebäuden mit hohem Wirkungsgrad sowohl Kälte und Wärme als auch Brauchwarmwasser.
Das System eignet sich insbesondere für reversierbare bzw. nicht reversierbare Zweirohranlagen sowie für Vierrohranlagen – überall dort, wo gleichzeitig Wärme und Kälte erzeugt werden soll. Die Zentrale kann mit Raumgeräten, Flächenheizungen, Heizkörpern und gemischten Anlagen kombiniert werden und erzeugt das Brauchwarmwasser mit Priorität.
Wichtige Vorteile
Die verschiedenen Baugrößen der Heiz- und Klimatisierungszentrale mit Leistungen zwischen 80 und 200 kW wurden überar- beitet und die Gerätetiefe auf 885 mm verringert. Dadurch ist der nachträgliche Einbau in Anlagen möglich, bei denen die Komponenten der Heiz- und Klimazentrale durch Türen, Raumbereiche und Lastenaufzüge transportiert werden müssen, die lediglich eine maximale Breite bzw. Tiefe von 900 mm zulassen.
Auch die Systemausführungen mit Wassermodulen auf Verbraucher- und/oder Erzeugerseite lassen sich mithilfe eines abnehmbaren hinteren Gehäuseteils einfach installieren und an die unterschiedlichen Anwendungssituationen anpassen, was die Installationszeiten um die Hälfte verkürzt.
Hoher saisonaler Wirkungsgrad
Die Kombination modularer Scrollverdichter verschiedener Größen ermöglicht zusätzliche Leistungsstufen und sorgt dafür, dass nur die von der Anlage angeforderte Energiemenge bereitgestellt wird. Dadurch verringert sich der Energieverbrauch, vor allem im Teillastbetrieb der Verbraucher, der den größten Anteil der Betriebsdauer ausmacht.
Der modulare Systemaufbau begünstigt dezentrale Anlagenkonzepte, da die Energie nur bei Bedarf und nur dort, wo sie gebraucht wird, erzeugt wird, und erhöht den Gesamtwirkungsgrad der Anlage sowie deren Zuverlässigkeit.
Zur Vereinfachung der Installation und Reduzierung des Platzbedarfs um 70 Prozent im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen sind alle wasserführenden Hauptkomponenten der Verbraucher- und Erzeugerseite, wie Ventile und Pumpen, im Gerät integriert. Diese können Zusatzausrüstungen wie eine partielle Energierückgewinnung erhalten, die eine Rückgewinnung von ca. 25 Prozent der verfügbaren Kondensationswärme ermöglicht.
Die kompakte modulare Bauweise ermöglicht die Aufstellung mehrerer Einheiten auf engem Raum und damit die Errichtung von leistungsstarken Klimazentralen. Die Steuerung kann bis zu sieben Einheiten koordinieren, die sie im Automatikbetrieb mit maximaler Effizienz regelt.
Franco Casalboni,
Technischer Direktor der Polistudio A.E.S., Riccione (RN), Italien
