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Wärmepumpen-Kaskade beheizt Bürogebäude

Endlich zuverlässig temperiert

Profi Parts beliefert von zehn Standorten in Rheinland-Pfalz, Hessen und NRW aus unter anderem Werkstätten, Speditionen, Omnibusbetriebe, Unternehmen aus dem Baugewerbe oder Industrie- und Handwerksbetriebe. Neben Fahrzeugteilen für alle Pkw-Marken und alle Arten von Nutzfahrzeugen gehören Werkstatt- und Kommunikationstechnik sowie ein umfangreicher Service zum Angebot von Profi Parts.

Im Gewerbegebiet Bubenheim in Koblenz hat das Unternehmen 2011 eine neue Zentrale gebaut. Neben 5000 m² Materiallager befinden sich dort auch 800 m² Bürofläche unter anderem für Buchhaltung, Einkauf, Vertrieb und Geschäftsführung. Etwa 100 Mitarbeiter arbeiten in der Verwaltung. Auf insgesamt drei Geschossen verteilen sich Großraum- und Einzelbüros sowie Besprechungsräume. Im Erdgeschoss befindet sich zudem eine 250 m² große Verkaufsfläche.

Schwierigkeiten mit der Bestandsheizung

Alle Büroräume werden über eine Betonkernaktivierung beheizt. Allerdings gab es von Beginn an immer wieder Schwierigkeiten mit dem Wärmeerzeuger und schließlich fiel die Anlage ganz aus. Der Schaden wurde der Kälteprofis GmbH mit Hauptsitz in Ochtendung gemeldet. Diese schlug Profi Parts zwei Möglichkeiten vor: Entweder die Anlage erneut reparieren und erneut mehrere tausend Euro investieren oder sie durch ein besseres System ersetzen. Als Probleme der Altanlage wurden mangelnde Qualität sowohl bei der Planung als auch beim Produkt identifiziert, weswegen sich Profi Parts für einen Komplettaustausch entschied.

Kälteprofis schlug daraufhin Ecodan Luft/Wasser-Wärmepumpen von Mitsubishi Electric als Kaskaden-Anlage vor. Viele Anlagen mit Produkten von Mitsubishi Electric haben die Fachhandwerker inzwischen erfolgreich installiert.

Hohe Zuverlässigkeit und Effizienz

Vier Luft/Wasser-Wärmepumpen mit je 14 kW versorgen nun den Bürotrakt bei Profi Parts mit Wärme und Kälte. Die Anlage arbeitet nicht nur zuverlässig, sondern auch deutlich effizienter als der alte Wärmeerzeuger. Das liegt zum einen an der speziellen Zubadan-Technik, mit der das monovalente System auch bei tiefen Außentemperaturen von bis zu -15 °C noch 100 Prozent Heizleistung erreicht.

Die einwandfreie Funktion gewährleistet der Hersteller bis -28 °C. Andere Wärmepumpen haben bei solchen Temperaturen einen großen Leistungsverlust, da bleiben bei Minustemperaturen von 10 kW plötzlich nur noch 6,5 übrig. Mit der Zubadan-Technik schafft das einzelne Gerät immer 14 kW, egal ob draußen Temperaturen von +7 °C oder -7 °C herrschen. Der eingebaute elektrische Heizstab mit 9  kW ist daher ausgeschaltet. Er dient zur Sicherheit für Notfälle.

Besonders wirkungsvoll:
Modulation und Kaskade

Jedes Außengerät ist zum anderen mit einer Vollinvertertechnik ausgerüstet, mittels derer die Leistung stufenlos modulierend an den Bedarf angepasst wird. Die Modulation liegt bei einer Maschine zwischen 30 und 100 Prozent. Da die vier Wärmepumpen in Kaskade geschaltet sind, ergibt sich ein breites Modulationsspektrum von etwa 3,5 kW – bei einer Wärmepumpe im Teillastbetrieb von 30 Prozent – bis zu 56 kW bei vier Geräten im Volllastbetrieb. Die alte Wärmepumpe hatte nur zwei Modi – An und Aus. Deswegen gab es nur die Wahl zwischen voller Leistung oder gar keiner.

Der Unterschied zwischen der alten und der neuen Anlage zeigt sich auch bei den Betriebskosten. Nicht nur deshalb, weil modulierende Anlagen generell durch eine größere Effizienz gekennzeichnet sind als Geräte mit Ein-/Aus-Modus, sondern auch, weil die standardmäßige Kaskaden-Regelung den Effekt noch verstärkt. Sie sieht vor, dass die einzelnen Außenmodule möglichst im Teillastbetrieb arbeiten, denn das ist deutlich effizienter als beispielsweise eine Wärmepumpe volle Leistung erbringen zu lassen, während die anderen ausgeschaltet sind.

Möglich macht dies der Kaskaden-Masterregler. Er errechnet in Abhängigkeit der Leistungsaufnahme der Außengeräte, der momentanen Heizleistung und der Außentemperatur den maximal erreichbaren Coefficient of Performance (Peak-COP) und steuert die Anlage entsprechend, sodass die einzelnen Kaskaden-Module besonders effizient arbeiten. Ein Nebeneffekt dieser Einstellung ist, dass alle Geräte einer Kaskade gleichmäßig genutzt werden und somit in etwa die gleichen Laufzeiten haben. Und schließlich ergibt sich durch die Redundanzfunktion eine höhere Betriebssicherheit für die gesamte Anlage. Eine Wartung ist jederzeit möglich, weil die anderen Module weiterhin ausreichend Leistung bringen können, während ein Gerät für die Wartungsarbeiten ausgeschaltet ist.

Einfacher und schneller Austausch der Wärmeerzeuger

Da die alte Anlage zu Beginn des Jahres – also mitten im Winter – ausgefallen ist, sollte der Austausch möglichst schnell durchgeführt werden. Die Kälteprofis hatten daher in allen Büros Heizlüfter aufgestellt, was sich jedoch als unzureichend herausstellte. Daher wurden zunächst zwei 22-kW-Elektro-Durchlauferhitzer an die Wärmeverteilung angeschlossen, um eine Erstversorgung sicherzustellen. Dann wurde die alte Wärmepumpe demontiert und die neuen Geräte installiert.

Die vier Außengeräte wurden auf dem Dach des Gebäudes aufgestellt. Um die Module gegen Windlast zu schützen, wurden sie ineinander verstärkt. Die Kältemittelleitungen zu den Hydroboxen im Heizungsraum konnten durch die alten Kanäle gelegt werden. Jedoch musste man die Innenmodule an einer C-Schiene befestigen, weil sich an der Stelle nur eine Trockenbauwand befindet. Die vorhandene Wärmeverteilung über Betonkernaktivierung wurde beibehalten.

Wärmepumpe heizt im Winter und kühlt im Sommer

Bei Profi Parts ist in den Büros die Temperatur auf 22 °C voreingestellt und wird kontinuierlich gehalten. Über Einzelraumthermostate ist eine individuelle Einstellung möglich. Da die Ecodan-Geräte reversibel sind, können sie zwischen der Heiz- und der Kühlfunktion wechseln.

Im Sommer wurde die Anlage daher auf Kühlung gestellt. Die Umstellung erfolgt manuell, was Kälteprofis besser als ein automatisches Umschalten anhand der Außentemperatur bewertet. Dies führt im Frühjahr und Herbst nämlich dazu, dass die Wärmepumpe ständig hin und her wechselt und dadurch viel mehr Energie verbraucht.

Im Kühlmodus wird 20 °C kaltes Wasser durch die Flächenheizung geführt. Das ist zwar mit einer regulären Klimatisierung nicht vergleichbar, aber wenn die Fenster geschlossen und beschattet sind, erhält man immerhin eine Kühlung von 3 bis 5 K unter der Außentemperatur. Wenn es draußen nicht zu heiß ist, bemerkt man den Unterschied deutlich, ob die Wärmepumpe kühlt oder nicht. ■

Monika Verspohl, 
Beraterin für Öffentlichkeitsarbeit bei der Schellhorn Public Relations GmbH, Haltern am See.
Bild: Schellhorn / Verspohl

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