TGA Klimatechnik

TGA Ausgabe 10-2014
Zentrale der Planungsgruppe Schnepf

Zukunftsweisendes Heiz- und Kühlkonzept

1 Für die Schnepf Planungsgruppe Energietechnik ist die eigene Firmenzentrale mit Solar-Eis-Speichersystem zum Heizen und Kühlen und zwei unterschiedlichen Klimatisierungslösungen eine ausgezeichnete Refer

1  Für die Schnepf Planungsgruppe Energietechnik ist die eigene Firmenzentrale mit Solar-Eis-Speichersystem zum Heizen und Kühlen und zwei unterschiedlichen Klimatisierungslösungen eine ausgezeichnete Referenz.

Für ihre neue Unternehmenszentrale in Nagold hat die Schnepf Planungs-gruppe Energietechnik ein komplexes Heiz- und Kühlkonzept mit unterirdischem Solar-Eis-Speichersystem entwickelt. Die ausgezeichnete Anlage überzeugt nicht nur bei den großen Komponenten, sondern auch bei den Details – beispiels-weise druckunabhängigen Abgleich- und Regelventilen.

Kompakt informieren

Das Heiz- und Kühlkonzept der Firmenzentrale der Schnepf Planungsgruppe Energietechnik basiert auf einem erdeingebauten, saisonalen Eisspeicher, der etwa 70 % der im Sommer notwendigen Kühlenergie abdeckt.

Die Wärme- und Kälteversorgung erfolgt zu 100 % regenerativ (Erdreich, Sonne, Luft), da auch die benötigte elektrische Antriebsenergie über eine 50-kWp-Photovoltaik-Anlage erzeugt wird.

Die Räume werden über eine Betonkernaktivierung in Kombination mit Induktionsauslässen beziehungsweise Heiz- und Kühldecken temperiert.

Für eine stabile, Zonen-individuelle Temperaturregelung sorgen druckunabhängige Abgleich- und Regelventile mit thermischen Stellantrieben.

Die baden-württembergische Kleinstadt Nagold hat einiges zu bieten: eine historische Kulisse im beschaulichen Stadtkern, eine aufregende Landschaft am Rande des Schwarzwalds und die unmittelbare Nähe zur Region Stuttgart. Auch wirtschaftlich kann sich Nagold sehen lassen: auf dem Wolfsberg befindet sich ein 80 ha großes Gewerbegebiet, auf dem sich 120 Unternehmen mit über 3000 Arbeitsplätzen angesiedelt haben.

Die eigene Firmenzentrale als Referenz

Dazu zählt die Schnepf Planungsgruppe Energietechnik, die sich mit Ingenieurleistungen der technischen Gebäudeausrüstung befasst. Das Tätigkeitsfeld des rund 50-köpfigen Teams erstreckt sich vom modernen Wohnungsbau über kommunale Gebäude und Krankenhäuser bis hin zum technisch anspruchsvollen Industriebau, einer besonderen Stärke des Unternehmens. Realisierte Projekte finden sich nicht nur in Deutschland, sondern auch im europäischen Ausland und in Russland, Mexiko, Indien und China. Die beste Referenz besitzt die Planungsgruppe allerdings nach nur sieben Monaten Bauzeit mit der eigenen Firmenzentrale Abb. 1, die als Paradebeispiel für ein zukunftsfähiges Energiekonzept dient: Die Wärme- und Kälteversorgung zu 100 % regenerativ. Die benötigte elektrische Antriebsenergie wird über eine 50-kWp-Photovoltaik-Anlage erzeugt. Das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz EEWärmeG) wird um 194 % übererfüllt.

Solar-Eis-Speichersystem

Kernstück des Energiekonzepts ist ein unterirdisches Solar-Eis-Speichersystem, über das die rund 2500 m2 Fläche des Gebäudes Zonen-individuell beheizt und gekühlt werden. Es besteht aus einem Eisspeicher, einem Solar-/Luft-Absorber (382 m2), einer Wärmepumpe und Verbrauchergruppen auf niedrigem Temperaturniveau. Zum Heizen des Gebäudes nutzt die Wärmepumpe Energie aus dem Erdreich, der Eisbildung innerhalb des Eisspeichers, der Luft und der Sonne. Am Ende der Heizperiode ist beinahe der gesamte Inhalt des Eisspeichers gefroren.

Im Sommer wird überschüssige Wärme aus dem Gebäude vom „gespeicherten“ Eis aufgenommen und der Eisspeicher von außen nach innen regeneriert. So werden ca. 70 % der im Sommer notwendigen Kühlenergie abgedeckt. Dafür hat der Eisspeicher Abb. 2 einen Durchmesser von 9,5 m und eine Tiefe von 5,5 m. Bei einem Nutzvolumen von 350 000 l kann ein Eisgewicht von 250 t erreicht werden. Insgesamt 5700 m Rohrleitungen sind für die Wärmeübertragung im Eisspeicher installiert worden. Für das ambitionierte Energiekonzept wurde die Schnepf Planungsgruppe mit dem 1. Preis des deutschen TGA-Awards ausgezeichnet.

Grund- und Spitzenlastabdeckung

Die Belüftung des Gebäudes erfolgt über ein Lüftungsgerät mit hocheffizienter Wärmerückgewinnung und Vorheizung / Vorkühlung und bei Bedarf Entfeuchtung der Zuluft. Für eine Grundtemperierung im Gebäude sorgt ganzjährig eine Betonkernaktivierung (1800 m2). Für die Deckung der Lastspitzen beim Heiz- und Kühlbedarf wurden im Erd- und Obergeschoss bewusst zwei unterschiedliche Systeme realisiert.

Im Erdgeschoss wurden eigens für das Projekt entwickelte Induktionsauslässe Abb. 3 zur Belüftung und zum Ausgleich der thermischen Lasten eingebaut. Ihr Anschluss im 4-Leiter-System ermöglicht, dass jede Zone unabhängig vom Bedarf in den anderen Zonen heizen oder kühlen kann. Die wasserseitige Regelung erfolgt über die druckunabhängigen Abgleich- und Regelventile AB-QM mit einem thermischen Stell-antrieb TWA, die mit einer elektrischen Leistungsaufnahme von nur 2 W auskommen.

Im Obergeschoss wird die Spitzenlast über Heiz- und Kühldecken Abb. 3 abgefahren. Auch dort können einzelne Zonen individuell gekühlt oder geheizt werden. Dafür wurden in den Rücklaufleitungen 86 AB-QM-Ventile eingebaut. 70 RA-C-Zonenventile verhindern, dass sich Heiz- und Kühlwasservolumenströme vermischen. Die Entleerung einzelner Kühldecken erfolgt bei Bedarf über die integrierten Entleerungsventile der manuellen Strangabsperrventile Leno MSV-S.

Beide Klimasysteme bieten ein sehr hohes Behaglichkeitsniveau und die unterschiedliche Ausstattung der Firmenzentrale ermöglicht weitergehende Vergleiche: Wie die Wärme- und Kälteerzeugung über den Eisspeicher, wird auch die Konditionierung der Büroräume messtechnisch überwacht und ausgewertet. Somit kann das Regelverhalten der Anlage über Jahre hinweg analysiert und für eine bessere Wirtschaftlichkeit und höheren Komfort optimiert werden.

Universell einsetzbare 2-in-1-Ventile

Die Schnepf Planungsgruppe Energietechnik hat sich zur Regelung der Induktionsgeräte und der Heiz- und Kühldecken für die druckunabhängigen Abgleich- und Regelventile AB-QM Abb. 4 von Danfoss entschieden. Sie sind in verschiedenen Anwendungen universell einsetzbar und lassen sich besonders leicht installieren.

AB-QM vereint den automatischen Hydraulischen Abgleich und die Durchflussregelung in einem Gerät. Im Gegensatz zu konventionellen Installationen ermöglicht ihre 2-in-1-Bauart den Verzicht auf eine weitere Ventilkomponente. Das hat nicht nur halbierte Installations- und Wartungskosten zur Folge, sondern auch einen geringeren Dimensionierungsaufwand: Zur exakten Bemessung des Regelventils muss lediglich der Durchfluss bekannt sein, nicht wie sonst üblich die Pumpenförderhöhe und der Widerstand. Die gleichbleibend hohe Ventilautorität des Stellglieds sorgt weiterhin für eine stabile Regelung und einfache Bedienung. So wird der Medienfluss im System bedarfsgerecht gesteuert und es sind beste Voraussetzungen für konstante Raumtemperaturen und einen geringen Energieverbrauch geschaffen.

Stellantrieb mit kompaktem Design

Zur Temperaturregelung wurden die AB-QM zusätzlich mit dem thermischen Stellantrieb TWA ausgerüstet. Da der Membranregler im AB-QM den Differenzdruck über das integrierte Regelventil stabil hält, arbeitet das Ventil bei gleichbleibend hoher Ventilautorität. Es kommt zu weniger Temperaturschwankungen und das wiederum vermindert die Anzahl der Stellbewegungen. Dadurch erhöhen sich der Komfort und die Lebensdauer des Antriebs. Durch sein kompaktes Design lässt sich das Bauteil auch in beengten Platzverhältnissen, etwa in schmalen Versorgungsschächten, montieren.

Danfoss bietet AB-QM mit Nennweiten von DN 10 bis DN 250 mit maximalen Durchflussmengen von 150 bis 442 000 l/h, womit auch sehr große Heiz- und Kühlanlagen geregelt werden können.

Inhaltsübersicht

  1. Teil: Zukunftsweisendes Heiz- und Kühlkonzept
  2. Teil: Kontakt zum Anbieter
  • 2  Blick in den unterirdischen Eisspeicher; am Entzugswärmeübertrager beginnt gerade die Eisbildung. Wärmeenergie wird aus der Umgebung und über einen Solar-/Luft-Absorber und nach der Heizsaison über die Kühlung des Gebäudes eingebracht.

  • 3  Die Grundtemperierung des Gebäudes erfolgt über eine Betonkernaktivierung, die Spitzenlasten werden im Erdgeschoss über Induktionsauslässe (links) und im Obergeschoss mit Heiz- und Kühldecken abgefahren. Über ein 4-Leiter-System und druckunabhängige Abgleich- und Regelventile mit Stellantrieb ist eine Zonen-individuelle Regelung möglich.

  • 4  Bei dem Abgleich- und Regelventil AB-QM handelt es sich um ein 2-in-1-Ventil, das über einen Membranregler den automatischen Hydraulischen Abgleich und über einen zusätzlichen thermischen Stellantrieb TAW die Durchflussregelung übernimmt.

  • 5  Klaus Schnepf, Geschäftsführender Gesellschafter der Schnepf Planungsgruppe Energietechnik: „Für ein innovatives Energiekonzept sind hochwertige Regelkomponenten bis zum letzten Verbraucher von entscheidender Bedeutung. Deshalb war es uns wichtig, auf die bewährte Technik der druckunabhängigen Regelventile und unseren zuverlässigen Partner Danfoss zu setzen.“

  • 6  Der Solar-/Luft-Absorber (382 m 2 ) und eine Photovoltaik-Anlage mit 50 kW p auf dem Dach der Firmenzentrale.

Bild: Danfoss / Schnepf

Bild: Danfoss / Schnepf

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