TGA Klimatechnik

TGA Ausgabe 06-2017
Referenzprojekt Mitsubishi Electric

Wärmepumpenkaskade klimatisiert Büros


1 Aliud Pharma hat einen Trakt ihres Unternehmenssitzes in Laichingen umfangreich modernisiert.

1  Aliud Pharma hat einen Trakt ihres Unternehmenssitzes in Laichingen umfangreich modernisiert.

Aliud Pharma hat sich im Laufe der 30-jährigen Firmengeschichte im deutschen Generikamarkt etabliert. Als Investition in den Unternehmensstandort Laichingen wurden kürzlich umfangreiche Modernisierungsmaßnahmen durchgeführt. Unter anderem wurden fünf Luft/Wasser-Wärmepumpen in Kaskade installiert, die ein Verwaltungsgebäude über eine Kühldecke mit Wärme und Kälte versorgen.

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Aliud Pharma hat einen vorhandenen Verwaltungstrakt neu gestaltet und dabei auch die Technische Gebäudeausstattung grundlegend modernisiert.

Statt der Gasheizung und eines Kaltwassersatzes decken nun fünf in Kaskade geschaltete Luft/Wasser-Wärmepumpen die Wärme- und Kältelast.

Die Büros werden über individuell regelbare Kühl- und Heizdecken temperiert, eine Akustikdecke reduziert die Geräuschkulisse. Durch die Demontage der Heizkörper steht nun mehr Platz zur Verfügung.

Mit dem Markenversprechen, hohe Qualität zu einem guten Preis zu liefern, erzielte Aliud Pharma mit Sitz in Laichingen auf der Schwäbischen Alb im Geschäftsjahr 2015 einen Umsatz von 468 Mio. Euro und steht damit an dritter Stelle im deutschen Generikamarkt. Dabei verkauft das Pharma-Unternehmen fast 70 Mio. Produktpackungen im Jahr. Die Aliud Pharma GmbH gehört seit 20 Jahren zur Stada Arzneimittel AG, legt besonderen Wert auf Serviceorientierung und auf den Dialog mit seinen Kunden – den Ärzten, Apothekern und Patienten.

Auch das Wohl der Mitarbeiter hat die Geschäftsführung stets im Blick. So wurde 2015 mit der Modernisierung eines Verwaltungsgebäudes begonnen, um eine angenehmere Arbeitsumgebung für die Angestellten zu schaffen Abb. 1. Großraumbüros wurden durch raumhohe Glaswände in kleinere Einzelräume unterteilt, sodass fast jeder Mitarbeiter sein eigenes Büro hat Abb. 6. Auf Vorschlag des Architekten wurde zudem eine Akustikdecke Abb. 5 eingelassen, die Geräusche dämpft und so den Komfort am Arbeitsplatz steigert.

Im Zuge der Sanierung wurde auch die Gebäudetechnik modernisiert. Die Büros wurden sukzessive Stock für Stock komplett entkernt, die vorhandenen Heizkörper und Klimainnengeräte wurden demontiert. Stattdessen werden die Räume in dem vierstöckigen Gebäudetrakt nun über Kühl- und Heizdecken mit Wärme und Kälte versorgt. Die nötige Energie produzieren fünf Ecodan Luft/Wasser-Wärmepumpen von Mitsubishi Electric mit jeweils 14 kW Leistung Abb. 2. Sie haben die alte Gasheizung und die bisherige, veraltete Klimatechnik komplett ersetzt. Peter Seisser Abb. 3, Geschäftsführer von Seisser Kälte-Klima-Elektrotechnik, hatte der Geschäftsleitung des Pharma-Unternehmens diese Lösung vorgeschlagen, da die neue Anlage gegenüber der vorigen Variante mehrere Vorteile hat.

Nur ein System für Wärme und Kälte

Ein Vorteil war bereits das relativ geringe Gewicht der fünf Wärmepumpen-Außengeräte. „Ein Kaltwassersatz mit gleicher Leistung von 70 kW hätte aus statischen Gründen gar nicht auf dem Dach montiert werden können“, so Seisser. Die Außenmodule der Luft/Wasser-Wärmepumpen hingegen konnten ohne Weiteres auf dem Flachdach des Gebäudes installiert werden.

Ausschlaggebendes Argument für die moderne Technik war allerdings ihre Wirtschaftlichkeit. Seisser: „Das System arbeitet deutlich effizienter als zwei getrennte Anlagen zur Wärme- und Kälteerzeugung. Dazu kommen die entfallenden Investitions- und Installationskosten einer zweiten Anlage. Auch die Wartung vereinfacht sich.“

Die Geräte basieren auf der weltweit patentierten Zubadan-Technologie. Die hier genutzte Flash-Injection gewährleistet auch bei tiefen Außentemperaturen einen stabilen Kältemittelkreislauf. Dadurch sind 100 % Heizleistung bis zu – 15 °C möglich, ohne dass ein weiterer Wärmeerzeuger oder ein elektrischer Heizstab zugeschaltet werden muss. Die einwandfreie Funktion der Geräte wird sogar bis – 28 °C sichergestellt. „Das ist wichtig, da die Anlage als monovalenter Wärmeerzeuger genutzt wird und es hier auf der Schwäbischen Alb schon mal bis – 20 °C kalt wird“, erklärt Seisser, „und ohne eine effiziente Betriebsweise auch bei sehr niedrigen Temperaturen sind die Betriebskosten nicht dauerhaft niedrig zu halten.“

Jedes Außengerät ist zudem mit Vollinvertertechnik ausgerüstet, die die Leistung stufenlos modulierend an den Bedarf angepasst. Dadurch arbeitet das System deutlich effizienter als Anlagen, die nur den On/Off-Modus kennen. Die Regelverdichtung liegt bei einer Maschine zwischen 30 und 100 %. Da die fünf Wärmepumpen in Kaskade geschaltet sind, ergibt sich ein breites Modulationsspektrum von etwa 4,5 kW – bei einer Wärmepumpe im Teillastbetrieb von 30 % – bis zu 70 kW bei fünf Geräten im Volllastbetrieb.

Seisser: „Die Kaskaden-Regelung sieht vor, dass die einzelnen Außenmodule möglichst im Teillastbetrieb arbeiten, das ist aufgrund der dann vollständig zur Verfügung stehenden Wärmeübertragerflächen deutlich effizienter als beispielsweise drei Wärmepumpen volle Leistung erbringen zu lassen, während die anderen beiden ausgeschaltet sind.“

Möglich macht dies ein Masterregler, der bei Kaskaden-Schaltung verwendet wird. Er errechnet in Abhängigkeit der Leistungsaufnahme der Außengeräte, der momentanen Heizleistung und der Außentemperatur den maximal erreichbaren Coeffecient of Performance (Peak-COP) und steuert die Anlage entsprechend. 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.

Individuelle Temperierung

Die wandhängenden Hydromodule wurden in einem Technikraum installiert Abb. 4. In den Geräten befinden sich neben dem Wärmepumpenmanager, der über ein Touch-Display bedient werden kann, auch der Wärmeübertrager und eine Umwälzpumpe der Effizienzklasse A. Für den Heizbetrieb beträgt die Auslegungsvorlauftemperatur 35 °C, für den Kühlbetrieb 15 °C. Zusätzlich zu den Innen- und Außenmodulen wurde ein 2000-l-Pufferspeicher installiert. Die Zwischenspeicherung optimiert die Kompressorlaufzeiten, was sich positiv auf die Systemeffizienz auswirkt.

Ein Vorteil der gewählten Variante ist, dass im Gebäude kein Kältemittel zirkuliert (nur zwischen den Außengeräten und Innenmodulen der Wärmepumpe). In den vier Stockwerken wird Wasser als Energieträger eingesetzt. „Die Kühl- und Heizdecke war mein Vorschlag, da dies im Hinblick auf die Aufteilung der Räume die komfortabelste Lösung ist“, erklärt Seisser. „Die Einzelbüros sind sehr schmal Abb. 6, und eine konventionelle Temperierung über die Umluft von Deckenkassetten in so kleinen Räumen ist schwierig. Selbst kleinste Innengeräte – unabhängig vom Hersteller – sind in solchen Fällen überdimensioniert. Aufgrund der Raumgröße würde sich der Luftstrom nicht so leiten lassen, dass bei den anwesenden Personen ein Zugluftgefühl sicher auszuschließen ist.“

Darüber hinaus liegt die Technik nun über der abgehängten Decke, sodass auch eine optische Aufwertung erreicht wurde. Jedes Büro hat eine individuell regulierbare Kühldecke, das ermöglicht den Mitarbeitern die Wahl der persönlichen Wohlfühltemperatur. Aufgrund des geringen Wärmebedarfs des modernisierten Gebäudes ist die Kühlperiode langer als die Heizsaison.

Mehr Wärmepumpen im Gewerbe

Ein höherer Komfort für die Angestellten bei gleichzeitig niedrigen Betriebskosten – das sind die Gründe, warum Seisser dem Pharma-Unternehmen die Wärmepumpen-Lösung vorgeschlagen hat. „Der Wärmepumpen-Markt im industriellen Bereich entwickelt sich sehr gut. Seitens der Unternehmer werden verstärkt solche Lösungen angefragt, weil auch dort Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit von gebäudetechnischen Anlagen an Bedeutung gewonnen haben“, erklärt der Fachhandwerksmeister. Vor allem Kaskadenlösungen seien beliebt, da sie den Wärme- bzw. Kältebedarf in gewerblich oder industriell genutzten Immobilien decken können.

Bei der Entscheidung für eine Wärmepumpe spiele zudem auch die Antriebsenergie Strom eine wichtige Rolle. Viele Unternehmen, darunter auch Aliud Pharma, haben inzwischen Photovoltaik-Anlagen zur eigenen Stromerzeugung installiert. Wärmepumpen bieten sich hierbei als ideale Abnehmer der Energie an, insbesondere bei langen Kühlperioden.

Ein weiterer Vorteil, der besonders bei einer Sanierung mitentscheidend sein kann, ist die schnelle und einfache Installation einer Luft/Wasser-Wärmepumpe. Außen- und Innengeräte werden an geeigneten Orten aufgestellt und mit relativ dünnen Kältemittelleitungen verbunden. Es sind weder aufwendige Bohrungen noch eine größere Vorbereitung des Installationsorts notwendig. Ein Nebeneffekt sind kurze Installationszeiten und gut kalkulierbare, niedrige Installationskosten.

Inhaltsübersicht

  1. Teil: Wärmepumpenkaskade klimatisiert Büros
  2. Teil: Kontakt zum Anbieter
  • 2  Eine Kaskade aus fünf Ecodan Luft/Wasser-Wärmepumpen versorgt das Gebäude mit Wärme und Kälte.

  • 3  Peter Seisser (l.) hat dem Unternehmen die Wärmepumpen-Kaskade vorgeschlagen und diese in Zusammenarbeit mit Franz Gerstl, Vertriebsingenieur Klimatechnik Living Environment Systems Mitsubishi Electric, umgesetzt.

  • 4  Im Technikraum installierte Hydromodule.

  • 5  Eine Akustikdecke reduziert die Geräuschkulisse in den Büros.

  • 6  Um das Wohlbefinden der Mitarbeiter zu steigern, wurden kleine Einzelbüros geschaffen.

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