Wärmeversorgung: Lufterhitzer kombiniert mit Wärmepumpe

Das Logistikzentrum Hospital LogiServe in Elmshorn wurde um eine neue Halle, die einem Effizienzgebäude gemäß 40 EE entspricht, erweitert. Der nachwachsende Baustoff Holz, eine Dachbegrünung, Photovoltaik und Wärmepumpen sind zentrale Pfeiler des Projekts.

Foto: Kampmann GmbH & Co. KG

Wärmepumpenbetriebene Hallenheizungen, im Neubau inzwischen Standard, kommen nun zunehmend auch im Bestand zum Einsatz. Eine effiziente und GEG-konforme Wärmeversorgung beziehungsweise Kühlung ermöglicht die Kombination aus Lufterhitzern und Wärmepumpen in mono- und bivalenter Ausführung.

Welche Vorzüge bieten Lufterhitzer?

Lufterhitzer sind bekanntlich keine neue Produktentwicklung, sondern leisten schon seit Jahrzehnten im Hochtemperaturbereich ihre Dienste. In Verbindung mit einer Wärmepumpe können moderne Lufterhitzer aber auch im Niedertemperaturbereich eingesetzt werden und so für eine sparsame und behagliche Temperierung in Hallen und Großräumen sorgen. Im Heizfall versorgen Wärmepumpen die Lufterhitzer mit Pumpenwarmwasser (PWW) und im Kühlfall mit Pumpenkaltwasser (PKW). In Neubauten kann somit bei einer monovalenten Versorgung, das heißt 100 Prozent der Heizlast wird mit Wärmepumpen gedeckt, auf einen Gasanschluss verzichtet werden. In Bestandsbauten, sofern keine Kompletterneuerung des alten Heizsystems ansteht, ist die Nachrüstung mit Wärmepumpen zur energetischen Optimierung einer Halle eine Option. In diesem Fall der bivalenten Versorgung unterstützt das gasbetriebene Bestandssystem bei der Abdeckung von Spitzenlasten. Eine Auslegung des Gesamtsystems gemäß des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) sieht vor, dass ein Mindestanteil der Heizlast von Wärmepumpen übernommen werden muss. Je größer der Wärmepumpenanteil ist, je niedriger ist der Gasverbrauch. Im Idealfall wird im bivalenten Betrieb zu möglichst 95 Prozent das neue System, beispielsweise mit zwei Wärmepumpen auf dem Hallendach, eingesetzt. Die Luft­erhitzer sind in Hallen schnell montiert und flexibel einsetzbar als Wand- oder Deckengerät und somit idealer Partner der Wärmepumpe.

Logistikdienstleister heizt Lager- und Logistikfläche mit Niedertemperatur

Dass ein System aus Wärmepumpen und Lufterhitzer zu einer hervorragenden Energieeffizienz führt und dauerhaft für niedrige Betriebskosten sorgt, zeigt das Beispiel des Logistikunternehmens Hospital LogiServe, einer Tochter der Immanuel Albertinen Diakonie. Nach 15 Jahren erweiterte das Unternehmen seine Standortpräsenz im schleswig-holsteinischen Elmshorn um ein nachhaltiges Logistikzentrum. Von hier aus werden Kliniken der Metropolregion Hamburg mit Verbrauchsmaterialien im Gesundheitswesen beliefert. Nach einem Jahr Bauzeit stehen nun statt ehemals 2.900 Quadratmetern 4.700 Quadratmeter Lager- und Logistikfläche zur Verfügung. 4.000 Lagerartikel, von Verbandszeug über OP-Materialien bis hin zu Herzkathetern, werden von 25 Mitarbeitenden umgeschlagen.

Rund 4 000 Artikel, von Verbandszeug über OP-Materialien bis hin zu Herzkathetern, werden in dem Logistikzentrum umgeschlagen.

Foto: Kampmann GmbH & Co. KG

Die neue Halle ist ein Effizienzgebäude gemäß 40 EE, das sich dadurch auszeichnet, dass erneuerbare Energien einen Anteil von mindestens 65 Prozent für die Wärme- und Kälteversorgung des Gebäudes erforderlichen Energiebedarfs erbringen. Dieser Wert wird seit dem 1. Januar 2024 laut GEG eingefordert. Das in der Halle verbaute Niedertemperatursystem erreicht diese Vorgabe spielend. Der Neubau wurde aus dem nachwachsenden Baustoff Holz errichtet und verfügt über ein sogenanntes Retentionsdach, das Regenwasser auf der Dachfläche staut und auf diese Weise eine natürliche Verdunstung ermöglicht. Eine Dachbegrünung, Wärmepumpen und Photovoltaik unterstreichen den ökologischen Anspruch und steigern die Unabhängigkeit in der Stromversorgung. Zudem sorgt eine tiefgezogene Fensterfront für mehr Tageslicht in der Halle. Denn den Bauverantwortlichen lag nicht nur die Umwelt, sondern auch das Wohl der Mitarbeitenden am Herzen.

Im Gegensatz zur bisher gängigen Praxis, gilt es bei Systemen mit Wärmepumpe mehrere kleine niedertemperaturoptimierte Geräte auszulegen. In dem Logistikzentrum in Elmshorn sind dies Top C Lufterhitzer des Herstellers Kampmann, die an der Hallendecke montiert sind. Die Verantwortlichen hatten sich speziell dafür entschieden, die Halle nicht nur heizen, sondern zum Schutz der Medizinprodukte im Sommer auch kühlen zu können. Im System mit Kaltwasser-Wärmepumpen bietet der Lufterhitzer eine simple Lösung für beides. Ausgestattet mit sparsamen EC-Ventilatoren lässt sich das Gerät stufenlos regeln, um der Halle genau die Leistung zuzuführen, die tatsächlich benötigt wird. So werden auch unnötige Geräuschemissionen vermieden.

Die Lufterhitzer, die an der Deckenhalle installiert sind, sorgen für angenehme Temperaturen, zugfrei und mit geringer Temperaturschichtung.

Foto: Kampmann GmbH & Co. KG

Eingesetzt sind in dem System 23 Luft­erhitzer mit bis zu 42,3 kW Wärmeleistung und bis zu 15,8 kW Kälteleistung. Versorgt werden die Lufterhitzer von vier Wärmepumpen, Typ KaClima M, die auf dem Retentionsdach stehen. Die Geräte zeichnen sich durch eine platzsparende Konstruktion aus, bei der die Komponenten besonders kompakt angeordnet sind. Dadurch ergeben sich geringere Abmessungen, in diesem Fall von 1.130 x 2.155 x 3.190 Millimetern (Breite, Höhe, Länge), ohne jedoch auf Funktion oder Leistung verzichten zu müssen. In Elmshorn wurden Geräte mit einer Kühlleistung von bis zu 8,6 kW und einer Wärmeleistung von bis zu 23 kW installiert. Als Kältemittel wird R32 benutzt, das auch laut F-Gase-Verordnung und Dank geringem GWP (Global Warming Potential) zukunftssicher ist. Die Wärmepumpen werden nur mit geringen Mengen R32 befüllt, was bei gleicher Kälte- und Wärmeleistung zu einer Reduzierung des CO₂-Äquivalents um bis zu 75 Prozent führt.

Mit dem Hallenneubau konnte zudem auf einen Gasanschluss verzichtet werden. Das neue Logistikzentrum mit einer deutlich größeren Lagerfläche verbindet nicht nur Modernität und Effizienz, sondern bietet auch beste Arbeitsbedingungen für die dort Beschäftigten. Über ein Regelungstableau wird das System so gesteuert, dass die Mitarbeitenden immer in Wohlfühlklima arbeiten.

Vier Wärmepumpen auf dem Retentionsdach versorgen die Lufterhitzer in der Halle.

Foto: Kampmann GmbH & Co. KG

In wenigen Minuten Heizlast und Jahreswärme­bedarf ermittelt

Planungsunterstützung erhielten die Bauverantwortlichen des Logistikzentrums vom Hallenheizungstool, das Kampmann für die Planung der technischen Gebäudeausrüstung online anbietet. Ob Wärmepumpe, Lufterhitzer oder Türluftschleier, für jede Projektgruppe schlägt das Tool drei Optionen vor, einen Preis- und einen Leistungs-Tipp sowie eine firmeneigene Empfehlung. Für jede Produktkombination generiert es die Ausschreibungstexte. Das Tool berücksichtigt bei der Berechnung relevante Variablen wie den Jahrestemperaturverlauf sowie Wetterdaten. Weitere Informationen, die die Software für die Berechnung benötigt, sind die Abmessungen der Halle (Breite, Länge, Höhe). Optional kann die Dämmung der Halle ausgesucht werden. Bei Bestandsbauten wird noch das Baujahr sowie zur Isolationsermittlung der Außenhülle die vorhandene Dämmung abgefragt. Des Weiteren kann die gewünschte Innentemperatur eingeben werden, die Absenktemperatur Vor- und Rücklauf sowie die Heizzeiten und stundengenaue Belegung der Halle. Wird nach diesen Eingaben auf Berechnung geklickt, ermittelt das Tool die Heizlast je Stunde und den Jahrestemperaturverlauf. Danach erfolgt die Produktkonfiguration. Das Tool ermittelt in nur drei Sekunden Produktvorschläge mit den dazugehörigen Preisen. Sind in der Halle zum Beispiel Torluftschleier vorgesehen, werden diese in der Berechnung entsprechend den gemachten Eingaben mitberücksichtigt.

Für Planende bietet dieses Tool eine erhebliche Zeitersparnis, denn sie müssen sich nicht durch zwölf verschiedene Baugrößen klicken und sich alles selbst auslegen und berechnen, sondern geben die Daten in das Tool ein und erhalten dann einen Preistipp und eine Produktempfehlung. Für jede Berechnung wird eine individuelle Projektnummer vergeben, mit der bei zukünftigen Besuchen durch Eintragung der Nummer im entsprechenden Feld auf der Startseite des Tools, die Berechnung auch Wochen später immer wieder aufgerufen werden kann. Durch Weitergabe der Projektnummer kann auch anderen Personen die Berechnung zugänglich gemacht werden.

Fazit

Mit der neuen Logistikhalle von Hospital LogiServe in Elmshorn ist ein besonders nachhaltiger Bau errichtet worden. Das Effizienzgebäude gemäß 40 EE erreicht mit seinem Lüftungs- und Kühlkonzept den geforderten 65 Prozent-Anteil erneuerbarer Energie des aktuellen Gebäudeenergiegesetzes problemlos. In Zusammenhang mit den Wärmepumpen als Wärme- beziehungsweise Kälteerzeuger macht der Strombezug aus der Photovoltaikanlage das Gesamtsystem besonders effizient. Nicht nur die Wärmepumpe kann den Strom aus der PV-Anlage nutzen, auch der schon von sich aus sehr effiziente EC-Ventilator des Lufterhitzers kann mit Strom aus einer PV-Anlage bedient werden. In Kombination mit den vier Wärmepumpen schöpfen die installierten Lufterhitzer als Sekundärluftgerät sowohl im Heiz- als auch im Kühlmodus ihr volles Potenzial bei der Einsparung von Betriebskosten und Emissionen aus.