Heizungssanierung in Schulgebäude

Der in L-Form angeordnete Pavillontrakt (Gebäude 3)

Hybrid heizen macht Schule

Auch wenn sie viele Vorteile bietet – nicht überall ist die politisch favorisierte Wärmepumpe sinnbringend einsetzbar. Im typischen 1970er-Jahre-Schulkomplex der OBS Rodenkirchen hatte eine Hybridheizung aus moderner Gas-Brennwerttechnik und einem Blockheizkraftwerk bei der Sanierung die Nase vorn – sowohl was Effizienz als auch was Wirtschaftlichkeit betrifft.


Der zweigeschossige Rotklinkerbau


Der zweigeschossige Rotklinkerbau (Ge-bäude 2)


Die neue Mensa (rotes kubisches Gebäu-de)

Der zweigeschossige Rotklinkerbau (Gebäude 2) und der in L-Form angeordnete Pavillontrakt (Gebäude 3) sowie die neue Mensa (rotes kubisches Gebäude) werden von der neuen Heizungsanlage mit Wärme versorgt.


Auch wenn sie viele Vorteile bietet – nicht überall ist die politisch favorisierte Wärmepumpe sinnbringend einsetzbar. Im typischen 1970er-Jahre-Schulkomplex der OBS Rodenkirchen hatte eine Hybridheizung aus moderner Gas-Brennwerttechnik und einem Blockheizkraftwerk bei der Sanierung die Nase vorn – sowohl was Effizienz als auch was Wirtschaftlichkeit betrifft.


Die Oberschule (OBS) Rodenkirchen liegt im niedersächsischen Stadland, Ortsteil Rodenkirchen. Ursprünglich als Höhere Bürgerschule gegründet und in der Nachkriegszeit zunächst als reine Realschule betrieben, wurde sie 1970 um einen Hauptschulzweig mit zwei weiteren Schultrakten erweitert. Seit 2009 gibt es auf dem Gelände auch noch eine Mensa, die in einem weiteren Neubau untergebracht ist. Seit 2013 sind Haupt- und Realschule zu einer integrativen Oberschule vereint. Alle Gebäude entsprechen in ihrer Architektur und Materialverwendung weitgehend dem Stand der Technik ihrer jeweiligen Entstehungszeit (ursprünglicher Altbau als klassischer norddeutscher Rotklinkerbau mit Satteldach, 1970er-Jahre-Gebäude mit Flachdach und in Gelbklinker ausgeführt, lichtdurchflutetes Mensagebäude mit zeittypischer hinterlüfteter Vorhangfassade aus farbkräftigen Paneelen). Gleiches gilt für ihren bauphysikalischen und insbesondere energetischen Standard.


Der ursprüngliche Altbau (Gebäude 1) verfügt über eine eigene Heizungsanlage, während die jüngeren Gebäude 2 und 3 über eine weitere gemeinsame Gasheizung erwärmt werden. Hier war die bisherige Heizungsanlage aus dem Baujahr 1997 schon aus Altersgründen austauschbedürftig. Zwar hatte die Altanlage zum Einbauzeitpunkt hoch moderne Standards erfüllt. Jedoch war nach 22 Jahren die erforderliche Betriebs- und Ausfallsicherheit der Gaskessel nicht mehr gewährleistet, und auch die Regelungstechnik (lediglich zweistufige Leistungsanpassung) entsprach nicht mehr dem Stand der Zeit. Hinzu kam, dass die alten Heizkessel mit 210 kW und 150 kW, in Summe also 360 kW, mittlerweile als hoffnungslos überdimensioniert eingestuft werden konnten.


Vor Beginn der Heizungserneuerung arbeitete Dipl.-Ing. Jochen Geisel als Mitinhaber des TGA-Ingenieurbüros IGF Planung ein Sanierungskonzept aus. Darin wurde der Einsatz verschiedener Wärmeerzeuger – einzeln oder in Kombination – in Bezug auf Wirtschaftlichkeit, Effizienz und Umweltschutz geprüft. Bei der Analyse zog man unter anderem den Einsatz einer Wärmepumpe und von Solarthermie in Betracht – und verwarf sie aus unterschiedlichen Gründen als unwirtschaftlich. Die Gesamtleistung der neuen Wärmeerzeuger sollte sich am tatsächlichen Wärmebedarf der letzten vier Jahre orientieren. Die Norm-Gebäudeheizlast wurde von Jochen Geisel überschlägig mit 288 kW ermittelt. In der Peripherie wollte man Heizkreise nach aktuellen Erkenntnissen neu aufteilen beziehungsweise zusammenlegen, aber am Rohrleitungsnetz und den Wärmeübertragern (Konvektionsheizkörper) sollte nichts geändert werden.


Nach der Analyse schlug Geisel ein hybrides Wärmekonzept vor. Dies beinhaltete den Austausch der alten Kesselanlage gegen zwei moderne Gas-Brennwertkessel des norddeutschen Herstellers BRÖTJE vom Typ SGB 125i (entsprechend mit 125 kW Heizleistung). Die Grundlast bei Wärme und Strom sollte ein neoTower Blockheizkraftwerk des ebenfalls in Norddeutschland beheimateten Herstellers RMB/ENERGIE abdecken. Neu zu installieren sei ferner ein großer Pufferspeicher, um Lastspitzen abzufangen und ein gleichmäßigeres Wärmemanagement insbesondere im Zusammenhang mit dem Blockheizkraftwerk zu gewährleisten.


Die neuen Gas-Brennwertkessel seien im vorliegenden Fall „aus investiver, funktionaler und wirtschaftlicher Sicht“ die erste Wahl, so das Resümee von Jochen Geisel. Ein Vorteil moderner Gas-Brennwerttechnik in kaskadierter Anordnung liege dabei in der Möglichkeit, während der Übergangszeit zunächst nur einen Kessel modulierend zu betreiben und bei höheren Wärmeanforderungen dann den zweiten zuzuschalten.


In der Beispielbetrachtung decken die Gas-Brennwertkessel den größten Teil des jährlichen Wärmebedarfs. Hier würden sich Energieeinsparungen vor allem aus Effizienzvorteilen der moderneren Heiztechnik ergeben. So liegt der Wirkungsgrad der BRÖTJE Heizkessel SGB 125i bei hervorragenden 109 % und damit wesentlich über dem der Altanlage. Allerdings dürfte der große gleitende Modulationsbereich von 20 bis 125 kW (Belastung bei Erdgas) in der Praxis das entscheidendere Einsparpotenzial besitzen. Der hochwertige Aluminium-Silizium-Wärmetauscher der Gas-Brennwertgeräte von BRÖTJE bürgt für eine lange Lebensdauer auch im dauerhaft gleitend abgesenkten Betrieb, der modulierende Edelstahl-Vormischbrenner mit Verbrennungsluft-Gebläse und Venturi-Mischregelung sorgt dabei für höchste Effizienz des eingesetzten Brennstoffs. Sowohl die BRÖTJE Geräte als auch das NEO-Tower Blockheizkraftwerk können optional mit Flüssiggas betrieben werden. „H2-ready“, also bereit für die Beimischung von Wasserstoff, sind die bodenstehenden SGB-Heizkessel und das BHKW ebenfalls.


Das NEO-Tower Blockheizkraftwerk mit 20 kW elektrischer und 46 kW thermischer Leistung ist dazu bestimmt, einen Teil der Grundlast abzudecken. Seine Laufzeit wurde von Geisel mit jährlich 5.000 bis 6.000 Betriebsstunden prognostiziert. Demnach würde sich diese Zusatzinvestition unter Zugrundelegung der bisherigen Energieverbrauchsdaten innerhalb von rund fünf Jahren amortisieren. Als Pufferspeicher wählte man zwei je 1.500 Liter fassende Speicher Juratherm JPSM 1500.


Der eigentliche Heizungstausch fand im Verlauf der Corona-Jahre 2020/21 statt. Die Brennwertkesselkaskade wurde in den Herbstferien 2020 montiert und danach in Betrieb genommen. Das BHKW konnte im Mai 2021 in Betrieb gehen, nachdem die Abstimmungen mit dem Versorger abgeschlossen waren. Die Einspeisezusage kam im März 2021, die Vertragsbearbeitung dauerte noch ein paar Wochen länger. Seit diese Hürden genommen wurden, läuft die Anlage allerdings zur vollsten Zufriedenheit und erfüllt auch die erwarteten Einsparziele. Auf dem aktuell erreichten Standard wird man sich von Seiten des Schulträgers nicht ausruhen – bereits für 2024 sind Verbesserungen des Dämmstandards der Gebäudehülle geplant, namentlich der Austausch der Fenster sowie eine Dach- und Fassadendämmung.


Fazit

Vor allem für dämmtechnisch mäßig sanierte Bestandsimmobilien wie die Schulgebäude 2 und 3 der OBS Rodenkirchen sind hybride Heizsysteme mit moderner Gas-Heiztechnik und Kraft-Wärme-Kopplung (BHKW) eine wenig aufwendige Lösung zur effizienten Beheizung. Auch unter Kostengesichtspunkten stimmt da die Zweck-Mittel-Relation. Mit bewährt zuverlässigen Wärmeerzeugern wie den Gas-Brennwertkesseln der SGB-Baureihe von BRÖTJE und einem ebenso hochwertigen BHKW wurde die Heizungstechnik der Schule fit gemacht für die nächsten Jahrzehnte. Die Gesamtkosten der Maßnahme inklusive Erneuerung der Gebäudeleittechnik sowie der Ertüchtigung der Einzelraumregelung und der Unterverteilungen der Gebäude 1-3 lagen bei 310.000 Euro.


Bilder, sofern nicht anders angegeben: August Brötje GmbH, Rastede


Der Heizungskeller

Der Heizungskeller bietet reichlich Platz für die einzelnen Komponenten der Wärmeversorgun



Die zwei BRÖTJE Gas-Brennwertkessel SGB 125i


Die zwei BRÖTJE Gas-Brennwertkessel SGB 125i

Die zwei BRÖTJE Gas-Brennwertkessel SGB 125i tragen die Hauptlast der Wärmeerzeugung, im Hintergrund ein BHKW NEO-Tower 20.0 von RMB/ENERGIE für die Grundlast an Wärme und Strom.



Kunststoffrohre für die Abgase der Kesselkaskade

Die Abgase aus der Heizkessel-Kaskade werden in Kunststoffrohren abgeführt. Im Hintergrund (Schwarz) die Abgasanlage des BHKW mit Schalldämpfer.



Zwei je 1.500 Liter fassenden Pufferspeicher

Die Abgase aus der Heizkessel-Kaskade werden in Kunststoffrohren abgeführt. Im Hintergrund (Schwarz) die Abgasanlage des BHKW mit Schalldämpfer.



Die Heizkreisverteilung


Die Heizkreisverteilung

Die Heizkreisverteilung wurde ebenfalls angepasst.



Ein AguaSave-Modul von Brötje

Das Heizungswasser wird mit einem AguaSave-Modul aufbereitet.



Hocheffizienzpumpen von Wilo

Hocheffizienzpumpen von Wilo sorgen für den energiesparenden Transport des Heizungswassers.



Der Wärmeverteilung

Der Wärmeverteilung ist eine hydraulische Weiche vorgeschaltet.



Schaltschrank mit der Steuerung

Das Innenleben des Schaltschranks mit der Steuerung zeigt sich ebenfalls runderneuert.



Touch-Display am Schaltschrank


Touch-Display am Schaltschrank

Auf dem grafischen Display am Schaltschrank lassen sich alle Betriebszustände der Heizungsanlage parametrieren.



Daniel Norder (August Brötje GmbH) und Jochen Geisel (IGF Planung)

Daniel Norder (August Brötje GmbH) und Jochen Geisel (IGF Planung) haben die Anlage kooperativ konzipiert



Die Wärmeerzeuger der alten Heizungsan-lage

Alt und hoffnungslos überdimensioniert: Die Wärmeerzeuger der alten Heizungsanlage.



Der Schaltschrank der Altanlage

Auch der Schaltschrank der Altanlage hatte Museumscharakter.

Bautafel

Objekt:

Heizungssanierung Schulgebäudekomplex (Gebäude 2 und 3) der OBS Rodenkirchen,

26935 Stadland

Bauherr:
Landkreis Wesermarsch
26919 Brake

TGA-Fachplanung / Bauleitung:
IGF Planung (Ingenieurbüro f. techn. Gebäudeausrüstung)
Dipl.-Ing. Jochen Geisel
26919 Brake

Bauzeitraum:

Herbst 2020 bis März 2021

Heiztechnik:

– 2 x BRÖTJE Gas-Brennwertkessel SGB 125i als Kaskade (wegen erhöhter Ausfallsicherheit)
– BHKW neoTower 20.0 von RMB/ENERGIE
– 2 x Juratherm Pufferspeicher JPSM 1500 (je 1.500 l)

Eigenstromversorgung:

Photovoltaik: 14,8 kWp auf drei Himmelsrichtungen verteilt,
3 Kostal Wechselrichter,
2 x 10 kW BYD Stromspeicher

SHK-Betrieb:

Ubben GmbH,
26632 Ihlow-Simonswolde

Produkte

Der Gas-Brennwertkessel SGB von BRÖTJE steht in einem großzügigen, hellen Raum mit Fensterfront.

Topic

SGB

Bis zu 610 kW – der SGB ist die ideale Lösung für Großobjekte wie Mehrfamilienhäuser, Bürokomplexe oder Einkaufszentren.

Auf Dach montierter RHP Röhrenkollektor

Topic

BLW NEO

Die Luft Wasser Wärmepumpe BLW NEO überzeugt mit moderner und exakt aufeinander abgestimmter Technik und einem hohen Leistungsbereich von 2,4 bis 19,2 kW.

Referenzobjekte

Hier findet du Referenzobjekte, in denen BRÖTJE Technik bereits verbaut wurde.

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