Hybride Heiztechnik für Martin-Luther-Schule-Vechta

Mit dem Baujahr 1957 zählt der von 2022 bis 2023 renovierte Schulbau zu den Altbauten, für die bei ihrer Entstehung bestenfalls rudimentäre Wärmedämmmaßnahmen ergriffen wurden. Durch die für diese Bauzeit ebenfalls typische Konvektionsheizung über Radiatoren in den Klassenräumen ergab sich eine übliche Auslegung mit Vorlauftemperaturen in der Heizung von bis zu circa 70 Grad. Durch die umfassende Sanierung, während der die Kinder sogar in eine andere Schule umzogen, wurde auch eine wesentliche energetische Verbesserung der Gebäudehülle erreicht.

Hybride Heiztechnik mit Wärmepumpen und vorhandenen Gasheizkesseln

Im Zuge der Sanierung erneuerte man auch die Wärmeerzeugung und bezog einem maßgeblichen Anteil regenerativer Energie mit ein. Die bisherige Beheizung des Schulgebäudes erfolgte durch zwei Gasgebläse-Heizkessel mit einer Gesamtleistung von 335 kW (1x 150 kW, 1x 185 kW), die im Keller unter der Sporthalle untergebracht sind. Die umfangreiche Ausstattung mit Photovoltaik-Elementen auf dem angrenzenden Gebäudeflügel stellte eine gute Grundlage für eine im Wesentlichen strombasierte neue Heizungsanlage dar. Diese wurde vom TGA-Planer Niklas Swat vom Ingenieurbüro Heimisch aus Vechta in Zusammenarbeit mit BRÖTJE Key Account Manager Daniel Norder projektiert.

Für die neue Heizung bot sich die inzwischen auch in größeren Gebäuden häufig eingesetzte Wärmepumpentechnik von BRÖTJE an – allerdings nicht als alleiniger Ersatz für die bisherige Heizung, sondern ergänzend dazu. Denn die Wärmeverteilung sollte in den zehn neu gestalteten Klassenräumen weiterhin über Flachheizköper erfolgen, während die völlig neu errichtete Aula und die Sporthalle mit Deckenstrahlheizung und Fußbodenheizung versehen wurden. Daraus ergaben sich zwei im höheren Temperaturbereich gefahrene Heizkreise und ein Niedertemperatur-Heizkreis für die Fußbodenheizung. Insbesondere für die beiden erstgenannten Heizkreise ließ sich absehen, dass sie mit Wärmepumpentechnik alleine nicht sinnvoll zu betreiben wären. Das gab den Ausschlag, die alten Gasheizkessel bei strenger Kälte zur Spitzenlastabdeckung über den für Wärmepumpen optimalen Bereich hinaus weiterhin einzusetzen.

Optimale Aufteilung der Wärmeerzeugung ermöglicht hohe COP-Werte

Die Grundlast wird künftig im weit überwiegenden Teil des Jahres von einem Wärmepumpensystem aus Komponenten des Herstellers BRÖTJE bereitgestellt. Die bereits vorhandenen Gasheizkessel wurden über die Regelung in das Gesamtsystem mit integriert. Das führt dazu, dass die Wärmepumpen bis zum Herbst unter Realbedingungen mit einem COP von derzeit 3,9 – 4,7 (abgelesen) betrieben wurden. Da die Anlage aber noch nicht lange in Betrieb ist, wird erwartet, dass sich dieser Wert noch weiter verbessert.

Bei den Wärmepumpen handelt es sich um drei kaskadierte Geräte des Typs BLW NEO 18, die die Heizenergie in je 500 l fassende Pufferspeicher einspeisen. Die Luft-Wasser-Wärmepumpen BLW NEO überzeugen mit moderner und exakt abgestimmter Technik. Sie sind in einem hohen Leistungsbereich von 2,4 bis 19,2 kW erhältlich, in der hier verwendeten Ausführung NEO 18 wird pro Gerät eine Nennwärmeleistung von 16 kW erbracht. Zwei im Verbund arbeitende Wärmetauscher gewinnen aus dem Kreislauf weitere Energie hinzu und erhöhen damit die Energieausbeute. Dabei passt die voll modulierende BLW NEO ihre Leistung stets dem tatsächlichen Bedarf an.

Hydroboxen und Powerboxen komplettieren die Anlage

Die zu jeder Wärmepumpe gehörenden Hydro- und Powerboxen von BRÖTJE sind für die Hydraulik und die Regelung zuständig. Jede Hydrobox beinhaltet zwei Hocheffizienz-Heizkreispumpen Wilo Stratos Para 25/1-8, Absperrorgane und einen E-Heizstab bis 6 kW. Jede Powerbox besteht aus einem BRÖTJE Systemregler NEO RWP inklusive Heizkreisregelung für einen Pumpenheizkreis, Statusüberwachung, Systemdiagnose und Fehlererkennung. Im Systemregler sind fünf Wochenzeitschaltprogramme für bis zu drei Heizkreise, Trinkwassererwärmung und Zirkulationspumpe programmierbar. Auch die Kaskadierung sowie eine Einstellung des Bivalenzpunkts und die Ansteuerung eines zweiten Wärmeerzeugers können über die NEO-RWP erfolgen. Die Nutzung im Smart Grid (SG Ready) ist mit dem Zubehör (NEO-RKM) ebenfalls möglich. Ein Außentemperaturfühler zählt zum Lieferumfang.

Die flüsterleisen Wärmepumpen kommen gut an

Die Außeneinheiten der Wärmepumpen wurden auf neu entwickelten Edelstahlsockeln von BRÖTJE platziert, die jetzt über seitliche Revisionsöffnungen für Montage-, Nach- und Dichtarbeiten verfügen. Außerdem vereinfachen die vorgefertigten Öffnungsmöglichkeiten den seitlichen Anschluss der Leitungen. Die Sockel werden zur leichteren Montage vor Ort als Bausatz in vier Teilen geliefert. Das spart Platz und erleichtert die Logistik. Die intelligente, kompakte Bauweise der Mono-Block-Außeneinheiten sorgt für äußerst geringe Betriebsgeräusche – für diesen Gerätetyp ist ein Schallleistungspegel bei A7/W55 nach EN 12102 von 51 (dB[A]) angegeben. Ermöglicht wird das durch einen leisen Eulenflügelventilator in Verbindung mit einer schalloptimierten Gehäusekonstruktion. Genau diese besondere Geräuscharmut wurde übrigens auch schon von den Bediensteten der Martin-Luther-Schule als besonders positiv hervorgehoben.