Wärmeversorgung in urbanen Ballungsräumen
Die Wärmepumpe ist ein zentrales Element nachhaltiger Wärmeversorgung. Doch gerade bei der Planung für größere Bestandsgebäude in innerstädtischen, dichtbebauten Bereichen kann sie zu besonderen Herausforderungen führen.
Der Auftrag: Nachhaltige, fossilfreie Wärmeversorgung
Unser Team wurde kürzlich von einer Kundin in einem historischen Stadtteil einer deutschen Großstadt beauftragt. Die Wärmeversorgung eines sieben Häuser großen Gebäudekomplex soll einer Energieoptimierungsmaßnahme unterzogen werden.
Ziel ist es, die bisherige erdgasbetriebene Anlage durch fossilfreie, nachhaltige Wärmeerzeugung zu ersetzen. Die Nachhaltigkeit soll mit dem Einsatz von CO2 als Kältemittel — also einem GWP-Wert von 1,0 — noch erhöht werden.
Ausfallsichere Alternative zu Fernwärme gesucht
Schon in der Planungsphase war ersichtlich, dass eine Versorgung über das vorhandene, private Fernwärmenetz der Kundin nicht ausfallsicher genug erschien. Ein weiterer Aspekt war die Vermeidung der Abhängigkeit von einer privaten Fernwärmebesitzerin, z.B. bei Insolvenz derselben.
In der Berechnungsphase wurde eine Heizleistung von ca. 1.400 kW bei -11°C ermittelt, vergleichbar mit dem Wärmebedarf von etwa 90 durchschnittlichen Einfamilienhäusern.
Ursprungsidee würde „Kältesee“ verursachen
Die Ursprungsidee der Kundin im VgV-Verfahren war es, die Luft-Wasser-Wärmepumpe im Innenhof des Gebäudekomplexes zu platzieren. Diese Lösung stieß jedoch auf die Herausforderung, dass die großen Mengen der -22°C kalten Abluft zu einem sogenannten Kältesee im Innenhof führen würden.
Als notwendige Kompensation hätte dies eine zusätzliche Abluftanlage mit einer Luftleistung von stündlich ca. 375.000 m³/h — vergleichbar mit dem Volumen des Kölner Doms — erfordert.
Da sich diese Lösung zwar als technisch und baulich machbar, jedoch nicht als wirtschaftlich optimal herausstellte, wurde von WUP ein alternativer Ansatz entwickelt.
Alternativer Lösungsansatz mit eigenen Herausforderungen
Die Aufstellung der Verdampfungsmodule auf einem der Gebäudedächer erwies sich als baulich und statisch machbar. Natürlich brachte auch diese Lösung ihre eigenen Herausforderungen mit sich, wie den Einsatz eines Festkrans und weitere bauamtliche Absprachen (z.B. Überschreitung der baurechtlichen Maximalhöhe und Denkmalschutzauflagen). Ein weiteres wichtiges Thema ist die Einhaltung der Auflagen der Schallschutzplanung für unmittelbar angrenzende Fremdbüros und Schlafzimmer.
Maßgeschneiderte Wärmepumpenlösung für mehr Effizienz und Nachhaltigkeit
Die vorgesehene Wärmepumpe wird in gesplitteter Bauform eingeplant, und weist ein Betriebsgewicht der Außeneinheit von ca. 46.000kg und der Inneneinheit von ca. 16.500kg auf. Durch die Bauform ist es möglich, die vorhandene Winterkälte als 2. Energiequelle zu nutzen.
Weiterhin ist für den Ausfall der Wärmepumpe im Heizbetrieb eine Power-to-Heat-Anlage als zweite Wärmequelle mit reduzierter Wärmeleistung eingeplant. Hierfür war eine sorgfältige Wärmebilanzierung, inklusive Gleichzeitigkeitsbewertung, erforderlich.
Der eingeschränkte Wettbewerb bei gesplitteten Wärmepumpen mit ca. 1.400kW und CO2 als Kältemittel erzeugte zusätzlichen Planungsaufwand, um für die Kundin die wertvolle Herstellerneutralität seitens WUP zu sichern.
Selbstkritisches Hinterfragen wichtiger Bestandteil der Fachplanung
Dieser Fall verdeutlicht die Notwendigkeit für Fachplanende, ständig nach innovativen Lösungen zu suchen und auch selbstkritisch bestehende Lösungskonzepte zu überdenken. Die Integration von Wärmepumpen in innerstädtischen Gebieten erfordert ein feines Zusammenspiel von Technik, Architektur und Umweltschutz.
Infolge der Flexibilität und Kreativität unseres Teams konnten wir die Kundin von der Alternativlösung überzeugen, um die Herausforderungen zu meistern und gleichzeitig den Weg in eine nachhaltigere Zukunft zu ebnen.