Chiemseewasser für eine Caféklimatisierung

Vom Dach des Restaurants und Café Hofanger lässt sich der Blick über den Chiemsee, bis hin zu den bayerischen Alpen schweifen. Damit dies so bleibt, sieht sich auch die Gemeinde Gstadt am Chiemsee in der Verantwortung. Bei Neubauten wird darauf geachtet, hocheffiziente und Ressourcen schonende Energie- und Heiztechnik einzusetzen. „Wir leben vom Tourismus und deshalb ist es für uns, als öffentlicher Auftraggeber von Baumaßnahmen, wichtig, den ökologischen Nutzen einer solchen Anlage zu bedenken“, berichtet Bürgermeister a.D. Alois Utz, der für den Neubau des Café Hofanger mitverantwortlich zeichnete und sich für ein sparsames und damit Umwelt schonendes Energiekonzept ausgesprochen hat.

Mit dieser ökologischen Grundhaltung wurden dann auch die Baumaßnahmen geplant und vergeben. Als Planer wurde das Ingenieurbüro Hopf aus Schnaitsee ins Boot geholt. „In der Planungsphase haben wir viele verschiedene Möglichkeiten der energieeffizienten Bereitstellung von Wärme durchdacht“, erzählt Planer Karl Hopf. Klar war von Anfang an, dass das Medium Wasser (das ja zu Genüge zur Verfügung steht) als Wärmequelle zur Verwendung kommen soll. Die Verwendung einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe zur Wärmeversorgung lag also nahe. Nur bei der Ausführung sollten noch einige Berechnungen durchgeführt werden, um schließlich die wirtschaftlichste Lösung zu erhalten.

Wahl der Energiequelle

Zwei Vorschläge standen zur Debatte: eine Brunnenbohrung oder die Entnahme von Seewasser direkt aus dem Chiemsee. Das Vorurteil, dass die Funktion mit Seewasser einen geringeren COP-Wert der Wärmepumpe verursache, konnte das Planungsbüro Hopf widerlegen. „Im Jahresverlauf erreichen wir durch die Seewasser-Entnahme einen höheren COP-Wert als bei der Entnahme des Grundwassers“, erklärt Hopf. Der Grund dafür ist plausibel: Die Tatsache, dass das Seewasser nur wenige Wochen im Jahr (und zwar im Winter) bei der Entnahme eine Temperatur von 4 °C hat und in dieser Zeit nur eine Temperaturdifferenz von 2 °C zur Erwärmung des Solezwischenkreises erreicht werden kann (die Auflage von Behördenseite war, dass die minimale Temperatur bei der Einleitung des Rücklaufs in den See mindestens 2 °C betragen muss), brachte Hopf in seine Berechnungen ein. Allerdings wird im Jahresverlauf durch die Aufheizung des Seewassers ein höheres Temperaturniveau und somit ein höherer COP-Wert der Wärme­pumpe erreicht.

Die Vorteile einer gleich bleibenden Temperatur des Grundwassers werden durch einen höheren Wirkungsgrad der Wärmepumpe über das gesamte Jahr bei der Seewasser-Entnahme übertroffen. Dieses Argument war allein schon schlagkräftig genug, dass sich die Gemeinde für diese Lösung entschloss. Die Kosten für eine 40 m tiefe Grundwasserbohrung wären zudem viel höher gewesen: Die Brunnenbohrung hätte nicht an Ort und Stelle durchgeführt werden können, sondern trotz der Nähe zum See erst 200 m weit entfernt. Eine dicke Lehmschicht grenzt den See vom Uferbereich ab und lässt kein Wasser hindurch. Auch die hohen Stromkosten der dafür notwendigen Pumpe sprachen gegen diese Variante.

Das Architektur- und Technikkonzept

Das grundlegende Konzept war nun klar, nun musste dies nur noch architektonisch und planerisch umgesetzt werden. Die architektonische Umsetzung wurde der ARGE Stefula und Strasser aus Traunstein übertragen. Deren Idee war es, das Gebäude in den Hang zu integrieren, um den Blick auf den See und die Fraueninsel von der höher liegenden Straße nicht zu stören. Die Terrasse des Cafés sollte sich zum See hin öffnen. Das Restaurant bietet mit 135 m² Raum für 60 Gäste, auf der 170 m² großen Terrasse finden noch einmal 80 bis 100 Gäste Platz. Von der höher gelegenen Straße gelangt man über die begrünte Dachfläche und über eine Rotunde direkt in das Restaurant. Ein Teil des Gebäudes liegt im Hang. Hier wurden die sanitären Anlagen und der Technikraum platziert. „Unser Ziel, das Gebäude harmonisch in die Landschaft zu integrieren, haben wir eindrucksvoll erreicht“, meint dazu Architekt Stefan Stefula.

Die Auswahl der richtigen Technik war nun die nächste Herausforderung für alle Beteiligten. Das Seewasser wird zunächst aus ca. 35 m Entfernung vom Gebäude durch das Saughebeprinzip aus dem See gefördert. Somit konnte auf eine Pumpe im See verzichtet werden. Die maximale Durchflussmenge durch mehrere nacheinander geschaltete Filter beträgt 23,50 m³/h. Das Wasser gelangt zunächst in einen 6000 l fassenden Pumpschacht, von wo aus der erste Wärmetauscher angefahren wird.

„Wir sind zusammen im Büro von Karl Hopf gesessen und haben das gemeinsam ausgeheckt“, berichtet Max Sappl, Niederlassungsleiter Süd bei Ciat Deutschland (www.ciat.de). Ausgeheckt haben die beiden Experten dann, dass als erster Wärmetauscher (zwischen Seewasser und Glykolzwischenkreislauf) ein Edelstahl-Rohrbündel-WT zum Einsatz kommen soll. Dieser hat zwar einen geringeren Wärmeübergangswert, versandet und verschlammt aber im Vergleich zu einem Plattenwärmetauscher weniger. Zudem ist eine mechanische Reinigung möglich. Die Ausführung in Edelstahl schützt den WT vor Korrosion. In dem Glykolzwischenkreislauf ist danach zusätzlich ein Plattenwärmetauscher, Typ PWA 1811-15, zur Trinkwasservorerwärmung während der Sommermonate eingeschleift. Befindet sich die Wärmepumpe im Kühlbetrieb, wird bei Anforderung der Boilerladung der Sollwert für den Glykolzwischenkreis hoch gesetzt und das Boilerladesystem aktiviert. Mit 15 Platten wird hier ein optimaler Wärme­übergang erreicht.

Die reversible Wärmepumpe vom Typ Dynaciat wird mit dem Kältemittel R410a betrieben. Über eine Innenraumregelung, die das Signal entsprechend weitergibt, schaltet die Wärme­pumpe automatisch zwischen Heiz- und Kühlbetrieb um. Ihre Kühl­leis­tung beträgt 79,1 kW bei 23 °C Rückkühlmedium und 78,1 kW Heizleistung bei 2 °C Eintrittstemperatur des Glykolwassers im Zwischen­kreis (schlechtester Fall bei gefrorenem See).

Alle Geräte sind im Technikraum am hinteren Ende des Gebäudekomplexes untergebracht. „Wichtig war für uns, dass alle Komponenten miteinander ein schlüssiges Energiekonzept ergeben“, erklärt Planer Hopf. So wird ausgehend von der Wärmepumpe ein Zentrallüftungsgerät für die Zuluft des Restaurants und der Betriebsräume eingesetzt. 7500 m³ Luft werden pro Stunde eingebracht. Die Abluft wird gesondert nach Küchen- und Restaurantabluft wieder abgesaugt, wobei auch hier eine Wärmerückgewinnung stattfindet. Nach dem Kreuzstrom-Prinzip wird die Außenluft in einem Ringrohr angesaugt und durch das Innenrohr die Fortluft abgeführt. Für die Raumluft kommt das RLT-Kombigerät Climaciat Airtech 75 zum Einsatz, während bei der Küchenabluft mit dem Climaciat Airclean 25 eine Hygie­ne­ausführung ausgewählt wurde, um eine einfache Reinigung zu gewährleisten.

Um die Leistungszahl möglichst hoch zu halten, wurde der gesamte Gastronomiebereich mit einer Fußbodenheizung geplant. Auch die Lüftungsanlage wurde hinsichtlich der Luftwärmetauscher so ausgelegt, dass die Vorlauftemperatur bei maximal 45 °C liegt. Der errechnete COP-Wert für den Heizbetrieb fällt laut Betreiber nicht unter 3,36 (im schlechtesten Fall bei Chiemsee-Wassertemperaturen von 4 °C). Im Jahresmittel dürfte er deutlich darüber liegen. Bei Standardbedingungen W10/W35 liegt der COP der eingesetzten Maschine bei 5,55. Da die Anlage erst seit einem halben Jahr in Betrieb ist, liegen derzeit allerdings noch keine endgültigen Betriebswerte vor.

Die Fußbodenheizung wird mittels Einzelraumregelung den individuellen Bedürfnissen angepasst und kann darüber hinaus über den so genannten Selbstregelungseffekt auf innere und äußere Lasten in Abstimmung mit der Lüftungsanlage optimal eingesetzt werden. Ein weiterer Pluspunkt für das energetische Gesamtkonzept, der sich positiv auf die wirtschaftliche Betriebsweise auswirkt. Die Fußbodenheizung wird im Sommer zusätzlich zur Lüftungsanlage auch für die Kühlung des Gebäudes eingesetzt.

Beim Gesamtkonzept wurde auch berücksichtigt, dass ein zusätzlicher externer Plattenwärmetauscher für den sommerlichen Kühlbetrieb nicht erforderlich ist. Dies war angesichts der beengten Platzverhältnisse ein Ausschlusskriterium gegenüber anderen Wärmepumpensystemen. Ein weiterer Vorteil der Wärmepumpe ist zudem der leise Betrieb. Der Technikraum grenzt direkt an die Nebenräume des Cafés und an das Freigelände an, weshalb eine mögliche Lärmbelästigung von vornherein vermieden werden sollte. Erreicht wird der leise Betrieb durch den doppelschaligen Aufbau der Wärmepumpe. Der Kompressor ist von der Hülle entkoppelt und steht auf einer gefederten Platte, wodurch der Schalldruckpegel nur 42 dB(A) beträgt.

Fazit

„Das Konzept ist rund, und die Saison kann losgehen“, ist der neue Bürgermeister Bernhard Hainz (seit April 2008 im Amt) positiv gestimmt. Jetzt liegt es nur noch am Pächter, dass aus dem architektonisch und energetisch runden Projekt eine Erfolgsstory wird. Für den Hersteller ist die Anlage ebenso ein Vorzeigeobjekt wie für die Gemeinde, die mit ihrem Umweltengagement auch in die Öffentlichkeit gehen möchte. Mit energetisch geringem Einsatz und nur über das Seewasser kann das gesamte Jahr hindurch umweltfreundlich geheizt und gekühlt werden. Zur Freude der kleinen Badegäste wird im Sommer ein Teilstrom des zurückfliesenden Chiemseewassers über einen künstlich angelegten Bach mit Wasserrädern und Schikanen gelenkt.