Die Landesblindenschule Neuwied

Dass die Landesschule als Sanierungsobjekt gewählt wurde, hängt u. a. mit der Studie zum Energieverbrauch in Rheinland-Pfalz zusammen. Im Jahr 2007 wurde das mögliche Einsparpotential ermittelt, das bei den Immobilien des Landes besteht. Ziel war es, das Optimierungspotential bei der Energieerzeugung und die Einsatzmöglichkeiten für erneuerbare Energie aufzuzeigen. Letzteres entsprach der Verpflichtung des Landes, den Anteil regenerativer Energie bis 2011 auf 5 % zu steigern.

Die konkrete Untersuchung der Landesschule ergab, dass die bestehende Anlage stark überdimensioniert war. Auch das Nahwärmenetz entsprach nicht mehr dem Stand der Technik. Die Warmwasserbereitstellung wurde zentral geregelt, was zu relativ großen Leitungsverlusten führte. Aus dieser Erhebung resultierten mehrere Sanierungsbereiche:

Bis auf das erste Projekt konnten Bundes- und Landesförderungen in Anspruch genommen werden, wobei das Land Rheinland-Pfalz jeweils 25 % übernahm. Der Bundesanteil an den förderfähigen Kosten ließ sich mit dem Konjunkturprogramm II abdecken.

Drei Säulen für die Versorgung

Die Baumaßnahme in der Heizzentrale begann im September 2010. Zuvor wurde bereits die zentrale Trinkwarmwasserbereitung mit dem entsprechenden Versorgungsnetz außer Betrieb genommen und durch dezentrale „Capito“-2-Zonen-Speicher mit Trinkwarmwassererwärmung im Durchlaufprinzip ersetzt. Bevor die alten Heizkessel abgeschaltet wurden, installierte das ausführende SHK-Unternehmen, die Franz Both GmbH aus Neuwied, eine ölbetriebene Containerheizung. Diese stellte die Versorgung der Landesschule bis zur Fertigstellung im Juni 2011 sicher.

Die neue Heizenergieversorgung setzt sich aus drei Wärmeerzeugern zusammen, die insgesamt eine Nennwärmeleistung von 1,6 MW aufweisen. Auf das BHKW entfallen 81 kW_th und 50 kW_el. Die Planer haben kalkuliert, dass das Gerät ca. 6000 h/a arbeitet. Die zweite Stütze bildet ein Pelletskessel mit 540 kW, der den Bereich der erneuerbaren Energien repräsentiert und im Winter die Grundlast deckt. Der dritte Kessel mit einer Nennwärmeleistung von 1000 kW wird mit Gas betrieben und dient sowohl der Spitzenlastabdeckung als auch der Energielieferung für die Übergangszeit.

Zuordnung und Montage der Abgasanlagen

Die entsprechenden Abgasanlagen für die drei Wärmeerzeuger sowie zahlreiche Komponenten lieferten Raab bzw. Kutzner + Weber. Die Details wurden in Abstimmung mit der Fa. Both und dem für die Abgasseite verantwortlichen Unternehmen Hahn geklärt. So wurde festgelegt, dass eine Stahlkaminanlage nach DIN 4133 von 23,4 m Höhe zu errichten war. Diese besteht aus drei Einzelzügen, die jeweils auf einem separaten Ankerkorb montiert sind. Zur Befestigung realisierte Raab eine Sonderkonstruktion, die die drei Elemente zusammenfasst. Außerdem hat man zwei Züge zusätzlich mit einer Wandanbindung fixiert, die ein Gleitlager enthält. Vervollständigt wird die Anlage mit einer im unteren Bereich gesicherten Steigleiter, einem klappbaren Ruhepodest und einer Kopfbühne. Als Farbe wurde ein unauffälliges Grau (RAL-Nr. 9007) gewählt.

Die Züge für den Pellets- und den Gaskessel sind in 350 mm Durchmesser mit einem 2 mm starken Stahl der Klasse 1.4571 ausgeführt. Um die Rohre herum liegt eine 50 mm starke Dämmschicht aus Mineralfaser sowie eine Hinterlüftung. Der Durchmesser des Tragrohrs wird mit jeweils 610 mm angegeben. Der Abgaszug für das BHKW ist analog gestaltet, allerdings mit 150 mm (Innendurchmesser) bzw. 350 mm (Tragrohrdurchmesser).

Die Verbindungsleitungen zu den Wärmeerzeugern konnten mit doppelwandigen Raab-Elementen (zweimal 350 mm, einmal 80 mm) ausgeführt werden. Im direkten Übergang wurde jeweils ein Körperschallabsorber aus EPDM zur Verbindung genutzt. Er vermindert die vom Wärmeerzeuger ausgehenden Körperschallschwingungen auf die Abgasanlage und nimmt Wärmedehnungen auf. Für den Pellets- und den Gaskessel kamen darüber hinaus Zugbegrenzer in der Ausführung „ZUG 250 SG“ zum Einsatz. Sie regulieren den Luftstrom selbsttätig und garantieren damit beste Betriebsbedingungen. In die Abgasleitung des Pelletskessels wurde außerdem ein Bypass („Rezigaseinrichtung“) zur Rückführung der Abgase installiert, der Abgas mit geringem Sauerstoffgehalt (6 bis 8 %) zurück in den Brennraum führt. Bei der Mischung mit Primarluft wird die vollständige Vergasung des Brennstoffs unter Luftmangel sichergestellt. Dies ermöglicht eine niedrige Rosttemperatur, was zu einem höheren Wirkungsgrad führt. Zudem werden Partikelemissionen verringert und die Lebensdauer des Rostes erhöht. Das rezirkulierte Abgas bewirkt eine Flammenkühlung, die als NO_x-mindernde Maßnahme gilt. Zudem wurde für das BHKW herstellerseitig ein Schalldämpfer geliefert.

Passgenaue Schalldämpfer

Schon zum Zeitpunkt der Planung war klar, dass aus zwei Gründen Schalldämpfer erforderlich sein könnten. Erstens liegt die Landesschule neben einem Wohngebiet, die Heizzentrale ist nur wenige Meter von den ersten privaten Häusern entfernt. Die TA Lärm legt für diese Konstellation fest, dass ein Summenpegel von 35 (dB)A nicht überschritten werden darf. Zweitens wurde eine nicht alltägliche Kombination von Wärmeerzeugern installiert. Großkessel können im tieffrequenten Bereich störende Geräusche verursachen, sodass die zulässigen Werte ohne Schalldämpfer nicht ohne Weiteres einzuhalten sind.

Um ein dauerhaft ruhiges Umfeld zu gewährleisten, wurde daher mit dem Bauherrn vereinbart, nach der Installation der Geräte in jedem Fall eine qualifizierte Schallmessung durchzuführen. Nur anhand genauer Daten ist es möglich, exakt konfigurierte Schalldämpfer mit der optimalen Dämpfleistung zu bauen. Produkte „von der Stange“ sind in der Regel nicht in der Lage, die Werte ausreichend zu reduzieren. Die vorausschauende Vorgehensweise hat außerdem den Vorteil, dass bei der Installation schon genügend Platz für die Komponenten gelassen werden kann. Neben der TA Lärm hatten die Planer und ausführenden SHK-Unternehmen die VDI-Richtlinie 2715 und die DIN 4109 zu beachten.

Die Messungen werden immer von geschulten Personen mit einem Schallpegelmessgerät der Klasse 1 von Brüel & Kjaer durchgeführt. Im vorliegenden Beispiel wurden zunächst nachts Werte an drei Messpunkten in ca. 20 m Entfernung zu den Abgasanlagen genommen, wobei die Kessel im Volllastbetrieb liefen. Diese Daten bildeten die Grundlage, auf der die Fachleute bei Kutzner + Weber die entsprechenden Schalldämpfer berechneten. Für die Wärmeerzeuger in der Landesblindenschule wurde ermittelt, dass eine Kombination von Tiefton- und Passivschalldämpfern die beste Reduzierung ergibt.

Exakte Auslegung und Kontrolle

Mit einer Schallmessung werden möglichst genau die Frequenzen festgestellt, die Probleme bereiten. Im vorliegenden Fall war das bei dem Pelletskessel der Bereich von 100 bis 160 Hz, bei dem Gaskessel von 160 bis 250 Hz. Sie werden mit einem Tieftonschalldämpfer (TTS) erfolgreich reduziert. Mittlere und hohe Frequenzen lassen sich mit einem Passiv-Schalldämpfer heruntersetzen. Diesen beiden Aspekten konnte Kutzner + Weber jeweils mit einem einzigen Bauteil gerecht werden.

Die Kombination für den Pelletskessel besteht aus einem Einkammer-TTS mit zwei integrierten Reinigungsverschlüssen zum Reinigen der Resonanzkammer und einem Passiv-Schalldämpfer-Anteil. Daraus ergab sich eine Baulänge inklusive Stutzen von 2070 mm. Für den Gaskessel wurde ein Zweikammer-TTS mit einem Passiv-Schalldämpfer-Anteil verbunden. Hier beträgt die Länge mit Stutzen 2770 mm. Außendurchmesser und Nenndurchmesser sind bei beiden Produkten gleich: 600 mm sowie 350 mm. Die Stutzen wurden speziell auf das Raab-System „EW-FU“ angepasst. Sie sind serienmäßig mit einem Kondensatablauf ausgestattet. Das hauseigene Auslegungsprogramm berücksichtigte sowohl den Einfluss der Temperatur als auch die Strömungsgeschwindigkeit. Bei dem Einsatz der Schalldämpfer entsteht kaum Druckverlust, sodass sich daraus keine erhöhten Betriebskosten ergeben. Aufgrund der Materialwahl – es wird Edelstahl 1.4571/1.4404 eingesetzt – und der robusten Bauweise erhält der Anlagenbetreiber langlebige Komponenten.

Nach der Installation der Schalldämpfer erfolgte eine zweite Schallmessung, um die Ergebnisse zu verifizieren. Dazu wurden die gleichen Messpunkte aufgesucht und Messungen im Ruhe- und Betriebszustand durchgeführt. Die Werte unterschreiten die in der TA Lärm geforderten 35 dB(A) deutlich: Für den Pellets- und den Gaskessel konnten bei allen gemessenen Frequenzen Werte unterhalb von 25 dB(A) festgestellt werden.

Ergebnisse

Die durchdachte Planung und Umsetzung sowie die Abstimmung bis ins Detail führten zu einem gelungenen Projektabschluss. Die Landesblindenschule verfügt nun über eine moderne, zuverlässige Heizzentrale, die auch aufgrund exakt abgestimmter Komponenten aus dem Hause Raab bzw. Kutzner + Weber dauerhaft effizient arbeitet. Als letzte Maßnahme wurden die alten Öl-Erdtanks ausgebaut und fachgerecht entsorgt.