Ein Klimakonzept mit Wärmepumpensystem

Die Kunzemann GmbH im oberschäbischen Wolperstwende ist auf die Herstellung und den Vertrieb von Präzisionsdrehteilen in einem Durchmesserbereich von 0,5 bis 20 mm spezialisiert. Mit dem Neubau von Produktion und Bürogebäude in der Gemeinde Wolpertswende bei Ravensburg investierten die Brüder Kunzemann nun in doppelter Hinsicht in die Zukunft: Sie sicherten die Perspektiven für Produktion und 45 Arbeitsplätze – und sie schufen ein anschauliches Beispiel für vorbildlichen betrieblichen Klimaschutz, indem sie ein Wärmepumpensystem installierten, das sich aus überflächennahem Grundwasser speist.

Entwicklung eines Klimakonzepts

Verantwortlich für die Planung, Ausschreibung, Bauleitung und Ausführung der gesamten Klima- und Lüftungstechnik war die Firma Colt International. Ziel bei diesem Projekt war es, das Wohlbefinden von Menschen und die Rahmenbedingungen für Maschinen in Gebäuden zu sichern und dabei möglichst wenig Energie zu verbrauchen. Im Fall der Firmenniederlassung der Kunzemann Präzisionsdrehteile GmbH in Wolpertswende gelang in Sachen Klimaschutz eine echte Punktlandung.

Bei der Entwicklung eines Klimakonzeptes für die Gebäude der Kunzemann-Neuansiedlung – es handelt sich um eine Produktionshalle (3600 m²) und ein Bürohaus (580 m²) – setzte wurde das Prinzip des integralen Wärmetransportes favorisiert und dabei gleichzeitig der hohe Grundwasserspiegel am Standort genutzt.

Vorhandene Wärme nutzen

In der Produktion werden ganzjährig Kühllasten durch die Waschmaschine und Ölkühlung abgeführt. Im Winter wird diese Wärmesenke als Energieressource dem gesamten Produktionsstandort zugänglich gemacht. Große Speichermedien in Form von Kalt- und Warmwasserpuffer speichern die entstehenden Kühl und Heizleistungen. Damit werden in den Übergangszeiten für den Heiz- und Kühlbedarf keine Primärenergien benötigt.

Erst bei steigendem Energieeinsatz in Spitzenlasten und nicht mehr ausreichenden Speichermedien wird zusätzliche Primärenergie über eine Wärmepumpe nachgeführt. Hier­bei wird als Wärmequelle und Wärmesenke versickertes Oberflächen­wasser herangezogen. Um die Spitzenlastkühlung sicherzustellen, werden Verdampfer und luftgekühlte Rückkühler eingesetzt, die bereits im Altbau der Kunzemann Präzisionsteile GmbH in Baienfurt-Niederbiegen verwendet wurden. Zur Unterstützung von Heizung und Warmwasserbereitung wurde die Wärmerückgewinnung an den Druckluftkompressoren in das Netz mit eingespeist.

Klimatisierung in Büro, Produktion und Lager

Das Lager sowie die Nebenräume von Lager und Produktion und auch das gesamte Bürogebäude wurden mit dem Air-Conditioning-System Colt Caloris ausgestattet. Zusätzliche Lüftungsgeräte sorgen für die notwendige Versorgung mit Frischluft. Das Klimasystem ist mit seinen 247 mm Bauhöhe sehr flaches und dank spezieller Schwingungsdämpfer ein sehr leises Klimasystem. Darüber hinaus ist es besonders energiesparend und deshalb im Betrieb sehr kostengünstig.

Das nach ISO 9001 gefertigte Klimasystem vereinigt die altbe­währ­ten Merkmale eines 3-Leiter-VRF-Systems – gleichzeitiges Heizen und Kühlen mit der Wärmepumpentechnologie – und das mit den Vorteilen von Kalt-/Warmwasserkonvektoren zum kältemittelfreien Energietransport.

Aufgrund speziell entwickelter Wärmetauscher und der kaskadenförmigen Zusammenschaltung von Außen- und Inneneinheiten erreicht das Klimasystem mit Wärmepumpe einen COP-Jahreswert von nachweislich über 4. Unter günstigen Bedingungen sind auch COP-Werte von bis zu 6 möglich. Jede Einheit beinhaltet eine Kältemittelmenge unter 3 kg, wodurch die europäische F-Gas-Verordnung, welche dem Betreiber unter anderem umfangreiche Prüfpflichten auferlegt, nicht zum Tragen kommt.

Die Klimatisierung der Produktionshalle erfolgt durch zwei Teilklimageräte vom Typ Colt Tristar (beide zweistufig bis zu 30 000 m³/h), die mit speziellen Ölfilterstufen ausgestattet sind. Als Wärmerückgewinnung wurde ein Rotationswärmeübertrager eingebaut.

Die Anforderungen an das Klima in der Produktionshalle wurden sehr präzis vorgegeben: Der Maschinenpark – Drehautomaten und verschiedene Sondermaschinen – erfordert eine konstante Temperatur von 23 °C. Es entsteht ein thermischer Auftrieb an den Produktionsmaschinen, der ebenso einkalkuliert werden musste wie die durch die Produktion bedingte ölhaltige Verunreinigung der Luft. Colt löste die Aufgabe mit Gewebeschlauch-Matratzen und einer Öl-Abscheideanlage. Die Gewebeschlauch-Matratzen versorgen die Halle mit einer Schichtlüftung: Gezielt wird in den Produktionsbereichen Frischluft zugeführt, die kalte Luft verteilt sich zu strömungsarmen „Frischluftseen“.

Die großen Drehautomaten und die Sondermaschinen wurden zusätzlich mit einer direkten Maschinenabsaugung ausgestattet: Der Ölnebel wird hier abgeschieden, abgesaugt, gereinigt und über ein Extra-Kanalsystem in das Abluftsystem eingeführt. Mit dem Ölnebel wird gleichzeitig ein Großteil der durch die Produktion bedingten Wärme mit abgeleitet.

RWA-Konzept

Dritter Baustein des Energie-Klima-Lüftungskonzeptes für die Kunzemann Präzisionsteile GmbH ist die kombinierte Lüftung mit Rauch- und Wärmeabzugssystem, mit der zugleich der Tageslichteinfall optimiert wird. Es wurden zum einen zehn Oberlichter (Colt Azur) auf dem Dach der Produktionshalle und des Lagers eingebaut. Für den effektiven Rauch- und Wärmeabzug wurden zusätzlich zwölf natürliche Brandlüfter vom Typ EuroCo installiert. Mit seiner thermischen Sicherungsautomatik Druckluftzylinder und Thermovorrangventil) sorgt der EuroCo für einen optimalen vorbeugenden Brandschutz: Im Brandfall öffnet das Gerät selbsttätig, Brand- und Rauchgase werden aus dem Gebäude geleitet.

Oberlichter und Lüftungsgeräte in den Sozialräumen

Die Oberlichter regeln außerdem einen sehr hohen, diffusen und konstanten Tageslichteinfall – für die Fertigung der Präzisionsteile eine unverzichtbare Bedingung. Im Süden wird zudem das Eindringen zu intensiver Sonnenstrahlen in das Gebäude verhindert.

Dezentrale Kompakt-Lüftungsgeräte im Unterschoss des Gebäudekomplexes runden das Komplettkonzept ab. Aufenthalts- und Schulungsräume sowie Umkleiden und Duschen werden über ein Lüftungs­gerät und ein Teilklimagerät mit Wärme und Frischluft versorgt, die Lufteinbringung erfolg jeweils über Schlitz- und Dralldurchlässe. Außerdem wurde die Produktionskühlung eingebunden: Waschautomaten und Schleifmaschinen, im Bestand dezentral versorgt, wurden über Plattenwärmeübertrager in das Kühlsystem aufgenommen.

Die Energiebilanz stimmt

Die Firma Kunzemann Präzisionsdrehteile GmbH investierte insgesamt mehr als 600 000 € in das Klimakonzept für die neue Niederlassung in Wolpertswende. Die Energiebilanz kann sich sehen lassen: Neben erheblichen Kosteneinsparungen für Heizung und Kühlung minimiert sich der CO₂-Ausstoss gegenüber herkömmlichen Klimaanlagen um 90 t pro Jahr.

Der Förderbetrag von 24 800 € aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) war somit eine willkommene Anerkennung, auf die nicht nur die geschäftsführenden Brüder Kunzemann gemeinsam mit ihrem Klimapartner Colt International, sondern auch Baden-Württembergs Umweltministerin Tanja Gönner stolz war, die im Rahmen der EFRE-Förderung in ihrem Land insgesamt 380 000 € auf fünf Projekte verteilen durfte.