Heizen und Kühlen mit Geothermie

Eine der Zielvorgaben war die Reduzierung der bisher angefallenen Miet- und Energiekosten. Bauherr ist die World Vision Stiftung, die das Gebäude langfristig über einen Kredit finanziert und an das Kinderhilfswerk World Vision Deutschland e.V. zu Selbstkosten vermietet. Dadurch kann das Kinderhilfswerk seine Miet- und Energiekosten im Ver­gleich zu den alten Räumlich­keiten deutlich reduzieren und schont dadurch die Umwelt.

Das Gebäude besteht aus zwei versetzt ineinandergreifenden, viergeschossigen Baukörpern mit einem Staffelgeschoss. Der planende Architekt übersetzte mit seinem Gebäudeentwurf die Symbolik von zwei sich ergreifenden Händen. Damit nahm er den Ansatz des Hilfswerks auf, mit den Projektpartnern in allen Ländern partnerschaftlich zu­sammenzuarbeiten.

Ein weiteres Ziel, neben der Reduktion der Miet- und Ener­gie­kosten, war die Reduzierung der CO₂-Emissionen, die World Vision in seinen internationalen Hilfsprojekten mit verschiedenen Ansätzen fördert und natürlich auch in Friedrichsdorf vorleben will. Man entschied sich daher bewusst für die Nutzung regene­ra­tiver Energien. Während der Pla­nungsphase wurden die Vorteile verschiedener Wärme­versor­gungs­­konzepte miteinander ver­glichen. Letztlich entschied sich der Bauherr aufgrund der ho­hen Wirtschaftlichkeit für die im Goldbeck-Konzept angebotene Geothermie-Anlage. Zwar wurde bei einer Pilotbohrung eine Was­ser­blase entdeckt, so dass aufgrund von Auflagen der Unte­ren Wasserbehörde die Bohrungen etwas aufwendiger wurden als ursprünglich geplant, aber an der grundsätzlichen Wirt­schaft­lichkeit der Geothermie-Anlage gab es keine Zweifel.

Planung und Installation

Die zu beheizende Fläche des Verwaltungsgebäudes liegt bei ca. 3300 m² Bürofläche und ca. 400 m² Lagerfläche. Die Wärmebedarfs­berechnung ergab hierfür eine Gesamtheizlast von 115 kW. Für den Kältebedarf des neuen World Vision Hauptquartiers wurde eine Energiemenge von 200 kW ermittelt. Auf diesen Werten basierend, baute man in den Kellerräumen des Gebäudes zwei Sole-/Wasser-Wärmepumpen von Dimplex ein, die zusammen ca. 200 kW Leistung erbringen: eine „SI 130TUR+“ (ca. 130 kW) und eine „SI 75TER+“ (ca. 75 kW). Für den sicheren, kontinuierlichen Betrieb der Wärmepumpen sorgt ein 500-l-Pufferspeicher. Ein Warmwasserspeicher wird nicht benötigt, da das angeforderte Warmwasser dezentral über elektrisch betriebene Durchlauf­erhitzer zur Verfügung gestellt wird. Die schalloptimierten Metallgehäuse und die integrierte Körperschallentkopplung mit frei schwingender Verdichtergrundplatte der beiden Wärmepumpen ermöglichen den direkten Anschluss an ein Heizsystem. Sperrzeiten für den Betrieb der Pumpen wurden vom regionalen Energieversorger nicht gefordert.

Der Fachplaner Dennis Wortmeier von der Goldbeck West GmbH kannte die Vorteile der eingebauten Sole-/Wasser-Wärmepumpen bereits. „Es gab aus früheren Projekten sehr gute Kontakte zum Unternehmen, daher kannte ich schon im Vorfeld den richtigen Ansprechpartner. Die Planungsabteilung von Dimplex stand uns während der Planung und der Montage jederzeit mit Rat und Tat zur Seite, sie ermittelte zum Beispiel auch die Größe des benötigten Pufferspeichers“, lobt Dennis Wortmeier die Zusammenarbeit. „Die gesamte Planung lief reibungslos, nachdem wir die bei der Pilotbohrung entdeckte Wasserblase berücksichtigt hatten“, ergänzt der Ingenieur. Die Sole-/Wasser-Wärmepumpen wurden von der Fachfirma Sauer und Sohn GmbH aus Gedern installiert. Deren Geschäftsführer Martin Sauer meint zur Installation der beiden Wärmepumpen: „Die Wärmepumpen von Dimplex sind sehr montagefreundlich und konnten daher schnell, ohne großen Aufwand installiert werden. In diesem Sinne wurde auch der Anschluss der beiden Pumpen an die Heizverteilanlage sehr zeit­effizient realisiert.“ Die Inbetriebnahme im Dezember 2012 fand gemeinsam mit einem Techniker von Dimplex statt.

Die Wärmepumpenmanager der beiden Sole-/Wasser-Wärmepumpen wurden in die Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik des Gebäudes eingebunden, die von der Monsun GmbH aus Frankfurt konzipiert und installiert wurde. Die Regler können somit über die zentrale Gebäudeleittechnik überwacht und gesteuert werden. Die Energiequelle der Sole-/Wasser-Wärmepumpen sind die Erdsonden. Mit insgesamt 28 Bohrungen, die innerhalb von nur drei Wochen ausgeführt wurden und bis zu 99 m in die Tiefe gingen, entzieht man in Friedrichsdorf dem Energiespeicher Erde die Wärme. Nachdem die Bohrungen abgeschlossen und die Erdsonden verbaut waren, wurden darüber Parkplätze für die Mitarbeiter angelegt.

Die reversiblen Sole-/Wasser-Wärmepumpen von Dimplex bieten den Mitarbeitern von World Vision im Winter behagliche Wärme sowie angenehme Temperaturen im Sommer, da eine passive Kühlung über die Sonden möglich ist. Die passive Kühlung (Free Cooling) ermöglicht die Klimatisierung von Gebäuden auf eine Weise, die nur einen geringfügigen Energieaufwand im Betrieb verursacht. Bei der passiven Kühlung wird die überschüssige Gebäudewärme während der Sommermonate den Erdsonden zugeführt und an das Erdreich in der Umgebung der Erdwärmesonden zur Zwischenspeicherung abgegeben. Die Innenraumtemperaturen werden dadurch gesenkt. Aufgrund der Speicherung und späteren Wiederverwendung dieser Wärme­energie kann während der kalten Monate im Heizbetrieb mit der Wärmepumpe eine höhere Leis­tungs­zahl erzielt werden. Die Effizienz der Anlage wird enorm gesteigert. Für die Kühlung des Gebäudes wird nur die elektrische Energie für den Betrieb der Pumpen benötigt. Auf eine teure Klimaanlage kann verzichtet werden.

Flächentemperierung

Im neuen Hauptquartier von World Vision wurde ein „Goldbeck-Energieboden“ eingebaut, der im Sommer die Funktion einer Fußbodenheizung und im Winter die Raumkühlung übernimmt. Dabei wird das Grundprinzip einer thermisch aktivierten Übertragungs- und Speichermasse der Fußbodenfläche genutzt. Es handelt sich um ein Flächenheiz- und -kühlsystem, das mit relativ geringen Vorlauftemperaturen arbeitet. Auf vorgefertigte Matten wird ein Rohrheizsystem mit einer Estrichüberdeckung von 6 cm verlegt. Die Vorlauftemperatur des Flächenheiz- und -kühlsystems beträgt im Heizfall 35 °C und die Rücklauftemperatur 30 °C. Wenn im Sommer die Innentemperaturen abgesenkt werden, beträgt die Vorlauftemperatur 16 °C und die Rücklauftemperatur 21 °C. In den Sommermonaten wird das Prinzip der passiven Kühlung intensiv genutzt, daher kann in den Wintermonaten die im Erdreich zwischengespeicherte Energie wiederverwendet werden.

Die nachhaltige Energieversorgung mit den Sole-/Wasser-Wärmepumpen von Dimplex sichert World Vision langfristig kalkulierbare, niedrige Energiekosten und leistet einen spürba­ren Beitrag zur Entlastung der Umwelt. Bereits seit Beginn der Nutzung können relevante Einsparungen bei den Betriebskosten realisiert werden. Im alten Gebäude erzeugte eine herkömmliche Ölheizung die benötigte Wärmeleistung. Die Heizkosten betrugen dort ca. 11,35 €/m² im Jahresmittel. Obwohl im Neubau nicht nur geheizt, sondern auch gekühlt wird, konnten mit der Geothermie-Anlage und den beiden Wärmepumpen von Dimplex die Energieverbrauchskosten auf ca. 6,30 €/m², also auf fast die Hälfte, reduziert werden.

Fazit

Mit den neuen Räumlichkeiten ist es dem Kinderhilfswerk gelungen, den eigenen Mitarbeitern attraktive und wirtschaftliche Arbeitsplätze zu schaffen und diese mit einer zuverlässigen und fast wartungsfreien Wärme- und Kühlanlage zu bewirtschaften, die zudem eine beispielhafte Ökobilanz vorweist und die Gesamtkosten reduziert und somit mehr Mittel für die Projektarbeit bereitstellt.