Neubau des TWK Karlsruhe

Energiespeicher mit Wärme-Kälte-Verbund
Äußerlich unterscheidet sich der TWK-Neubau kaum von den heute üblichen Gewerbebauten. Die Dichte der realisierten Innovationen kommt jedoch einem TGA-Labor gleich. Fotos: Uponor
Äußerlich unterscheidet sich der TWK-Neubau kaum von den heute üblichen Gewerbebauten. Die Dichte der realisierten Innovationen kommt jedoch einem TGA-Labor gleich.
Fotos: Uponor
Die vier markant vor dem TWK-Gebäude platzierten Luft-/Wasser-Wärmepumpen (links) und die drei Sole-/Wasser-Wärmepumpen (rechts) sind so ... Foto: Uponor
Die vier markant vor dem TWK-Gebäude platzierten Luft-/Wasser-Wärmepumpen (links) und die drei Sole-/Wasser-Wärmepumpen (rechts) sind so ...
Foto: Uponor
... geschaltet, dass immer die mit den höheren Wärmequellentemperaturen in Betrieb gehen. Die Warmwasser-Wärmepumpe arbeitet autonom. Foto: Uponor
... geschaltet, dass immer die mit den höheren Wärmequellentemperaturen in Betrieb gehen. Die Warmwasser-Wärmepumpe arbeitet autonom.
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Betonhülle des Latent-Energiespeichers: Bei der Dimensionierung des Speichervolumens sind u.a. die volatile Energiezufuhr aus den Prüfständen, minimal und maximal zulässige Temperaturen für die Prüfstände sowie eine angenommene Betriebsunterbrechung des P Foto: TWK
Betonhülle des Latent-Energiespeichers: Bei der Dimensionierung des Speichervolumens wurded u.a. die volatile Energiezufuhr aus den Prüfständen berücksichtigt.
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Alle Wasserstationen, Stromverteiler und Prüfstände wurden von TWK-Mitarbeitern in eigener Regie entworfen und in Zusammenarbeit mit den Firmen der jeweiligen Fachgewerke gebaut. Foto: Uponor
Alle Wasserstationen, Stromverteiler und Prüfstände wurden von TWK-Mitarbeitern in eigener Regie entworfen und in Zusammenarbeit mit den Firmen der jeweiligen Fachgewerke gebaut.
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Blick in den etwa 90 m3 fassenden Latentspeicher und die Körbe mit den Wärmeübertragerrohren aus Uponor-PX-Xa-Rohren; statt einer Grundwasserpumpe ist im offenen Kühlkreislauf eine Hocheffizienz-Umwälzpumpe eingebaut. Foto: Uponor
Der etwa 90 m3 fassenden Latentspeicher und die Körbe mit den Wärme-übertragerrohren aus Uponor-PX-Xa-Rohren; statt einer Grundwasserpumpe ist im offenen Kühlkreislauf eine Hocheffizienz-Umwälzpumpe eingebaut.
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Das hydraulische Konzept des Kälte-Wärme-Verbundsystems ist keinesfalls trivial, da mit geringen Temperaturdifferenzen auf Niedrigst-Tempera¬tur¬niveau gearbeitet wird. Wo immer sinnvoll werden Speicherverteiler eingesetzt, die auch als hydraulische Weich Quelle: TWK
Das hydraulische Konzept des Wärme-Kälte-Verbunds ...
... ist keinesfalls trivial, da mit geringen Temperaturdifferenzen auf Niedrigst-Tempera­tur­niveau gearbeitet wird. Wo immer sinnvoll werden Speicherverteiler eingesetzt, die auch als hydraulische Weiche fungieren.
Quelle: TWK
Uponor-?Magna?-Industrieflächenheizung auf dem Rohfußboden der Grundplatte. Deutlich zu sehen sind die Anschlüsse der TABS in den Deckenpaneelen. Foto: TWK
Uponor-„Magna“-Industrieflächenheizung auf dem Rohfußboden der Grundplatte. Zu sehen sind die Anschlüsse der TABS in den Deckenpaneelen.
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Blick in die Prüfhalle: im Hintergrund eine Klimakammer für die Langzeitprüfung von mobilen Klimaanlagen auf Straße und Schiene. Foto: Uponor
Blick in die Prüfhalle: im Hintergrund eine Klimakammer für die Langzeitprüfung von mobilen Klimaanlagen auf Straße und Schiene.
Foto: Uponor
Die Schulungsräume im OG sind für höhere Kühllasten ausgelegt. Zusätzlich zum TABS sind Konvektionskühler an der Decke montiert. Schulungsräume und Ausstellungshalle werden mit einer zentralen RLT-Anlage mit Wärmerückgewinnung be- und entlüftet. Foto: Uponor
Die Schulungsräume im OG sind für höhere Kühllasten ausgelegt. Zusätzlich zum TABS sind Konvektionskühler an der Decke montiert.
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RLT-Zentralgerät für die Belüftung der Schulungsräume und der Ausstellungshalle. Kühl- und Heizregister sind auf Niedrigtemperaturen ausgelegt. Die Anlage dient auch der Schulung. Foto: Uponor
RLT-Zentralgerät für die Belüftung der Schulungsräume und der Ausstellungshalle. Kühl- und Heizregister sind auf Niedrigtemperaturen ausgelegt.
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Die Kombination aus Hocheffizienzpumpe mit integriertem Wärmemengenmesser und Motor-Kugelhahn mit Volumenstrom-Voreinstellung erlaubt, vorausberechnete Energiepakete den einzelnen Zonen zuzuführen. Auf eine teure Regelungsperipherie kann verzichtet werden Foto: Uponor
Hocheffizienzpumpe mit Wärmemen-genmesser und Motor-Kugelhahn mit Volumenstrom-Voreinstellung
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Eine gut abgestimmte Hydraulik spielt bei Temperiersystemen mit kleinen Temperaturdifferenzen eine entscheidende Rolle. Deshalb wurde auf Stangenverteiler weitgehend verzichtet und stattdessen Verteilerspeicher gewählt. Links im Bild ein ?Zortström? Foto: Uponor
Links ein „Zortström“ für die Temperiersysteme, rechts ein maßgeschneiderter Verteilerspeicher für die Versorgung der Prüfstände mit Kühlwasser.
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Die Abwärme aus den acht Prüfständen in der rund 870 m2 großen Halle wird dem Latent-Energiespeicher in seiner Funktion als Wärmesenke zugeführt. Der Speicher ist gleichzeitig Wärmequelle für die Beheizung des Gebäudes mittels Wärmepumpen. Foto: Uponor
Die Abwärme aus den acht Prüfständen wird dem Latent-Energiespeicher in seiner Funktion als Wärmesenke zugeführt. Der Speicher ist zudem Wärmequelle für die Beheizung des Gebäudes über die Wärmepumpen.
Foto: Uponor
Die außen aufgestellte luftgekühlte Kältemaschine (72 kW Nennkälteleistung) schaltet ein, wenn die Temperatur im Latent-Energiespeicher die für die Prüfstände notwendige maximale Kühltemperatur von 14 °C übersteigt. Fotos: Uponor
Die außen aufgestellte luftgekühlte Kältemaschine (72 kW Nennkälteleistung) schaltet ein, wenn die Temperatur im Latent-Energiespeicher die für die Prüfstände notwendige maximale Kühltemperatur von 14 °C übersteigt. Zur Vermeidung von Spitzenstrom und aus Gründen der Energieeffizienz startet die Kältemaschine erst nach 18 Uhr.
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Beim Neubau des Test- und Weiterbildungszentrums Wärmepumpen und Kältetechnik in Stutensee/Karlsruhe wurde eine besonders große Anzahl an Innovationen umgesetzt. Mittelpunkt ist ein Energiespeicher, der als saisonaler Latent-Energiespeicher Abwärme aus Prüfständen aufnimmt bzw. als Wärmequelle für Sole-/Wasser-Wärmepumpen unterschiedlicher Hersteller zur Temperierung des Gebäudes zur Verfügung steht. Eine prädiktive Raumtemperatursteuerung auf der Basis regionaler Wetterdaten zur Beschickung der thermisch aktiven Bauteilsysteme und Flächenheiz-/-kühlsysteme mit vorausberechneten Energiepaketen ist in Vorbereitung.

Die Architektur ist zurückhaltend, aber typisch für viele Gewerbebauten. Abgesehen von den markant vor dem Gebäude platzierten Außengeräten der vier Luft/Wasser-Wärmepumpen und der aus hydraulischen Gründen vor dem Gebäude installierten Verrohrung deutet äußerlich nichts auf das wegweisende TGA-Labor hin, das sich im Innern des Test- und Weiterbildungszentrums Wärmepumpen und Kältetechnik (TWK) am neuen Standort Stutensee-Blankenloch verbirgt (Bilder 1 bis 3).

Zu den Herausforderungen des Projekts so viel vorweg: Die dort verbaute Gebäudetechnik mit innovativer Energiespeichertechnologie,...

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tab 11/2016

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Klima | TWK Karlsruhe – Energiespeicher mit Wärme-Kälte-Verbund 48
Energie| Energy Performance Gap – Sanierte Wohnungen: Teil 1 70
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Titelbild: Unterputzsystem "Hansabluebox" der Hansa Armaturen GmbH

Ressort:  Fachbeiträge
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Dipl.-Ing. Fritz Nüßle

Bereichsleiter Energetische Gesamtlösungen bei Uponor sowie freier Berater und TGA-Ingenieur in Weil der Stadt

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