Pumpentechnologie im easyCredit-Haus

Zonenregelung in offenen Büroetagen

Beheizt und gekühlt wird das dreigeschossige Gebäude über Heiz- und Kühldeckenelemente. Als Wärmeabgabesysteme dienen neben den Deckenheizelementen zusätzlich Radialvektoren, die an jedem zweiten Fensterfeld angeordnet sind. Diese ermöglichen eine zusätzliche, individuelle Regelung, damit die Mitarbeiter innerhalb ihres Arbeitsplatzbereichs die Raumtemperatur selbst anpassen können.

Der jeweilige Heiz- und Kühlbedarf wird durch zusätzliche Faktoren wie Sonneneinstrahlung und innere Wärmelasten, wie die Abwärme von Computern, beeinflusst. „Das Anlagensystem muss schnell auf veränderte Lastsituationen reagieren können“, sagt Jürgen Zahn vom Inge­nieur­büro Gaal + Gaal, der für die Planung der Technischen Gebäu­de­ausrüstung (TGA) verantwortlich war.

Das Planungsbüro mit Sitz in Herzogenaurach erbringt Planungsleistungen für das gesamte TGA-Spektrum einschließlich der zugehörigen Elektro- sowie MSR-Technik und zählt namhafte Kunden, z. B. den Nürnberger Telefonbuchverlag MüllerVerlag (Gelbe Seiten), zu seinen Referenzen.

Die Heiz- und Kühllasten verhalten sich im easyCredit-Haus etwa im Verhältnis 50 : 50. Einer Heizlast von 720 kW steht eine Kühllast von rund 680 kW gegenüber. Etwa 50 % der Heizwärme wird den RLT-Anlagen zugeführt, die für eine Zuluftleistung von rund 80.000 m³/h ausgelegt sind. Klimatisiert werden die Büroetagen über die RLT sowie über die Heiz- und Kühldecken.

Bedarfsgerechte Leistungsregelung für Heizung und Klimatisierung

Die Anlagenhydraulik für Heizen und Kühlen ist als 4-Leiter-Sys­tem ausgeführt. Die Deckenelemente werden über 6-Wege-Ventile angefahren. Die zu beheizenden und zu klimatisierenden Bereiche sind in Zonen von jeweils 120 bis 150 m² Raumfläche eingeteilt. Eine Besonderheit ist hierbei, dass diese Zonen räumlich nicht getrennt sind. In der Heizungs- und Kälteverteilung sorgen drehzahlgeregelte Umwälzpumpen in jeder Lastsituation für die automatische Leistungsanpassung. Beide Systeme werden über drehzahlgeregelte Umwälzpumpen der Baureihen „Etaline“ und „Calio“ von KSB versorgt. Die „Etaline“-Pumpen sind mit der Pumpendrehzahlregelung „PumpDrive“ ausgerüstet. Die Aufgabe dieses Drehzahlregelsystems ist, lastabhängig die Differenzdrücke konstant zu halten. Die Sollwertvorgabe für die Leistungsregelung erfolgt über die den Heiz- und Kühldeckenelementen vorgeschalteten 6-Wege-Ventile, die für jede Zone hydraulisch abgeglichen sind. „Die Pumpendrehzahlregelungen passen die Parameter an die jeweiligen Lastsituationen in der Anlage an“, sagt Jürgen Zahn.

Anlagenhydraulik erzielt tiefe Rücklauftemperatur

Das mit einem Investitionsvolumen von über 45 Mio. € erbaute easyCredit-Haus wird vom Nürnberger Energieversorgungsunternehmen N-Ergie mit Fernwärme versorgt. Der Energieversorger liefert eine Sockeltemperatur von 70 °C; je nach Netzauslastung ist eine Vorlauftemperatur bis 95 °C verfügbar. Das Verteilnetz im Gebäude versorgt die Radiatoren, die Heizregister in RLT-Geräten sowie die Trinkwassererwärmung mit einer Systemtemperatur von 70/45 °C. Die Deckenheizelemente arbeiten mit einer System­temperatur von 36/30 °C.

Durch den Einsatz leistungsgeregelter Umwälzpumpen kann gewährleistet werden, dass die jeweiligen Abnehmerkreise bedarfsgerecht versorgt werden. Zu den Planungsaufgaben für die Anlagenhydraulik der Wärmeversorgung zählte außerdem, an der Fernwärme-Übergabestelle eine möglichst niedrige Rücklauf­temperatur zu erzielen.

Pumpendrehzahlregelung für fein dosierbare Energie­verteilung

Die Ausrüstung von Heizungs- und Klimasystemen mit drehzahlgeregelten Umwälzpumpen ist beim Ingenieurbüro Gaal + Gaal bereits seit langer Zeit Standard. „In modernen Gebäuden muss die Anlagenhydraulik eine automatische und bedarfsgerechte Leistungsanpassung bereitstellen. Der Markt bietet hierfür die entsprechenden Lösungen“, erläutert Horst Schmidt, Planungsingenieur für Technische Gebäudeausrüstung beim Pumpenhersteller KSB für die Region Nordbayern. Besonders bei hohen Anforderungen an die Temperaturgenauigkeit oder bei kleinen Spreizungen stellt die bedarfsgerechte Leistungsanpassung eine grundlegende Anforderung dar. Ein Beispiel ist im easyCredit-Haus die Versorgung der Kühldecken und der EDV-Kühlung mit Klimakaltwasser, die für eine Spreizung von 3 K (16/19 °C) ausgelegt ist. „Die Pumpendrehzahlregelung ermöglicht zusammen mit den für den hydraulischen Abgleich einregulierten Zonenventilen eine fein regulierbare Anlagenhydraulik“, sagt Jürgen Zahn.

Neue Technologie bei Pumpenmotoren

Den Antrieb der für größere Fördermengen konzipierten „Etaline“-Pumpen übernehmen die von KSB entwickelten Pum­pen­motoren der Baureihe „SuPremE“. Diese Motorentechnolo­gie basiert auf dem Prinzip des Synchron-Reluktanzmotors. Eine der wichtigsten Eigenschaften dieses Elektromotors zeigt sich in einem hohen Wirkungsgrad bei Teillast. Während die Drehzahl­re­gelung für die bedarfsgerechte Leistungsanpassung sorgt und da­bei gleichzeitig die Effizienz ver­bessert, reduziert der „Su­Prem­E“-Motor den Pumpen­strom­bedarf nochmals um rund 25 %.

Die Sollwerte für die „Pump­Drive“-Drehzahlregelungen für die großen Heizungs- und Kälte­pumpen wurden anhand der Rohr­netzberechnung durch das ausführende TGA-Fachunterneh­men Grötsch Energietechnik GmbH zusammen mit dem Werkskundendienst von KSB eingestellt. Ein zusätzlicher Vorteil der Pumpendrehzahlregelung zeige sich nach der Erfahrung von Fachplaner Jürgen Zahn in großen Einsparpotentialen beim Pumpenstromverbrauch. KSB beziffert die durch drehzahlgeregelte Pumpen erzielbare Einsparung auf bis zu 60 %. Am Beispiel der Hauptpumpe für die Kälteverteilung im easyCredit-Haus mit einer Motorleistung von 11 kW können sich die pro Jahr eingesparten Kosten für den Pumpenstromverbrauch auf mehrere tausend Euro belaufen.

Einsatz von Hocheffizienzpumpen

Für die Heiz- und Kühlkreise mit kleineren Fördermengen wurden Hocheffizienz-Umwälzpumpen der Baureihe „Calio“ eingesetzt. Die Nassläufer-Umwälzpumpen sind mit einer integrierten Drehzahlregelung ausgerüstet und passen somit die Förderleistung dem momentanen Bedarf an. Auf der Gehäusevorderseite zeigt ein LED-Ring die Förderhöhe an; eine digitale Wattanzeige ermöglicht die einfache Kontrolle der Leistungsaufnahme. Durch eine serienmäßig integrierte Modbus-Schnittstelle konnten die Pumpen in die GLT integriert werden. So kann das technische Betriebspersonal über die GLT die Betriebszustände abfragen und bei Bedarf die Pumpen über ein externes Signal ein- und ausschalten. „Die Pumpen der Baureihe ,Calio‘ sind werkseitig für den Einsatz in gebäudetechnischen Systemen vorbereitet, ohne dass dafür regelungstechnische Zusatzkomponenten benötigt werden. Daneben ermöglicht die Betriebsart Eco-Mode mit dynamischer Differenzdruckanpassung zusätzliche Energie- und Kosteneinsparungen“, erläutert KSB-Fachberater Horst Schmidt.

Um die Anlageneffizienz weiter zu optimieren, werden die Projektbeteiligten den Betrieb nach der Übergabe über einen längeren Zeitraum beobachten.