Die Planung von Industriebauten verändert sich parallel zur steigenden Anforderung an Effizienz, Umweltschutz und Vernetzung. PHOENIX CONTACT investiert rund 30 Millionen Euro in ein neues Produktionsgebäude, das durch Eispeicher-Technologie einen Meilenstein in Bezug auf Nachhaltigkeit setzt.
ELPLAN erhielt von PHOENIX CONTACT den Auftrag für die TGA-Konzeption des Gebäudes mit der Bezeichnung „G60“. In Bezug auf die Planung des Energieerzeugungssystems dachten die Experten zunächst an Geothermie, entschieden sich jedoch letztendlich für eine Kombination aus Wärmepumpe und Eisspeicher, da diese Form der regenerativen Energiegewinnung gleich mehrere Wärmequellen (Außenluft, Solarenergie) bei vergleichsweise einfacher Erschließung nutzt. Dadurch leistet auch die thermische Energieversorgung des Produktions- und Bürogebäudes einen wichtigen Beitrag zum Zukunftsbild der All Electric Society und der damit verbundenen durchgängig nachhaltigen Energienutzung.
Eisspeicher: Die grundlegende Funktionsweise
Eis zum Heizen nutzen? Was widersprüchlich klingt, ist tatsächlich ein innovatives Heizkonzept, das es möglich macht, Wärme im kalten Wasser zu bevorraten. Im aktiven Betrieb schickt die Wärmepumpe ein Gemisch aus Glykol und Wasser durch Leitungen im unterirdischen Speicher. Glykol – als Wärmeträgermedium – hat eine niedrigere Temperatur als das Wasser und entzieht diesem Wärme (eine Sicherheitseinrichtung garantiert, dass kein Glykol bei einem Überlauf ins Erdreich dringen kann). Diese thermische Energie wird dann auf ein Kältemittel übertragen, welches verdampft und verdichtet wird. Durch den Druck auf diesen Dampf (Verdichtungsprozess) wird die Temperatur erhöht und der Dampf wird in die Heizsysteme im Gebäude eingespeist. Dabei kühlt sich der Dampf wieder ab und fließt zurück.
Die Wärmepumpe selbst bezieht ihre Energie aus zwei Wärmequellen: Dem Eisspeichersystem und den Solar-Luft Kollektoren. Neben der Heizung und der Warmwasserbereitung eignet sich das System hervorragend zur Gebäudekühlung im Sommer. Zu diesem Zweck wird die Wärme aus dem Gebäudeinneren in dem Speicher zwischengelagert, um später wieder zu Heizzwecken zur Verfügung zu stehen. Für die Abfuhr der Restwärme im aktiven Kühlbetrieb sind Rückkühlwerke auf dem Dach geplant, die durch ein System für das Wärmequellenmanagement ergänzt werden. Dieses System überprüft die Regelung unter Berücksichtigung der Einsatzgrenzen, an welcher Energiequelle das höchste Temperaturniveau herrscht, damit diese als Quelle für die Wärmepumpen dienen kann.
Größenordnung Eis-Energiespeicher: Das sind die Eckdaten
- Stahlbeton-Rundbehälter: D: 19 m H: 6 m im Lichten (1.500 qm Wasservolumen)
- Wärmepumpe: 4 x Vitocal 300-G Pro BW 302.DS230
- Regenerationsquelle: 88 Stk. Solar-Luft-Kollektoren Typ Energiezaun
- 3 Stk. Rückkühlerwerke für Restwärmeabfuhr
Betriebsarten: Direkt- und Entzugsbetrieb
In der Heizphase stehen der Wärmepumpe die Betriebsarten “Direktbetrieb” und “Entzugsbetrieb” zur Verfügung. Direktbetrieb bezieht sich hierbei darauf, dass die Solar-Luft-Kollektoren unmittelbar als Wärmequelle für die Pumpe dienen. Ist dies jedoch aufgrund sinkender Umgebungstemperatur nicht mehr möglich (bzw. fällt die Wärmeenergie zu gering aus), erkennt das bereits erwähnte System dies und schaltet auf Entzugsbetrieb um. Dann dient der Eis-Energiespeicher als Wärmequelle und es findet Eisaufbau statt. Genutzt wird dabei die Kristallisationsenergie, die beim Wechsel des Aggregatzustands entsteht.
Steigt die Umgebungstemperatur im Sommer wieder an und das Gebäude befindet sich im Kühlbetrieb, wird das entstandene Eis langsam wieder abgeschmolzen. Auch wenn das Gebäude nicht gekühlt wird, gibt es einen Weg, der das Eis schmelzen lässt: Im Regenerationsbetrieb. In diesem Betriebsmodus wird der Eis-Energiespeicher mit Hilfe der Solar-Luft-Kollektoren regeneriert.
Wir bei ELPLAN freuen uns darüber, bei unserer Planung von Industriebauten auf die beschriebene, umweltschonende Technologie der Viessmann GmbH zugreifen zu können.
Übrigens zeigt der Baustellenzeitraffer den Baufortschritt der KW 13|2023 und weitere Informationen zum Projekt finden Sie auf unserer Projektseite.
