Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Innerst\u00e4dtische Revitalisierung eines ehemaligen Produktionsgel\u00e4ndes mit Sanierung und Neubau. Re-duzierung des Prim\u00e4renergiebedarfes durch guten baulichen W\u00e4rmeschutz und den Einsatz von intelli-genter Technik mit W\u00e4rmepumpe und BHKW. Nutzung der lokalen Ressource W\u00e4rme aus Abwasser.
\nInnovative W\u00e4rmeverteilung im Nahw\u00e4rmenetz zur Optimierung der W\u00e4rmeerzeugung.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAuf Basis einer Energiekonzeptstudie wurde die Umsetzung der Versorgungsvariante Elektrische W\u00e4r-mepumpe mit Abwasserw\u00e4rme, Gas-Blockheizkraftwerk (BHKW) und Gas-Spitzenkessel beschlossen. Diese Variante verbindet die Vorteile einer W\u00e4rmeerzeugung mit geringen Emissionen vor Ort mit einer relativ gro\u00dfen Einsparung von Prim\u00e4renergie bzw. CO2-Emissionen von \u00fcber 40 %. Die W\u00e4rmepumpe mit ca. 155 kWth stellt die Grundlast zur Verf\u00fcgung. Mit einem im Abwasserkanal (Hauptsammelkanal) in der Daimlerstra\u00dfe unweit vom Baugebiet (Entfernung ca. 100 m) eingebauten Abwasser-W\u00e4rmetauscher wird dem Abwasser W\u00e4rme entzogen und der W\u00e4rmepumpe als Quelle zugef\u00fchrt. Das BHKW mit 100 kWth und 50 kWel und die W\u00e4rmepumpe speisen zur hydraulischen Entkopplung von W\u00e4rmeverteilung und Erzeugung jeweils in einen Pufferspeicher mit 5.000 Liter ein. Das BHKW erzeugt den Antriebsstrom f\u00fcr die W\u00e4rmepumpe, wodurch ein wesentlicher Teil der CO2-Emissionen eingespart werden kann. Die Abw\u00e4rme aus dem BHKW wird dazu genutzt, den Vorlauf der Kombination W\u00e4rmepumpe \/ Gas-BHKW anzuheben. In Spitzenlastzeiten oder bei Ausfall von W\u00e4rmepumpe oder BHKW speist der Gas-Niedertemperaturkessel mit der Leistung von ca. 575 kW in die W\u00e4rmeversorgung ein. Spezielle W\u00e4r-me\u00fcbergabestationen mit Ausk\u00fchlung des R\u00fccklaufes aus der Erw\u00e4rmung der Warmwasserzirkulation \u00fcber die Heizung lassen niedrige R\u00fccklauftemperaturen erwarten. Durch die Vernetzung der Stationsreg-ler mit der zentralen DDC und das Monitoring der Gesamtanlage \u00fcber zwei Jahre soll der Anlagenbetrieb optimiert werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die sorgf\u00e4ltige und detaillierte Planung ist die Voraussetzung f\u00fcr die erfolgreiche Umsetzung und den sp\u00e4teren optimalen Betrieb von derartigen Anlagen. Grunds\u00e4tzlich wird empfohlen f\u00fcr die Hauptkompo-nenten W\u00e4rmepumpe und Abwasser-W\u00e4rmetauscher in der Leistungsbeschreibung ein Kennfeld vorzu-geben und die Leistung der Komponenten jeweils im Betrieb zu \u00fcberpr\u00fcfen. Der Einbau der daf\u00fcr ben\u00f6-tigten Messtechnik ist in jedem Fall sinnvoll und zu empfehlen. Zus\u00e4tzlich wird empfohlen f\u00fcr die Be-triebsoptimierung mindestens im ersten Betriebsjahr detaillierte Messungen an der Anlage durchzuf\u00fchren. Dazu wird der Einbau eines Monitoringsystems mit Fern\u00fcberwachung, das kosteng\u00fcnstig in die Mess- Steuer- und Regeltechnik integriert werden kann, empfohlen.
\nDie Umsetzung des Projektes begann 2009 mit den ersten Hochbauten und war inkl. Anschluss der Ge-b\u00e4ude im zweiten Bauabschnitt zum Jahresende 2012 abgeschlossen. Die Inbetriebnahme der Anlage zur W\u00e4rmeversorgung im Automatikbetrieb war im April 2011. Die abgerechneten Kosten liegen etwas \u00fcber der Kostensch\u00e4tzung von 2008.
\nDie Leistungsf\u00e4higkeit von Abwasser-W\u00e4rmetauscher und W\u00e4rmepumpe wurde im Betrieb \u00fcberpr\u00fcft. Beide Anlagenkomponenten erf\u00fcllen die Anforderungen entsprechend Leistungsverzeichnis.
\nDie anf\u00e4nglich h\u00e4ufigen St\u00f6rungen der elektrischen W\u00e4rmepumpe konnten beseitigt werden. Seit etwa einem Jahr l\u00e4uft die Anlage weitgehend st\u00f6rungsfrei. Die Geb\u00e4ude im zweiten Bauabschnitt waren zum Projektende im Dezember 2012 noch nicht bezogen und wurden nur mit W\u00e4rme f\u00fcr Bauheizung versorgt. Der in 2012 gemessene W\u00e4rmebedarf ist aus diesem Grund etwa 7 % geringer als nach Bezug dieser Geb\u00e4ude. Der Abwasser-W\u00e4rmetauscher wurde in einem in der Erschlie\u00dfungsstra\u00dfe zum Baugebiet gelegenen gro\u00dfen Abwasserkanal eingebaut. Gro\u00dfe Abwassermengen von max. 3.000 Liter\/Sekunde und 500 Liter\/Sekunde in der Nacht erforderten ein spezielles Konzept f\u00fcr den Einbau, der \u00fcber Nacht erfolgen musste. F\u00fcr das Projekt Terrot-Areal wurde erstmals ein speziell f\u00fcr gro\u00dfe Wassermengen entwickelter W\u00e4rmetauschertyp eingesetzt. Die Betriebsergebnisse aus den ersten beiden Betriebsjahren sind positiv. Die Vorgaben
\naus dem Energiekonzept werden eingehalten bzw. \u00fcbertroffen. Der gemessene Deckungsanteil des in-novativen Anlagenteils mit W\u00e4rmepumpe, Abwasser-W\u00e4rmetauscher und Gas- Blockheizkraftwerk liegt bei \u00fcber 90 %. Die Nutzung der lokalen Ressource Abwasser, der Einsatz von intelligenter Technik und eine innovative W\u00e4rmeverteilung mit niedrigen Temperaturen reduziert im Vergleich zur Beheizung mit Gas die CO2-Emisssionen um ca. 54 % bzw. ca. 180 Tonnen pro Jahr.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Anlage wurde im Rahmen der Veranstaltung \u0084SymposiumIn Abwasserkan\u00e4len mit gro\u00dfen Wassermengen wie beim Terrot-Areal k\u00f6nnen mit eingebauten W\u00e4rme-tauschern gro\u00dfe W\u00e4rmemengen mit hohen Vorlauftemperaturen problemlos entzogen werden. Gleich-zeitig ist der Einbau der W\u00e4rmetauscher infolge der gro\u00dfen Wassermenge erschwert und erfordert ein spezielles Konzept. Die Absenkung der Systemtemperaturen durch die Optimierung der W\u00e4rmeverteilung ist die Voraussetzung f\u00fcr die Einbindung von W\u00e4rmepumpen in Nahw\u00e4rmeversorgungen. Die zentrale Mess-, Steuer- und Regeltechnik ist ein wichtiger Bestandteil zur Optimierung der Anlage. Die Auf-schaltung der Hausstationen \u00fcber einen Datenbus erm\u00f6glicht die Optimierung des Gesamtsystems bis zur Einspeisung der W\u00e4rme in die Geb\u00e4ude. Mit dieser Technik k\u00f6nnen Fehler in der Anlage schnell und ohne gro\u00dfen Aufwand erkannt und beseitigt werden. Der Einsatz von Abgas-W\u00e4rmetauschern f\u00fcr das Gas- Blockheizkraftwerk ist wirtschaftlich und f\u00fchrt zu einer Ausnutzung des Brennstoffes Gas von ma-ximal 105 %. Die \u00dcberpr\u00fcfung der Leistungsf\u00e4higkeit von Abwasser-W\u00e4rmetauscher und W\u00e4rmepumpe ist zu empfehlen. Dazu ist im Leistungsbeschrieb jeweils ein Kennfeld dieser Komponenten einzufordern. Einzelne Betriebspunkte sind nicht ausreichend, da diese im Betrieb nicht exakt \u00fcberpr\u00fcft werden k\u00f6n-nen. Mit Bezug auf den W\u00e4rmebedarf 2012 zum Teil ohne den zweiten Bauabschnitt werden mit der ausgef\u00fchrten Anlage die Vorgaben im Energiekonzept bzgl. Arbeitszahlen W\u00e4rmepumpe und CO2-Emissionen erreicht bzw. unterschritten. Aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist der Anteil der Kombi-nation W\u00e4rmepumpe und BHKW zu maximieren. Die W\u00e4rmeversorgung mit Elektrischer W\u00e4rmepumpe, Abwasser-W\u00e4rmenutzung, Gas- Blockheizkraft und Gas-Spitzenkessel ist ein gutes Konzept f\u00fcr inner-st\u00e4dtische Wohnquartiere mit hohem Einsparpotential bzgl. CO2-Emissionen und Prim\u00e4renergieeinsatz. Die sorgf\u00e4ltige und detaillierte Planung vorausgesetzt, ist die Umsetzung von \u00e4hnlichen Anlagen ohne gr\u00f6\u00dfere Probleme m\u00f6glich. Gro\u00dfe W\u00e4rmepumpen\u0093 am 04.02.2010 in Stuttgart vorgestellt. Die Ergebnisse aus dem Projekt wurden \/ werden bei folgenden Veranstaltungen der Deutsche Vereinigung f\u00fcr Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (DWA) vorgestellt: DWA-Workshop \u0084W\u00e4rmegewinnung aus Abwasser” am 15. November 2012 in Stuttgart und DWA-Seminar \u0084Heizenergie aus Abwasser\u0093 am 18. und 19.02.2013 in Hamburg. Die Messergebnisse der Anlage sind online auf der Homepage von EGS-plan abrufbar. <\/p>\n
Fazit<\/p>\n
In Abwasserkan\u00e4len mit gro\u00dfen Wassermengen wie beim Terrot-Areal k\u00f6nnen mit eingebauten W\u00e4rme-tauschern gro\u00dfe W\u00e4rmemengen mit hohen Vorlauftemperaturen problemlos entzogen werden. Gleich-zeitig ist der Einbau der W\u00e4rmetauscher infolge der gro\u00dfen Wassermenge erschwert und erfordert ein spezielles Konzept. Die Absenkung der Systemtemperaturen durch die Optimierung der W\u00e4rmeverteilung ist die Voraussetzung f\u00fcr die Einbindung von W\u00e4rmepumpen in Nahw\u00e4rmeversorgungen. Die zentrale Mess-, Steuer- und Regeltechnik ist ein wichtiger Bestandteil zur Optimierung der Anlage. Die Auf-schaltung der Hausstationen \u00fcber einen Datenbus erm\u00f6glicht die Optimierung des Gesamtsystems bis zur Einspeisung der W\u00e4rme in die Geb\u00e4ude. Mit dieser Technik k\u00f6nnen Fehler in der Anlage schnell und ohne gro\u00dfen Aufwand erkannt und beseitigt werden. Der Einsatz von Abgas-W\u00e4rmetauschern f\u00fcr das Gas- Blockheizkraftwerk ist wirtschaftlich und f\u00fchrt zu einer Ausnutzung des Brennstoffes Gas von ma-ximal 105 %. Die \u00dcberpr\u00fcfung der Leistungsf\u00e4higkeit von Abwasser-W\u00e4rmetauscher und W\u00e4rmepumpe ist zu empfehlen. Dazu ist im Leistungsbeschrieb jeweils ein Kennfeld dieser Komponenten einzufordern. Einzelne Betriebspunkte sind nicht ausreichend, da diese im Betrieb nicht exakt \u00fcberpr\u00fcft werden k\u00f6n-nen. Mit Bezug auf den W\u00e4rmebedarf 2012 zum Teil ohne den zweiten Bauabschnitt werden mit der ausgef\u00fchrten Anlage die Vorgaben im Energiekonzept bzgl. Arbeitszahlen W\u00e4rmepumpe und CO2-Emissionen erreicht bzw. unterschritten. Aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist der Anteil der Kombi-nation W\u00e4rmepumpe und BHKW zu maximieren. Die W\u00e4rmeversorgung mit Elektrischer W\u00e4rmepumpe, Abwasser-W\u00e4rmenutzung, Gas- Blockheizkraft und Gas-Spitzenkessel ist ein gutes Konzept f\u00fcr inner-st\u00e4dtische Wohnquartiere mit hohem Einsparpotential bzgl. CO2-Emissionen und Prim\u00e4renergieeinsatz. Die sorgf\u00e4ltige und detaillierte Planung vorausgesetzt, ist die Umsetzung von \u00e4hnlichen Anlagen ohne gr\u00f6\u00dfere Probleme m\u00f6glich.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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