Damit Fußballfans nicht Schwitzen müssen

Die drei Gasmotorwärmepumpen befinden sich direkt neben der FanWelt von Borussia Dortmund. (Foto: KKU Concept GmbH)
Die drei Gasmotorwärmepumpen befinden sich direkt neben der FanWelt von Borussia Dortmund. (Foto: KKU Concept GmbH)
18.04.2016

Die Wärmepumpe ist nicht nur für das Eigenheim geeignet. Auch in großen Gebäuden mit komplexer Haustechnik kann sie eine tragende Rolle für das Heizen und Kühlen spielen. Zwei Beispiele.

Ohne die Kommunen, da sind sich die Experten einig, kann die Wärmewende nicht gelingen. Die Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt (BSU) in Hamburg zeigt mit dem eigenen Behördensitz, dass es möglich ist, mit gutem Beispiel voranzugehen. Der Neubau, der im Rahmen der Internationale Bauausstellung entstand, bietet seit 2013 auf mehr als 61.000 m2 Platz für rund 1.400 Mitarbeiter der Behörde.

Heizen und kühlen mit Betondecken

Die Grundheizlast des Gebäudekomplexes bringen zwei Erdwärmepumpen auf. Die beiden Geräte von Waterkotte leisten jeweils 230 kW und erreichen eine Jahresarbeitszahl von vier. Sie gewinnen die Energie aus 834 von insgesamt 1.604 Bohrpfählen, die 13 m tief in die Erde reichen und aus statischen Gründen auf dem weichen Untergrund der Elbinsel für die Gebäudegründung ohnehin nötig waren. Die Ausstattung der Bohrpfähle mit Erdwärmerohren war nur mit geringen Mehrkosten verbunden und die thermische Masse des Betons bietet neben dem natürlich gewachsenen Untergrund ein gutes Speichervermögen. Die Wärmespeicherkapazität des Betons spielt auch im Inneren eine entscheidende Rolle. In allen Räumen sind so genannte Thermoaktivdecken eingezogen, die über eingelegte Leitungen sowohl wärmen als auch kühlen können.

Die beiden Wärmepumpen sind so ausgelegt, dass sie im Sommer die Kühllast des Gebäudes bereitstellen können. Die Heiz- und Kühlbilanz der Wärmepumpen ist nahezu ausgeglichen und stellt das Wärmegleichgewicht im Erdreich langfristig sichergestellt. Für die Heizlast des Gebäudekomplexes, die etwa 1,2 MW beträgt, reicht die Erdwärme alleine nicht aus. Die Spitzenlast und auch die Heizenergie für die Wärme Warmwasserbereitung des BSU werden daher aus einem Nahwärmenetz entnommen.

Schwachpunkte beim Lüftungssystem: die Nutzer

Natürlich gibt es ein Be- und Entlüftungssystem mit Wärmerückgewinnung. Außerdem kann die Beleuchtung der Büros über Präsenzmelder automatisch bewerkstelligt werden. Ein in die Außenfassade integrierter Sonnenschutz reduziert die Kühllast nachhaltig.

Geplant war, dass der Gebäudekomplex den sogenannten KW70-Standard erreicht. Planung und Realität liegen bekanntlich oft weit auseinander. Besonders das Lüftungsverhalten der Nutzer kann schnell auch das ausgeklügelteste Lüftungssystem aushebeln. Ob Behördenmitarbeiter disziplinierter als andere Nutzer sind, hätte SONNE WIND & WÄRME gern erfahren. Doch weder die Haustechnik noch der Pressesprecher des BSU hat Fragen hierzu beantwortet.

Borussia Dortmund setzt auf Gasmotorwärmepumpen

Häufiges Lüften ist in der im August 2014 eröffneten BVB-FanWelt kein Problem, denn das Gebäude hat nur wenige Fenster, die man überhaupt öffnen kann. Dafür sind die Türen sehr häufig geöffnet, denn besonders an Spieltagen drängen Hunderte von Fußballfans in das Gebäude. Türluftschleier errichten darum eine Barriere aus strömender Luft, die verhindert, dass sich Außenluft und Innenluft vermischen.

Die FanWelt von Borussia Dortmund bietet auf über 2.000 Quadratmetern alles, was das Fanherz begehrt: Trikots, Schals, Bälle und natürlich Tickets für die Spiele. Es gibt auch Stadionführungen und eine Fußballschule. Wer will, kann auch gleich Mitglied des BVB werden oder das Ökostrom-Angebot Strom09 nutzen, das der Verein in Kooperation mit der Firma Lichtblick vertreibt. An Spieltagen sind bis zu 20 Schalter gleichzeitig geöffnet.

Wo sich viele Menschen aufhalten, da entsteht auch viel Abwärme. Kühlen im Sommer ist darum mindestens so wichtig, wie das Heizen im Winter. Das Klimatisierungskonzept stammt von der KKU Concept GmbH aus Marl. Es basiert auf drei gesplitteten Luft-Wasser-Gasmotorwärmepumpen des japanischen Herstellers Yanmar, für die KKU Concept den Generalvertrieb in Deutschland, Österreich, Luxemburg und der Schweiz übernommen hat.

Jede der drei Gasmotorwärmepumpen verfügt über 77 kW Kühlleistung und 85 kW Heizleistung. In einer der drei Maschinen ist eine Motorwärmerückgewinnung mit 30 kW Leistung installiert. Dadurch kann im Kühlbetrieb gleichzeitig Heizwärme gewonnen werden. Diese wird in der Übergangszeit benötigt und gewährleistet die Warmwasserversorgung der Heizkörper in den Toiletten und der Küche des Cafés.

20 % unter den EnEV2009-Werten

Für Kälte und Wärme steht jeweils ein Pufferspeicher zur Verfügung. Die Verteilung von Kälte und Wärme erfolgt über Gebläsekonvektoren, statische Heizflächen und die schon erwähnten Türluftschleier. Ausgelegt ist der Kältekreis auf eine Vorlauftemperatur von 6 °C und eine Rücklauftemperatur von 12 °C. Beim Heizkreis sind es 45 °C Vorlauf und 35 °C Rücklauf. Das Gebäude ist so konzipiert, dass es die Anforderungen der EnEV2009 um 20 % unterschreitet.

Die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpen beträgt 1,4. Gewartet werden muss der Motor nach 5 Jahren oder nach 10.000 Betriebsstunden. Ein Ölwechsel ist nach 20.000 Betriebsstunden erforderlich. Einen wesentlichen Vorteil der Luft-Wasser-Gasmotorwärmepumpe gegenüber einer konventionellen elektrischen Luft-Wasser-Wärmepumpe sieht Sven Schwarze, Geschäftsführer KKU Concept, darin, dass es keine Abtauphasen gibt, bei denen der Arbeitsmodus kurzzeitig umgekehrt werden muss. Auch der spezifische Wärmegestehungspreis ist geringer. KKU Concept rechnet in seiner Broschüre vor, dass dieser bei 3,8 Cent/kWh liege. Das seien 35 % weniger, als bei der konventionellen Lösung.

Laut Schwarze funktioniert das Klimatisierungskonzept wie geplant. „Die Abstimmung der Regelungstechnik und der hydraulische Abgleich sind extrem wichtig“, sagt Schwarze, nur dann könne eine solche Anlage die Erwartungen an die Effizienz erfüllen.

Jens-Peter Meyer