Bürogebäude Duschl Ingenieure – HMT

Auftraggeber: Duschl Ingenieure GmbH & Co. KG
Wärmeleistung: 70 kW; Kälteleistung 50 kW
Wärmequelle: Grundwasser
Einsatzgebiet: Gebäudeheizung und Warmwasserbereitung

Unser Projekt konzentriert sich auf die Modernisierung eines bestehenden Bürogebäudes und eines Wohnhauses, die derzeit durch fünf Blockheizkraftwerke und einen Spitzenlast-Gaskessel beheizt werden. Die aktuelle Regelstrategie besteht darin, die Grundlast der Gebäudewärme und Warmwasserbereitung über die BHKWs abzudecken, wobei der Gaskessel als Redundanz und zur Abdeckung der Spitzenlast dient.

Ein bereits vorhandener, funktionierender Brunnen wird zur direkten Gebäudekühlung über eine Betonkernaktivierung im Bürogebäude genutzt. In einem vorangegangenen Konzept wurde ermittelt, wie der Büro- und Wohnverbund zukünftig mit niedrigen Investitionskosten, sicher und an die neuen Herausforderungen angepasst versorgt werden kann.

Das System wird zukünftig durch eine Grundwasserwärmepumpe mit 70 kW thermisch ergänzt, die die Grundlast der Gebäudewärme und Warmwasserbereitung übernimmt. Die Spitzenlast wird von den BHKWs übernommen. Der Gaskessel wird nur noch als kalte Reserve vorgesehen. In einem weiteren Schritt wird ein Energiemanagementsystem integriert, um die Effizienz und Nachhaltigkeit unserer Energieversorgung weiter zu verbessern. Dieses System wird es ermöglichen, die BHKWs zur Abdeckung der Stromspitzenlast zu nutzen. Dies ist besonders relevant angesichts der steigenden Anforderungen an die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge. Durch die intelligente Steuerung und Optimierung der Energieflüsse können wir sicherstellen, dass unsere Energieversorgung auch in Zeiten hoher Nachfrage zuverlässig und effizient bleibt. Dieses Projekt stellt somit einen wichtigen Schritt in Richtung einer nachhaltigeren und zukunftssicheren Energieversorgung dar.

Wohnhaus Kolbermoor

Bauherren: Privat
Heizleistung Wärmepumpe: 7 kW; Gebäudeheizlast: 5 kW
Wärmequelle: Grundwasserkollektor (Prototyp)
Einsatzgebiet: Wohnhaus KfW 40 in Holzbauweise
Bauzeit: 10/2020 – 09/2021
Jahresarbeitszahl (COP) gemessen: 7,1

Auch wenn es sich hierbei nicht um eine Großwärmepumpe handelt, möchten wir Ihnen eine innovative Lösung für ein Wohnhaus vorstellen.

Die Kompakt-Wärmepumpe erzeugt nicht nur Wärme sondern integriert auch Trinkwasserbereitung, alle Umwälzpumpen und die Einzelraumregelung. Die Besonderheit dieser Anlage ist der eigens entwickelte Grundwasserkollektor-Prototyp. Vereinfacht gesagt ein Erdwärmekollektor, der teilweise in der grundwasserführenden Schicht verlegt ist. Der Kollektor wird ganz einfach ohne zusätzliche Grabarbeiten zwischen Kellerwand und Baugrubenwand in der Baugrube verlegt, die dann im unteren Bereich mit wasserdurchlässigem Kies verfüllt wird.

Vorteil: Wesentlich geringere Errichtungskosten als ein Erdwärmekollektor, eine Erdsonde oder ein Grundwasserbrunnen. Zudem werden die Vorteile eines geschlossenen Erdwärmekollektors mit den Vorteilen einer direkten Grundwassernutzung kombiniert. Durch den wärmequellenseitig geschlossenen Wasser-Glykol- Kreislauf gibt es keine Abhängigkeit von der Grundwasserqualität. Zudem wird eine gut regelbare und damit energieeffiziente Umwälzpumpe im Primärkreislauf eingesetzt. Die wärmequellenseitigen Vorlauftemperaturen von 8° bis 25°C entsprechen in etwa den hohen Temperaturen einer direkten Grundwassernutzung und sorgen für einen äußerst energieeffizienten Anlagenbetrieb.

Südpack Verpackungen GmbH & Co. KG Erolzheim

Auftraggeber: Südpack Verpackungen GmbH & Co. KG, Erolzheim
Heizleistung: 830 kW, aufgeteilt auf 2 Wärmepumpen;
Wärmequelle: Grundwasser
Einsatzgebiet: Neubau Produktions- und Logistikstandort
Bauzeit des Areals: 06/2018 – 07/2020
Industrieflächenheizung in der Bodenplatte
Gewerke: Heizung, Kälte, Lüftung, Sanitär, MSR-Technik, Druckluft

Für den Neubau des Produktions- und Logistikstandorts erfolgt die Wärmeerzeugung über zwei parallel geschaltete Grundwasserwärmepumpen. Die Anbindung mit dem Tichelmann-System an die Grundwasser-Wärmetauscher stellen die gleichmäßige Volumenstromaufteilung sicher. Ein vorgeschalteter automatisch rückspülender Filter schützt die Wärmetauscher vor Verschmutzung und zur Vermeidung unnötiger Stromverbräuche durch zu hohe Druckverluste. Der teilredundante Anlagenaufbau und die Wärmepumpen, welche über mehrere separat betreibbare Kältemittelverdichter verfügen, gewährleisten die hohe Versorgungssicherheit. Für zukünftige Standorterweiterungen sind bereits Anschlüsse für weitere Wärmepumpen vorgesehen. Als Kältemittel kommt R1234ze zum Einsatz mit dem sehr geringem Global-Warming-Potential <10 im Vergleich zu den üblichen > 1.000. Das stellt sicher, dass das Kältemittel auch langfristig zu preiswerten Konditionen erhältlich ist und sorgt für nachhaltige Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit.

Brixen

Auftraggeber: Ingenieurteam Bergmeister, 39040 Vahrn, Italien
Kälteleistung = Quellenleistung von ca. 10.000 kW, ausbaubar bis 15.000 kW
Wärmequelle: Flusswasser
Einsatzgebiet: Industriekälte und Gebäudekühlung
Bauzeit der Anlage: < 1 Jahr

Die regenerative Fernkälteanlage südlich von Brixen versorgt ein Industriegebiet durch Nutzung des Flusses „Eisack“ mit einer Kälteleistung von bis zu 15 MW. Duschl Ingenieure plante seit 02/2018 die Anlagen- und MSR-Technik für das gesamte Kältesystem. Herausforderungen inkludierten die Integration bestehender Kälteverbraucher, deren Bedarf auch nachts und am Wochenende fortlaufend ist. Die Pumpengruppen des Fernkältenetzes ermöglichen eine Förderleistung von 420 l/s, erweiterbar auf 600 l/s. Das Projekt umfasste Tiefbau- und wasserbauliche Planungen. Das gesamte Kältesystem befindet sich seit Juni 2019 im Regelbetrieb. Eine besondere Herausforderung in der Planung Konzeptionierung war das Leistungsspektrum, das die Pumpen- und Filtergruppe abdecken muss. Für die Rohrleitungsführung wurde eine maßgeschneiderte Simulation im Haus entwickelt, da verfügbare Programme nicht die erforderliche Genauigkeit und Verhältnismäßigkeit boten. Dies ermöglichte eine parallele Rohrführung für einen bivalent-alternativen Betrieb der Rohrleitung, um das breite Leistungsspektrum effizient abzudecken.

MAN TRUCK UND BUS AG

Auftraggeber:  MAN Truck & Bus AG, München
Kälteleistung: 20.000 kW
Wärmesenke Brunnenwasser (im großen Teil zur direkten Nutzung) Horizontalfilterbrunnen 2 x 400 l/s
Einsatzgebiet: Prozesskühlung, Quelle für dezentrale Wärmepumpen im Werk (optional möglich)
Bauzeit der gesamten Anlage: 10/16 bis 02/19

Die MAN Bus & Truck AG hat auf dem Werksgelände in München die dezentralen Grundwasserbrunnen zu Kühlzwecken stillgelegt und durch eine Zentrale Brunnenwasserversorgung (ZBV) ersetzt. Duschl Ingenieure wurde mit der Auslegung und Ausschreibung der Brunnenpumpen für zwei Horizontalfilterbrunnen mit einer Gesamtförderleistung von 800 l/s (20 MW Kälteleistung) beauftragt. Zudem wurden die neu zu errichtenden Anschlüsse der bestehenden Kühlwasserverbraucher an die neue Kühlwasserringleitung der zentralen Versorgung durch uns geplant. Auslegung der Brunnenpumpen für die Horizontalfilterbrunnen:

Das Hauptaugenmerk bei der Auslegung der Brunnenpumpen konzentrierte sich neben der maximalen Fördermenge auf das extrem niedrige Teillastverhalten. Grund hierfür war die Tatsache, dass die Auslegung bei Inbetriebnahme der ZBV nur bei ca. 5 % der später geplanten Voll-Last lag. Die jeweils optimierte Fördermenge wurde durch eine Schlechtpunktregelung in der Ringleitung der ZBV realisiert.

RoMed Klinikum Rosenheim

Auftraggeber: RoMed Klinikum Rosenheim
Kälteleistung: gleich Quellenleistung von ca. 2 MW
Wärmequelle: Grundwasser
Einsatzgebiet: Gebäudekühlung
Bauzeit der Anlage: < 1 Jahr

Die Kälteerzeugung im RoMed Klinikum Rosenheim sollte nachhaltig und effizient gestaltet werden. Eine Realisierungsstudie untersuchte die Machbarkeit, den Inn als regenerative Kältequelle zu nutzen. Aufgrund des niedrigen Temperaturniveaus und der räumlichen Nähe eignet sich der Inn als sommerkalter Gebirgsfluss ideal für die Kälteversorgung. Die Maßnahme wurde in fünf Arbeitspakete unterteilt, darunter Entnahmebauwerk, Leitungstrassen, Technikgebäude, Anpassungen am Kältenetz und Monitoring des Anlagenbetriebs.

Durch detaillierte Analysen und Anpassungen konnte die Kaltwasservorlauftemperatur auf 16°C erhöht werden, ermöglicht eine ganzjährige regenerative Kälteerzeugung ohne Kältemaschinen. Die Innwasserpumpen werden je nach Kältebedarf und Schwebstofffracht gesteuert, wobei im Winter eine kleinere Pumpe für effizienten Teillastbetrieb installiert ist. Selbstreinigende Filter verhindern Versandung der Wärmetauscherplatten. Das Pumpenhaus wurde hochwassersicher platziert.

Die Anlage bietet eine Kälteleistung von 2 MW und weist gegenüber konventionellen Kältemaschinen deutliche Vorteile auf, darunter eine nahezu vollständige regenerative Kälteversorgung, Reduktion des jährlichen CO2-Ausstoßes um ca. 356 t, Stromverbrauchseinsparung von ca. 553.700 kWh pro Jahr und eine Verminderung der spezifischen Betriebskosten für Kälte.

Seit der Inbetriebnahme im Juni 2014 werden bereits Teile des Klinikums mit Inn-Kälte versorgt. Der schrittweise Umschluss weiterer Kälteverbraucher erfolgt gemäß der technischen Zielplanung. Das Projekt erhielt den 3. Platz beim Deutschen Kältepreis 2016 und den 3. Platz beim Bayerischen Ingenieurpreis 2017 für Emissionsminderung durch Teilsanierung von Kälte- oder Klimaanlagen.

Wohn- und Geschäftshaus Kolbermoor

Früher Pioniergeist für sinnvolle Innovation und ganzheitliche technische Lösungen als Basis für alle weiteren Projekte:

Bereits im Jahr 1975 – also vor fast 50 Jahren – haben die TU – Ingenieure Gerhard Duschl und Helmut Wimmer ihr eigenes Wärmepumpenprojekt realisiert. In Zeiten der ersten Energiekrise (Ölkrise) und der damals noch aufsteigenden Stromerzeugung über Kernenergie machten sie sich Gedanken darüber, wie man grundsätzlich Energie einsparen und dazu auch Umweltenergie einsetzen kann. Beim Bau ihres Wohn- und Geschäftshauses mit 6 Wohnungen und Gewerbeflächen setzten sie auf weit über dem damaligen Standard liegende Wärmedämmung des Gebäudes und auf ein Niedertemperatur – Wärmesystem (hier: Fußbodenheizung). Damit konnte der Wärmebedarf des Gebäudes grundsätzlich gering gehalten werden und ein Wärmeerzeugungssystem (Wärmepumpe) eingesetzt werden, das sich einen wesentlichen Teil der zur Beheizung des Hauses benötigten Wärme aus der Umwelt holt – also regenerativ und damit umwelt- und kostentechnisch höchst effizient. So wird die Wärme für die Beheizung des Gebäudes über eine Grundwasser – Wärmepumpe erzeugt. Mindestens zwei Drittel der benötigten Heizenergie wird dem Grundwasser entzogen. Das benötigte Grundwasser wird über einen Saugbrunnen gewonnen und dann – nach dem Wärmeentzug – abgekühlt über einen Schluckbrunnen der Umwelt wieder zugeführt.

Die Anlage ist auch heute noch sehr gut in Schuss, selbstverständlich waren im Verlauf von 50 Jahren die Anlagen zu warten und Verschleißteile auszutauschen. Die Anlage läuft inklusive der Brunnenanlage so gut wie am ersten Tag, ja sogar mit noch besserem Wirkungsgrad durch die technische Entwicklung im Bereich Wärmepumpen. Dieser Pioniergeist ist ein Teil der DNA von Duschl Ingenieure.