Inhaltsverzeichnis

Hydraulische Balance optimiert Kälteversorgung

Wie die "Zortström"-Technologie für eine effiziente Energieversorgung in unterschiedlichen Gebäuden sorgt, zeigen diese spannenden Beispiel-Projekte.

Die "Zortström"-Technologie hält verschiedene Temperaturen aus mehreren Erzeugerkreisen in einem gemeinsamen System vor und verteilt diese hydraulisch entkoppelt bedarfsgerecht an Wärme- wie Kälte-Verbraucher. Wie auf Basis dieses Prinzips eine effiziente Energieversorgung branchenunabhängig realisiert werden kann, zeigen Projekte der Europäischen Bankenaufsicht, eines renommierten britischen Krankenhauses und eines global agierenden 4.0-Technologie-Unternehmens.

Großobjekte verfügen über komplexe Heiz- und Kühlsysteme mit unterschiedlichen Abnehmerkreisen und sind auf eine reibungslose Bereitstellung der benötigten Temperaturen für den Arbeitsbetrieb angewiesen. In vielen Bereichen ist Kälte für den Betrieb essentiell: Eine unzureichende Versorgung kann zu Störungen in der Produktion, zum Ausfall von Dienstleistungen oder – etwa im Medizinbereich – zu gesundheitsrelevanten Beeinträchtigungen führen.

Der heute nach wie vor verbreitete Einsatz konventioneller Stangenverteiler mit angeschlossenen drehzahlgeregelten Pumpen stößt vor allem bei häufigen und hohen Lastwechseln schnell an seine Grenzen. Über- oder Unterversorgung von Anlagenteilen sowie Hydraulikstörungen sind vielfach die Folge.

Um solche Situationen zu vermeiden und zugleich die Gesamteffizienz eines Versorgungsnetzes durch Hydraulikoptimierung zu steigern, entwickelte das Unternehmen Zortea aus Hohenems/Österreich mit der "Zortström"-Technologie eine so einfache wie hocheffektive Sammel- und Verteillösung. Diese basiert auf der Kombination einer hydraulischen Weiche, eines Verteilers und eines Pufferspeichers mit exakter Temperaturtrennung. Die Volumenströme werden im "Zortström" hydraulisch entkoppelt und Temperaturen unabhängig vom Volumenstrom exakt getrennt. Die Solltemperaturen je Stufe lassen sich über die Leistung der Erzeuger steuern, dabei dienen Temperatursensoren in jeder Stufe der Leistungsregelung. Durch Einsatz der patentierten "VortMix"-Einheit herrschen in jeder Stufe homogene Temperaturverhältnisse.

Auf Erzeugerseite lassen sich multivalente Systeme anschließen, deren unterschiedliche Temperaturniveaus den Vorlauf für Kühl- oder Heizkreise mit differenziertem thermischem Bedarf bereitstellen. Für die Verbraucher hat die gemeinsame Sammelstelle den Vorteil, dass die Ströme hydraulisch entkoppelt sind und dadurch etwa ein Rücklauf aus einem Niedrig-Temperatur-Kühlkreis, der in seiner Temperatur dem Vorlauf eines Kreises mit höherer Temperatur entspricht, in diesem thermisch weiterverwendet werden kann. Auf diese Weise lassen sich Volumenströme bedarfsgerecht bewegen und die Gesamteffizienz verbessern. Zudem fällt der Bau einer solchen Anlage im Vergleich zu konventionellen Systemen oft günstiger aus, denn es entfallen Ventile und Pumpen und die Regelungstechnik wird deutlich vereinfacht.

Eurotower: Optimierter Betrieb mit reduziertem Energieaufwand

Der Eurotower in Frankfurt.
Quelle: Zortea
Blick auf ein Wahrzeichen der internationalen Finanzwelt: Mit einer Höhe von 141m zählt der Eurotower zu den markanten Blickfängen der Frankfurter Skyline. Nach einer Komplettrevision der Heiz- und Kühlanlage verfügt der Sitz der Europäischen Bankenaufsicht heute über ein hochleistungsfähiges Hydrauliksystem des Vorarlberger Entwicklers Zortea.

Der Eurotower ist mit seinen 141 m Höhe Teil der Frankfurter Skyline und gehört zu den bekanntesten Hochhäusern Deutschlands. Neben seiner beachtlichen Höhe ist das Gebäude zugleich ein Wahrzeichen der internationalen Finanzwelt: Von seiner Eröffnung im Jahr 1977 an bis 2014 war es Sitz der Europäischen Zen­tralbank. Als diese in einen Neubau umzog, ließ sich 2015 die Europäische Bankenaufsicht im Eurotower nieder und das in die Jahre gekommene Gebäude wurde technisch modernisiert. Mit 46.000 m² Fläche auf 40 Stockwerken stellte der Eurotower dabei besondere Herausforderungen an die Kälteversorgung für Raumklimatisierung und Serverkühlung.

Auch die Netzhydraulik bedurfte einer Erneuerung, denn die eingebauten Stangenverteiler erzeugten wiederholt Probleme in der Heiz- und Kühlanlage. Dabei wurde die Hydraulik durch den Unterdruck, den die großen Pumpen verursachten, so gestört, dass die erforderlichen Solldurchflüsse nicht mehr bereitgestellt werden konnten. Die Technikbeaufsichtigung war fortlaufend damit beschäftigt, die Ventile neu zu justieren. In der Summe führte dies zu überdurchschnittlich häufigen Personaleinsätzen bei entsprechenden signifikanten Kostenaufwänden. Darüber hinaus erwies sich die energetische Objektversorgung durch die veraltete Anlagentechnik als sehr energieintensiv – eine Revision des bestehenden Gesamtsystems mit Austausch und Neuinstallation energieeffizienter Erzeuger für Kälte, Wärme und Strom sollte den Gebäudebetrieb technologisch wieder zukunftsfähig machen.

Sammel- und Verteilzentren in einem Technikraum.
Quelle: Zortea
"Zortström"-Lösung für für ein Haus mit Geschichte und Zukunft. Insgesamt wurden in dem Objekt vier Anlagen verbaut. Als hydraulischer Nullpunkt regelt das Sammel- und Verteilsystem effizient und bedarfsoptimiert alle erzeuger- und verbraucherseitigen Energieflüsse.

Mit der Kernsanierung von 32 Stockwerken, einschließlich Umbau der Heizungs- und Lüftungszentrale wurde das Ingenieurbüro für Technische Gebäudeausrüstung Waldemar Paulus, VDI & Partner, Hanau, beauftragt. Unter der Planungsleitung von Dipl.-Ing. Martin Köhler und Dipl.-Ing. Harald Hess-Quint erfolgte die Installation von zwei neuen Blockheizkraftwerken (BHKW), zwei Kältemaschinen und vier neuen Kühltürmen, die auf Basis der integrierten "Zortström"-Lösung einen Tandembe­trieb von freier und mechanischer Kühlung ermöglichen. Gleichzeitig ersetzten die Montage-Spezialisten der Entega Energie GmbH die verbauten Stangenverteiler durch die Technologie des österreichischen Unternehmens und schufen damit die infrastrukturelle Grundlage für eine energiesparende und komfortable Wärme- und Kälteversorgung.

Insgesamt fertigte der Hersteller drei Anlagen für den Frankfurter Eurotower: Ein vierstufiger "Zortström Multi" verteilt die Wärme zweier Gasbrennwertkessel zur Beheizung und Lüftung. Zur Kühlung stellt ein weiterer "Zortström Multi" mit einem Volumen von 4.830 l drei Kältestufen von 6, 12 und 18 °C bereit, die als Vorläufe für verschiedene Kühlkreise zu den Abnehmern gelangen. Versorgt werden auf diese Weise Lüftung, Umluftkühlgeräte und Serverkühlung gemäß ihrer spezifischen thermischen Anforderungen. In einer dritten, zweistufigen Anlage gelangt das Wasser nach Kühlung der jeweiligen Verbraucher in die Temperaturstufen von 26 und 32 °C. Durch freie Kühlung wird das Wasser zudem teilweise vorgekühlt, bevor es wieder den Kältemaschinen zugeführt wird.

Mit Blick auf die erzielten Einspar- und Komfortvorgaben ziehen Planer, Bauherr und Betreiber ein positives Fazit unter das energetische Sanierungsprojekt. Einerseits geht der Betrieb der modernisierten Heizungs- und Kältetechnik im Eurotower mit einer Entlastung des Technikpersonals einher: Seit die neue Anlage läuft, treten keine Hydraulikprobleme mehr auf und es müssen nur noch die üblichen Kontrollgänge durchgeführt werden. Als besonders effektiv bestätigen sich der Umbau und die System­installation auch in Bezug auf die Energieeffizienz und die CO2-Bilanz: Allein im ersten Jahr nach Inbetriebnahme konnte der Strombedarf um 10 Mio. kWh gesenkt und die Kohlendioxidemissionen um rund 5.000 t reduziert werden.

Weiterführende Informationen: https://zortea.at/

Mittwoch, 04.09.2019

Von Martin Steinhart
Geschäftsführer Zortea Gebäudetechnik GmbH