KWK

Unterbrechungsfrei modernisiert

Klinik und Seniorenstift mit neuer Wärme- und Stromversorgung

Dienstag, 21.11.2017

In der Rehaklinik Carolinum mit 235 Betten im Heilbad Bad Karlshafen steht menschliche Wärme an erster Stelle. Mehr als 200 Mitarbeiter tragen jeden Tag dazu bei, dass sich die Patienten der Fachklinik für Orthopädie, Neuro­logie, Geriatrie und Rehabilitation und die bis zu 92 Bewohner im angebundenen Seniorenwohnsitz wohlfühlen. Wärme spielt aber auch aus technischer Sicht eine große Rolle, denn die Gebäude müssen zuverlässig beheizt und mit Warmwasser versorgt werden. Um die laufenden Energiekosten zu senken, haben sich die Klinikbetreiber für eine Modernisierung der 40 Jahre alten Heizungs­anlage entschieden.

Die Rehaklinik Carolinum in Bad Karlshafen aus der Ferne.
Quelle: Greta Peukert
In der idyllisch gelegenen Rehaklinik Carolinum im Heilbad Bad Karlshafen wurde das komplette Heizsystem erneuert.

Während der Modernisierung musste stets Wärme bereitgestellt werden. Eine große Herausforderung, die das Team aus mehreren Projektpartnern erfolgreich bewältigt hat: Das Kasseler Energieversorgungsunternehmen EAM plante das System gemeinsam mit den Buderus-Niederlassungen Kassel und Goslar sowie mit Buderus-Experten für das Projektgeschäft und ließ es von einem Fachbetrieb installieren. EAM ist Investor und Eigentümer der Anlage, die Rehaklinik Carolinum ist Pächter und Betreiber.

Das Projekt-Team der Rehaklinik Carolinum.
Quelle: Felix Krumbholz
Gelungenes Projekt, kompetentes Team (v.l.): Gesamtprojektleiter Uwe Werner von der EAM, Manfred Schäfer (Rehaklinik Carolinum), Kevin Lüddecke (Buderus), Stefan Urban (technischer Projektleiter bei der EAM), Dieter Tisiotti, Rico Müller und Marcus Rudolf (alle Buderus)

In knapp dreieinhalb Monaten war die alte Anlage demontiert, die neue Heiztechnik installiert und in Betrieb genommen. Die Komponenten wurden blockweise montiert, sodass stets Wärme bereitstand. Anstelle von zwei alten Gas-Heizkesseln mit 1.600 und 2.600 kW sind jetzt ein Erdgas-Blockheizkraftwerk (BHKW) und zwei Niedertemperaturkessel im Einsatz.

Ein BHKW-Kompaktmodul Buderus-"Loganova EN140" mit einer elektrischen Leistung von 140 kW und einer thermischen Leistung von 212 kW erzeugt jährlich rund 815 MWh Strom für die Haustechnik und stellt 1.500 MWh an Wärme für Warmwasser und Heizung bereit. Die bei der Stromerzeugung entstehende Abwärme wird dabei zum Heizen und zum Erwärmen des Trinkwassers eingesetzt und der Brennstoff Erdgas so gleich doppelt genutzt.

Aufgrund dieser Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) erreicht das BHKW, nach Angabe des Herstellers, eine Gesamteffizienz von 91,7 Prozent. Je länger die Laufzeit des Blockheizkraftwerks, desto besser für den Betreiber: Ist es in Betrieb, kann die Klinik den selbst erzeugten Strom nutzen und muss weniger Strom vom Energieversorger beziehen.

Zwei Buderus-Niedertemperaturkessel "Logano S825" mit einer Leistung von je 1.350 kW unterstützen das BHKW in Spitzenlastzeiten bei der Wärmeversorgung. Auch der "Logano S825" arbeitet schadstoffarm, denn er ist in Dreizug-Bauweise im Gegenstrom-Wärmeübertragerprinzip aufgebaut.

Zwei Niedertemperaturkessel und ein Blockheizkraftwerk in einem Heizungskeller.
Quelle: Felix Krumbholz
Zwei Niedertemperaturkessel (links) unterstützen das BHKW (rechts) in Spitzenlastzeiten bei der Warmwasserbereitung.

Die Heizgase strömen durch drei wassergekühlte Züge: zuerst durch die Brennkammer, dann durch den zweiten Zug, eine doppelreihige erste Nachschaltheizfläche, und schließlich den dritten Zug, eine weitere Nachschaltheizfläche. Dadurch bleiben die Gase kürzer in der heißesten Zone, die Flammen werden gekühlt und es entsteht weniger Stickoxid.

Unterhalb des Rücklaufstutzens ist ein Wasserleitelement eingebaut. An diesem erzeugt der Rücklauf durch seine Geschwindigkeit eine Injektorwirkung, sodass das wärmere Kesselwasser zuströmt und sich mit dem kälteren Rücklauf­wasser mischt. Durch dieses gezielte Einspeisen des Rücklaufs wird der gesamte Kesselquerschnitt durchströmt. Das trägt zu einem trockenen und sicheren Heiz­betrieb mit einer Mindestrücklauftemperatur von nur 50 °C bei.

Hydraulikinstallation im Baukastenprinzip

Die hydraulische Installation erfolgte im Baukastenprinzip mit dem "Master Energy Control – Hydraulik System Module" oder kurz "MEC HSM". Dabei handelt es sich um ein montagefreundliches, modular aufgebautes Energie- und Speichermanagement für Heizungsanlagen bis 4,5 MW, beispielsweise in Mehrfamilienhäusern, öffentlichen Gebäuden oder Gewerbe- und Industriebauten.

Der Hydraulikbaukasten besteht aus Heizkreis-, Unterverteilungs- und Systemmodulen sowie Warmwassermodulen und eignet sich für konventionelle, bivalente und multivalente Systeme. Pumpen, Ventile, Fühler und alle weiteren wichtigen Komponenten sind bereits verbaut und im Klemmkasten vorverdrahtet. Mit den vorgefertigten, nach EnEV gedämmten Hydraulikmodulen ging der Umbau deshalb sehr schnell.

Im Carolinum wurden sechs Module für gemischte und drei für ungemischte Heizkreise installiert. Hinzu kamen Hydraulik­module für die Integration der Pufferspeicher und zur Trinkwassererwärmung. Das Warmwassermodul mit einer Zapfleistung von 180 l/min mit 60 °C ­benötigt eine Puffertemperatur von nur 65 °C. Dieses erwärmt das Trinkwasser hygienisch im Durchflussprinzip.

Weil die "MEC HSM" vorverdrahtet sind, mussten die Modul-Klemmkästen nur als Ganzes jeweils elektrisch an das ­Regelgerät an­geschlossen werden. "MEC HSM" bindet Wärme­erzeuger optimal ein und trägt so dazu bei, Kesseltakt- sowie -ausschalt­zeiten zu minimieren und die Laufzeit des Block­heizkraftwerks zu verlängern. Das ermöglicht eine homogene Betriebsweise des Heizsystems und hilft, Energiekosten zu senken.

Großvolumige Pufferspeicher

Das System wird ergänzt durch einen Hochtemperatur- und einen Niedertemperatur-Pufferspeicher mit je 5.000 l Fassungsvermögen. "Wir haben hier ein durchdachtes System, das mit abgestimmter Regelungstechnik seine Stärke ausspielt", so Rico Müller, Produktmanager für hydraulische und regelungstechnische Systemlösungen bei Buderus. So sind alle Verbraucher entweder dem Hoch- (Trinkwassererwärmung) oder Niedertemperaturbereich (Heizung) zugeordnet und werden über die entsprechenden Pufferspeicher und Heizkessel bedarfsgerecht beliefert.

Das BHKW versorgt nahezu vollständig den Hochtemperaturbereich mit einer konstanten Vorlauftemperatur von 80 bis 90 °C. Erst ab einem definierten Ladezustand wird ein Ventil umgeschaltet und das BHKW lädt den Niedertemperatur-Pufferspeicher – nur, wenn auch dieser vollständig be­laden ist, schaltet sich das Blockheiz­kraftwerk ab.

Sollte das BHKW nicht ausreichend Wärme bereitstellen oder aufgrund einer Wartung nicht verfügbar sein, können die Kessel einen Teil des Hochtemperatur-Pufferspeichers mit Wärme beliefern. Für die Einhaltung der Schichtung in beiden Pufferspeichern wird der Rücklauf aus dem Warmwassermodul temperatursensibel entweder in den Niedertemperatur- oder den Hochtemperatur-Pufferspeicher eingespeist. Speziell für diese Aufgaben wurde das "MEC HSM PMM" (Puffermanagement-Modul) eingesetzt. Heizflächen mit einer Auslegungstemperatur von 80/60 °C (Vorlauf/Rücklauf) verteilen die Wärme im Krankenhaus.

Schema des
Quelle: Buderus
"MEC HSM"-Pufferbypass-Modul, Pufferspeicherlade-Modul sowie weitere Module für gemischte Heizkreise (v.l., Abb. teils ohne werkseitige Wärmedämmung).

Nicht zuletzt wurde im Carolinum auch an eine komfortable Anlagenüberwachung und -steuerung gedacht. So hat die EAM das Heizsystem online über ein Energiemanagementportal im Blick, das den Energieverbrauch exakt erfasst und dokumentiert. Im Falle einer Störung ist das Unternehmen sofort informiert und kann umgehend eingreifen. Zudem analysiert die EAM laufend die Verbrauchsdaten und berät bei möglichen Einsparmaßnahmen.

Schema des Energiemanagementportals der Rehaklinik Carolinum.
Quelle: Buderus
Im Energiemanagementportal lassen sich alle Werte des Heizsystems überprüfen.

Fazit

Mit der termingerechten Modernisierung und dem Ergebnis sind die Betreiber rundum zufrieden. Die Rehaklinik und der Seniorenwohnsitz sind nun mit zukunftssicherer Heiztechnik ausgestattet. Das Blockheizkraftwerk deckt bis zu 80 Prozent des Strombedarfs für die Fachklinik.

Durch das Zusammenspiel mit den beiden Niedertemperaturkesseln und dem Warmwassermodul können sich ­Bewohner und Patienten jederzeit auf Wohlfühlwärme und hygienisch einwandfreies Trinkwasser verlassen – und die Klinik darauf, dass die Energiekosten deutlich sinken sowie jährlich rund 363 t weniger CO2 ausgestoßen werden.

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