EDV heizt Gebäude

Vattenfall-Zentrale ist gelungenes Modernisierungsbeispiel in der Hamburger City Nord
Ende der 60er Jahre von dem dänischen Star-Architekten Arne Jacobsen entworfen, zählt die Firmenzentrale des Energieversorgers Vattenfall bis heute zu den architektonischen Highlights der Hamburger City Nord. Das Gebäude mit der weithin sichtbaren Glasfassade steht auf der Liste der "erkannten Denkmäler". Einer energetischen Modernisierung sind damit enge Grenzen gesetzt. Wie bei anderen Hochhäusern der City Nord auch, war eine Wärmedämmung des Hauses mit 13 Stockwerken und einer Geschossfläche von knapp 50.000 m² nur unter erschwerten Umständen möglich. Daher boten sich Wärmepumpen als effiziente Modernisierungslösung auf der Haustechnikseite an.

EDV heizt das Gebäude
In der Vattenfall-Zentrale besteht die meiste Zeit des Jahres über sowohl Heizwärmebedarf als auch Kühlbedarf. Dieser Kühlbedarf fällt dabei hauptsächlich in den EDV-Räumen des Rechenzentrums an. Bisher wurde die Kühlung über Fernkälte und die Heizung über Fernwärme gedeckt. Grundidee der neuen Wärmepumpenlösung war es, Wärme aus dem Kältenetz zur Kühlung der Rechnerkapazitäten ins Heizsystem zu übertragen und so einen Teil der Last innerhalb des Gebäudes zu verschieben. Zum Einsatz kamen dabei 2 Ochsner-Wärmepumpen vom Typ IWWT 400 ER2 mit einer Heizleistung von jeweils 360 kW. Die Wärmepumpen nutzen die Abwärme mit einer Quellentemperatur von 6 °C bis 16 °C und erzeugen eine Vorlauftemperatur von 35 °C bis 45°C.

Kein Planungs- oder Installationsunternehmen wollte die Verantwortung übernehmen
Die besondere Herausforderung lag bei den extrem engen Toleranzen der Temperaturen, die es einzuhalten galt:  auf der Kälteseite müssen Temperaturen zwischen 6°C und 7°C eingehalten werden, auf der anderen Seite muss Wärme auf dem Temperaturniveau zur Verfügung stehen, das die Heizkurve abhängig von der herrschenden Witterung fordert. Auf Lastschwankungen ist eine Reaktion des Systems ohne Verzögerungen erforderlich. Da kein Planungs- oder Installationsunternehmen die Verantwortung für die Planung und Funktion von Anlagenkonfiguration und Wärmepumpen übernehmen wollte, hat Ochsner diese Leistungen selbst erbracht. Die mit den Wärmepumpen verbundenen Anlagenteile wurden speziell für das Vattenfall-Projekt entwickelt.

Wärmepumpen mit stufenlos modulierbaren Turboverdichtern
Neben der komplexen Hydraulik und Regeltechnik über Mischkreise und drehzahlgeregelte Pumpen liegt die Lösung der anspruchsvollen Aufgabe vor allem in der eingesetzten Wärmepumpentechnik. Statt eines herkömmlichen Wärmepumpenverdichters werden in den Wärmepumpen Turboverdichter eingesetzt. Die Turboverdichter lassen sich stufenlos zwischen 16.000 und 48.000 Umdrehungen pro Minute regeln. Damit können diese ihre Leistung dem aktuellen Wärme- oder Kältebedarf viel exakter und schneller anpassen. Die Läufer der Turboverdichter sind magnetgelagert und laufen daher ohne Ölschmierung reibungslos, sehr leise und verschleißfrei. Durch die Kaskadenschaltung wird der Leistungsbereich noch zusätzlich erweitert. Die Kaskadenschaltung und die stufenlose Regelung der Turboverdichter ermöglicht den Einsatz deutlich kleinerer Pufferspeicher möglich. Im Einsatz ist je ein Speicher für Wärme und Kälte mit einem Fassungsvermögen von je 3.000 Litern. Wenn mehr Energie benötigt wird als die Wärmepumpe liefern kann, wird diese weiterhin über Fernwärme und –kälte abgedeckt. Die zwei baugleichen Ochsner Wärmepumpen des Typs IWWT 400 ER2 erreichen einen COP (Coefficient of Performance) von fünf, im Kältebetrieb eine EER (Energy Efficiency Ratio) von drei. Insgesamt erzeugt die Anlage also aus einer Kilowattstunde Strom acht Kilowattstunden Wärme und Kälte. Durch die hohe Effizienz der Anlage amortisiert sich die Investition in die Wärmepumpenanlage bereits nach rund 4 Jahren. Das Klima wird um mehr als 500 Tonnen CO2 pro Jahr entlastet.