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Prozesswärme zum Heizen nutzen

Außenanlagen der Gebäudeklimatisierung

Auf dem Dach des Werksgebäudes befindet sich neben den City Multi-Außengeräten für das R2-System auch die Mr. Slim 4er-Kaskade mit Zubadan Inverter für die raumlufttechnische Anlage. (Copyright: Mitsubishi Electric)

Bei industriellen Fertigungsprozessen entsteht Abwärme, die oft ungenutzt an die Umwelt abgegeben wird. Die SERO GmbH, die elektronische Baugruppen fertigt und Leiterplatten bestückt, nutzt in ihrem Neubau die Prozesswärme aus der Produktion im Erdgeschoss, um ihre Büro- und Verwaltungsflächen im Obergeschoss zu beheizen. Möglich wird dies durch intelligente Gebäudetechnik mit einer Anlage zum simultanen Heizen und Kühlen mit Wärmerückgewinnung, ergänzt durch eine raumlufttechnische Anlage, bei der die Frischluft mit Hilfe von Klimaaußengeräten und Wärmetauscherregister in der Lüftungsanlage vorkonditioniert wird.

Die Hauptlast der Produktionswärme wird über ein VRF-R2-System von Mitsubishi Electric abgeführt. Beide Stockwerke werden mit jeweils zehn 4-Wege-Klimadeckenkassetten gekühlt. Jedes Innengerät verfügt über eine Kälteleistung von 10 kW, als Außengeräte stehen vier Außeneinheiten in unterschiedlichen Leistungsstufen auf dem Dach der Produktionshalle.

Verwaltung komplett mit Abwärme beheizt

In zwei zentralen Kältemittelverteilern (BC-Controller) findet die Phasentrennung des verwendeten Kältemittels zwischen Innen- und Außengeräten statt. In diesen BC-Controllern wird die überschüssige Wärmeenergie je nach Anforderung zu einer von sechs Wasserwärmetauscher-Einheiten geleitet. Dort wird die Wärmeenergie vom Kältemittel über einen Wärmetauscher auf das Heizungswasser übertragen und in einen Pufferspeicher transportiert. Eine Fußbodenheizung in den Büroräumen nutzt die Wärmeenergie zum Heizen. Die Klimadeckenkassetten in den Büroräumen sind wie die in der Werkshalle in das R2-System eingebunden und tragen zur Wärmerückgewinnung und zur Energiekostenersparnis bei. Sie kühlen die Räume im Sommer, können sie bei Bedarf aber auch mit beheizen.

„In diesen neuen Gebäudeabschnitten konnte auf einen Wärmeerzeuger auf der Basis fossiler Energieträger vollends verzichtet werden. Die Wärmeleistung aus der Produktion reicht aus, um den gesamten Verwaltungstrakt inklusive des Empfangsbereichs, des Showrooms und eines Besprechungsraumes mit Wärme zu versorgen“, erklärt Gary Metzger, Geschäftsführer der Metzger Kälte-Klimatechnik GmbH. Im Sommer, wenn die Wärme nicht benötigt wird, weil kein Heizbetrieb stattfindet, wird die überschüssige Wärme kontrolliert abgeführt.

Bedient wird die Klimaanlage in den Räumen der Verwaltung über Kabelfernbedienungen. Die Innengeräte in der Werkshalle und der Qualitätssicherung sind pro Stockwerk als Gruppe zusammengefasst und werden ebenfalls über Kabelfernbedienungen gesteuert. Darüber hinaus ist die gesamte Klimaanlage in eine Systemfernbedienung integriert, mit der der Haustechniker alle Endgeräte zentral über einen PC überwachen und steuern kann.

Kälte- und Wärmeerzeugung für Lüftungsanlage

Die Produktionshallen werden permanent mit Frischluft versorgt. Dafür sind in beiden Stockwerken Lüftungskanäle mit Ausblas- und Absauggitter installiert. Die zentrale Lüftungsanlage führt verbrauchte Luft ab und frische, je nach Bedarf vorgeheizte oder gekühlte Außenluft zu. Das Wärmeregister der Lüftungsanlage wird von vier Split-Klimageräten der Mr. Slim Serie von Mitsubishi Electric versorgt. Die Außeneinheiten bilden eine Vierer-Kaskade, die gegenüber einem Einzelgerät mit größerer Leistung mehrere Vorteile bietet. „Durch die Kaskadierung können die vier Einheiten gleichzeitig im Teillastbetrieb arbeiten. Das ist effizienter als ein Modul im Volllastbetrieb arbeiten zu lassen, während die anderen sich im Stand-by-Modus befinden“, erläutert Metzger.

Die Einheiten werden so geregelt, dass sie gemeinsam die benötigte Leistung erbringen. Dabei errechnet eine spezielle Regelung in Abhängigkeit der Leistungsaufnahme der Außengeräte, der momentanen Heiz- und Kühlleistung und der Außentemperatur den maximal erreichbaren Coeffecient of Performance (COP) oder den Energy Efficient Ratio (EER) und steuert die Anlage entsprechend. Ein Nebeneffekt dieser Regelung ist, dass alle vier Geräte gleichmäßig genutzt werden. Zudem ergibt sich durch die Redundanzfunktion vor allem bei großen Objekten ein Sicherheitsaspekt.

Um die Wärmeversorgung auch bei Minusgraden sicherzustellen, sind die Außengeräte mit Zubadan Inverter-Technologie ausgestattet. Sie verfügen über eine optimierte Abtaufunktion und arbeiten auch noch bei sehr tiefen Außentemperaturen. Auch bei der Lüftungsanlage bestehen die Vorteile darin, die Anforderungen Kühlen/Heizen mit nur einer Gerätetechnologie und auf sehr effiziente Weise umzusetzen. (SP)

Weitere Informationen: Mitsubishi Electric