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Altes Schloss mit neuer Technik

Mini-BHKWs in Kombination mit einem Spitzenlastkessel sorgen für behagliches Klima

Der Heizraum präsentierte sich vor der Sanierung unübersichtlich und von Provisorien geprägt. Bild: Dr. Sixtus Lampl

Vaillant-Vertriebsingenieur Georg Rehm (l.), SHK-Unternehmer Stefan Gerold (Mitte) und Schlossherr Dr. Sixtus Lampl im Gespräch zu den Anlagendetails der neuen Heizzentrale.

Die knapp 90 Jahre alte Zollingerhalle hat durch ihre spezielle Dachkonstruktion den Status eines technischen Denkmals.

Zur Wärmebevorratung und Warmwasserbereitung dienen ein Multifunktionsspeicher und ein Pufferspeicher mit je 1000 l Volumen.

Im Heizraum sind noch Teile des um das Jahr 1200 erstellten Mauerwerks zu sehen.

 

Mehr als zwei Jahrzehnte lang suchte der Eigentümer von Schloss Valley ein wirtschaftliches, sicheres und komfortables System zur Wärmeerzeugung. Erst mit Scheitholz, dann mit Flüssiggas allein sowie kombiniert mit Hackschnitzeln. Doch keines der Konzepte wurde den Anforderungen des Objektes gerecht. Bei der Installation der Heizungsverteilung in einem Erweiterungsbau wurde 2010 auch die Wärmeerzeugung erneuert. Die Entscheidung fiel zugunsten eines erdgasbetriebenen Mini-BHKWs in Kombination mit einem Spitzenlastkessel.

Das in Valley installierte Mini-BHKW wird wärmegeführt betrieben. Aufgrund der Größe des Anwesens und der Art der Nutzung bot sich die Möglichkeit des nahezu ganzjährigen Betriebs an. Daraus resultiert ein entsprechend hoher Stromertrag. Er ist ausreichend, um mehr als 90% des Strombedarfs des Anwesens zu decken. Beim Umbau der Heizungszentrale erwies sich die komplexe Anordnung des ständig erweiterten Objekts als Herausforderung für den Heizungsbauer.

Umfassende Sanierung der Heizungsanlage
Mit der Installation der Heizungsanlage im Anbau wurde der SHK-Betrieb Gerold aus Bad Wiessee betraut. Bei der ersten Projektaufnahme offenbarte die bestehende Heizungszentrale jedoch derart eklatante Schwächen, dass hier eine umfangreiche Sanierung erfolgen musste. Über 23 Jahre hinweg war der Schlossherr bei der Wärmeerzeugung Kompromisse eingegangen. Anfangs wurde das Haupthaus über einen mit Scheitholz befeuerten Konvektionsofen beheizt. Später dann mit einer zentralen Warmwasserheizung, die analog mit der Einbindung der Erweiterungsbauten angepasst wurde. Als Wärmeerzeuger dienten erst ein Flüssiggas- und dann ein mit Hackschnitzel befeuerter Feststoffkessel. Innerhalb von 23 Jahren kam es dabei mehrfach zu Störungen bei der Brennstoffbeschickung und zum Austausch des Erzeugers. Die Heizzentrale war ein Spiegel dieser wechselhaften Anlagentechnik. Angesichts etlicher provisorisch verlegter Leitungen sowie einem Mix aus intakten und stillgelegten Anlagenteilen musste umfassend saniert werden.
Zentraler Punkt war es hier also, ein Konzept zur Wärmeerzeugung zu finden, das flexibel in der Leistung ist, dauerhaft funktioniert, wirtschaftlich betrieben werden kann und dessen Bedienung für die Nutzer beherrschbar ist. Thomas Gerold, Seniorchef des Installations-Unternehmens, schlug eine Kombination aus Mini-BHKW und Spitzenlastkessel vor, die mit Erdgas betrieben werden sollte. Insbesondere deshalb, weil der Betrieb des Orgelzentrums einen hohen Strombedarf verursacht. Der selbst erzeugte Strom lässt sich daher weitestgehend im Objekt nutzen. Das war letztendlich ausschlaggebend für die Realisierung des Konzepts.

Kombination von Mini-BHKW und Brennwertkessel
Stefan Gerold, der Sohn des Inhabers, erstellte zuerst eine Standardplanung. Eine unbekannte Größe hierbei war der tatsächliche Wärmebedarf. Einerseits wechselte er ständig durch die dynamischen Veränderungen im Objekt. Zum anderen wurde er noch nie wirklich ermittelt. Überdies gibt es keine gesicherten Kenntnisse über die Wärmeverteilung und die Gesamtanlage als solche. Zusätzlich beinhaltet das Anwesen noch ein Schwimmbad. Ursprünglich sollte das Becken den alten Wärmeerzeugern als Wärmespeicher dienen, heute wird es aber für therapeutische Zwecke genutzt. Auch die hier benötigte Wärme sollte die neue Anlage liefern.
Aufgrund dieser Konstellation orientierte sich der Fachhandwerker kurzerhand an der kombinierten Kesselleistung der vorherigen Wärmeerzeuger. Die Hackschnitzelanlage hatte eine Maximalleis­tung von 100 kW, der Flüssiggas-Kessel 58 kW. Als primäre Wärmeerzeuger sah das Unternehmen daher zwei „ecoVIT“-Gas-Brennwertkessel mit jeweils 65 kW Leistung vor. Zusätzlich sollten etwa 15% des Wärmebedarfs von einem „ecoPOWER 4.7“-Mini-BHKW erzeugt werden, das bis zu 12,5 kW thermische und 4,7 kW elektrische Leistung liefert. Auf eine Anregung des Seniorchefs hin wurde jedoch nur einer der Gas-Brennwertkessel installiert und die Anschlüsse für den zweiten lediglich vorgesehen. Damit reduzierte sich die Heizleistung auf 77,5 kW.
Im Gegenzug erhöhten sich dafür die Vollbetriebsstunden des Mini-BHKWs. Ziel war es, das Gerät auf Höhe des maximalen Stromertrages zu betreiben. Für Schlossbesitzer Lampl die ideale Lösung, weil er seinen selbstproduzierten Strom zu 85% für sein Orgelzentrum verwendet. Während der Übergangszeiten im Herbst und Frühjahr wird der komplette Wärmebedarf durch die kombinierte Strom- und Wärmeerzeugung gedeckt. Hochgerechnet auf das ganze Jahr erzeugt das Mini-BHKW somit etwa 26% des Wärmebedarfs.

Heterogene Wärmeverteilung
Die nächsten zu lösenden Probleme waren die Wärmeverteilung und die hydraulischen Eigenheiten der bestehenden Anlage. Hier erschwerte die Anordnung der Gebäude, der Mix der Wärmeübertragung sowie die teils nicht bekannte Leitungsführung die Neugestaltung der Heizzentrale. Insgesamt gehen drei Hauptkreise vom Kesselhaus ab. Dazu kommt noch eine Nebenverteilung für die Zollingerhalle (1923 erbaute Sägewerkshalle benannt nach ihrem Konstrukteur) sowie ein Kreis für das Schwimmbad.
Die Wärmeübertragung in den Bauteilen ist uneinheitlich. Sie beinhaltet ein Lüftungsregister, konventionelle Heizkörper und Flächenheizungssysteme in Boden und Wand. Sowohl in Teilen des Hauptgebäudes als auch in der Zollingerhalle ist überdies eine spezielle Wandheizung für altes Mauerwerk installiert. Sixtus ­Lampl hatte sie zu seinen Zeiten als Oberkonservator selbst empfohlen, und sie wurde in vielen alten Objekten angewendet. Sie soll für eine ausreichende Raumtemperierung sorgen und gleichzeitig die alten Mauern vor Feuchteschäden bewahren. Dazu sind in etwa 30, 90 und 150 cm Höhe in den Außenmauern 15 mm Kupferrohre unter Putz verlegt. Sie liefern ausreichend direkte Wärmestrahlung und schaffen für die Besucher ein akzeptables Wärmeempfinden. Gleichzeitig lässt sich die Temperierung der zum Teil sehr hohen Räume (die Zollingerhalle ist 8,25 m hoch) auf einem Niveau um 18°C halten. Überdies ergaben sich aus der Warmwasserbereitung besondere Anforderungen: Im Normalbetrieb entspricht der Warmwasserverbrauch des Anwesens dem eines großen Haushaltes. Allerdings ergeben sich bei Konzerten oder Führungen Bedarfsspitzen.

Zwei Speichertypen mit zentraler Regelung
Gerold entschied sich für die Installation zweier Pufferspeicher mit einem Volumen von jeweils 1000l. Speicher eins enthält die größte Wärmemenge und hat das höhere Temperaturniveau. Er ist ein Multifunktionsspeicher mit innen liegendem Wärmeübertrager zur Warmwasserbereitung im Durchlaufprinzip. Der Übertrager ist so dimensioniert, dass bei einer Aufheiztemperatur von 65°C NL-Zahlen von 5 bis 10 erreicht werden können. Der Multifunktionsspeicher ist nach dem Tichelmann-Prinzip mit dem zweiten Pufferspeicher seriell gekoppelt. Abhängig vom Temperaturniveau der Wärmeabgabe (Heizkörper oder Flächenheizung) erfolgt die Entnahme für die Heizkreise aus beiden Speichern. Zur optimalen Brennwertnutzung ist der Rücklauf im Kesselkreis am kälteren Pufferspeicher angeschlossen.
Eine zentrale Regelung neu aufzubauen war schlichtweg zu teuer. Stattdessen wurden Standardprodukte des Remscheider Heiztechnikspezialisten Vaillant kombiniert. Die Mischer der Heizkreise erhielten Mischermodule des Typs „VR 60/3“. Damit lassen sich jeweils bis zu zwei Heizkreise regeln. Diese sind auf einen „calorMATIC 630/3“-Regler aufgeschaltet. Parallel dazu erfolgte der Einbau von Hocheffizienzpumpen. Der hydraulische Abgleich ließ sich allerdings nur durch Ausmitteln realisieren. Ausgehend von der maximalen Förderleis­tung wurde die optimale Kennlinie stufenweise einreguliert.

Leitungen vier Wochen gespült
Die Neubefüllung der Heizungsanlage war ebenfalls eine besondere Herausforderung. Das ausführende Unternehmen setzt bei der Heizung grundsätzlich auf vollentsalztes Wasser gemäß VDI 2035. Dies ist auch vom Hersteller gefordert. Stefan Gerolds Problem im Alten Schloss Valley: „Wie kann ich sicherstellen, dass das gesamte Leitungsnetz frei ist von altem Heizungswasser?“ Die hier angewandte Lösung klingt simpel, ist aber sicher nicht alltäglich: Gerold bediente sich der Querspülung. Dazu wurde vollentsalztes Wasser über den Rücklauf des Mini-BHKWs eingespeist und am entlegensten Punkt des Leitungssystems das austretende Heizungswasser ins Freie geleitet. Bei einem Volumenstrom von etwa 270 l/h lief die Querspülung vier Wochen lang. Dabei kontrollierte Gerold permanent den pH-Wert und den Salzgehalt, bis sich die gewünschten Werte einstellten.

Energiekosten um 7800 Euro reduziert
Die Anlage ist seit Dezember 2010 vollständig in Betrieb. Während der Übergangszeit (bis ca. 5°C Außentemperatur) erwies sich die thermische Leistung des Mini-BHKWs als ausreichend für die komplette Wärmeerzeugung. Inklusive des Test- und Inbetriebnahmezeitraums kommt es bis jetzt auf rund 4400 Betriebsstunden. Dabei hat es über 20000 kWh Strom produziert. Gegenüber der Altanlage erwartet Sixtus Lampl um 50% geringere Kosten für den reduzierten Strombezug.
Zuvor gehörte die Förderanlage des Hackschnitzelkessels zu den größten Stromverbrauchern. Nach einer von Georg Rehm, dem regionalen Ansprechpartner von Vaillant, erstellten Berechnung spart der Schlossherr durch die kombinierte Strom- und Wärmeerzeugung jährlich rund 7800 Euro. Darin enthalten sind knapp 2000 Euro KWK-Bonus. Der größte Einsparungsposten resultiert aus dem selbst genutzten Strom. Die Kalkulation legt zugrunde, dass das Mini-BHKW jährlich über 38.000 kWh Strom erzeugt. Etwa 32000 kWh werden direkt verwendet, der Rest verkauft.
Die alte Hackschnitzelheizung arbeitete laut Lampl rund um die Uhr unter Volllast, wobei sie jährlich etwa 300 m³ Brennstoff verfeuerte. Trotz der zusätzlichen Wärmeversorgung des neuen Anbaus reichte die auf 77,5 kW begrenzte thermische Leistung auch in der kältesten Zeit aus. Dies ist auch der fortschreitenden energetischen Sanierung der Bausubstanz zu verdanken. Aktuell ersetzt Sixtus Lampl die rund 90 Fenster und zehn Fenstertüren des alten Schlosses. In Zusammenarbeit mit der Fraunhofer Gesellschaft für Bauphysik und im Rahmen eines Forschungsprojektes der Landesstelle für die nicht staatlichen Museen Bayerns werden die 1987 nachgebauten Eichenholzfensterstöcke durch Verbundglas in den Innenflügeln nachgerüstet. In Verbindung mit den Bleiverglasungen der Außenflügel, soll sich dadurch der Wärmedurchgang um 20% reduzieren.

Bilder, wenn nicht anders angegeben: Vaillant

www.vaillant.de

 


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