Hallen effektiver heizen

Dezentrale Lösungen zum Heizen und Lüften sind bei Lager-, Fabrik- und Markthallen oft die erste Wahl. Mittels eines Kreislaufverbundsystems kann dazu die Wärme effektiv auf die Zuluft übertragen werden.

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Bei Lager-, Fabrik- und Markthallen sind dezentrale Lösungen zum Heizen und Lüften oft erste Wahl. Damit sie kostengünstig arbeiten, können sie mit Kreislaufverbundsystemen installiert werden. Dabei übergibt ein Wärmetauscher im Abluftkanal die thermische Energie aus der Abluft an einen Flüssigkeitskreislauf (Wasser-/Glykolgemisch), welcher die Wärme zum Mischluftgerät transportiert. Dort kann sie zum Vortemperieren der gefilterten Außenluft genutzt werden. Gegenüber Lösungen ohne eine Wärmerückgewinnung lässt sich dadurch ein Großteil an Energie - somit Heizkosten und CO2-Emissionen - einsparen.

Ein Beispiel für die Installation eines solchen Systems liefert der neue Hellweg-Baumarkt im Dortmunder Ortsteil Kley. Für ein bedarfsgerechtes Lüften und Heizen wurden dort mit dem "GEA MAXX Ergo"-System diverse Geräte der GEA Happel Klimatechnik GmbH installiert. Es kombiniert die Mischluftgeräte "GEA MultiMAXX" und die Dachventilatoren "GEA RoofJETT" mit einem Kreislaufverbundsystem für die Wärmerückgewinnung. Bis zu etwa 70 % der Heizenergie können durch den Einsatz der Anlage zurückgewonnen werden.

Bei der Montage in der Halle wurden die Mischluftgeräte an der Hallenfront und die korrespondierenden Abluftventilatoren nahe der Rückwand platziert. So stellt sich ein von vorn nach hinten führender Luftstrom ein. Gerätezahl und -größe wurden so gewählt, dass nicht nur der Mindestluftwechsel gesichert ist, sondern darüber hinaus genügend Luftleistung für eine passive Kühlung der Halle in Sommernächten bereitsteht.

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Energiesparer: Das Mischluftgerät des Systems "GEA MAXX Ergo" nutzt die Wärme aus dem Abluftstrom zum Heizen. Nur wenn diese nicht aus­reicht, um die gewünschte Hallentemperatur zu erreichen, öffnen sich die Ventile des Heizregisters.

Der Abluftstrom wird mittels Frequenzumformer exakt mit der eingebrachten Luftmenge synchronisiert.

In der Hallenmitte hängen Umluftgeräte unter dem Dach. Sie dienen dazu, das Temperaturniveau in der Halle zu stabilisieren und die Wärme gleichmäßig zu verteilen - auch für den Fall, dass diese nicht aktiv heizen. Damit wirken sie der unerwünschten Temperaturschichtung entgegen.

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Tür- und Torluftschleier verhindern Kaltlufteinfall
Am Lagertor, dem Haupteingang und dem Durchgang zur Freifläche des Gartenmarkts sorgen Luftschleiergeräte dafür, dass Hallenluft und Außenluft bestmöglich getrennt bleiben. Während an den Besuchertüren dazu Türluftschleier installiert sind (für eine Öffnungshöhe bis 3 m) schirmt am Hallentor eine Torluftheizung gegen den Kaltlufteinfall ab. Bei der Torluftheizung sind mehrere Lufterhitzer in einer Reihe montiert, die auch bei Öffnungshöhen bis 4 m Höhe noch wirkungsvoll arbeiten und somit die Wärme effektiv in der Halle halten.

Der Türluftschleier "GEA Viento" über dem Ausgang schirmt die Außenluft ab und verhindert somit einen Kälteeinfall.

"Um alle Bereiche des Marktes optimal zu belüften und zu beheizen, ist die Fläche regelungstechnisch unterteilt", sagt Werner ­Göddeke, der das Projekt bei der Zilisch Sanitär- und Heizungstechnik GmbH + Co. KG, Ahaus, verantwortete. Göddeke spielt damit auf die Unterteilung des Regelungssystems an. Die busbasierte Regelung - "GEA MATRIX" - bindet alle GEA-Geräte ein und kommuniziert über eine bis zu 600 m lange, zweiadrige Leitung.

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Ein Bediengerät für mehrere Gerätegruppen
Im neuen Hellweg-Markt sind vier Netzwerke eingerichtet: Eins ist zuständig für den Gartenmarkt mit seinen zwei Temperaturzonen. In der "Warmhalle", die an den Baumarktbereich angrenzt, ist die Solltemperatur identisch mit der im Baumarkt. In der "Kalthalle" hingegen, die zwischen der Warmhalle und der Freifläche liegt, dürfen es 5 K weniger sein. Die anderen Regelungsnetzwerke sind dem Bau- und Zoomarkt zugeordnet. "Hier herrschen zwar dieselben Vorgaben für die Hallentemperatur, aber trotzdem sind mehrere Netzwerke installiert, um die Leitungswege und -längen zu optimieren", erklärt ­Göddeke. Darüber hinaus macht der Projektleiter auf einige Raffinessen der neuen Regelungsgeräte aufmerksam: "Zum Beispiel kann man an einem einzigen Bediengerät nun Vorgaben für bis zu 16 Gruppen im Netzwerk machen." Dazu lassen sich u. a. am Bediengerät die Schaltuhr programmieren, der Mindestluftwechsel vorgeben oder die Temperaturregelung einstellen. Alternativ können die Einstellungen - wie auch die Konfiguration des Regelungsnetzwerkes - am PC vorgenommen werden, was insbesondere die Eingabe von komplexeren Vorgaben erleichtere, so Göddeke. "Eine weitere Neuerung des Systems ist, dass die Zu- und Abluftströme sich automatisch aufeinander abstimmen", ergänzt der Projektleiter. Der Grund: Die installierten Mischluftgeräte verfügen über ein dreistufiges Gebläse und eine stufenlos einstellbare Mischluftklappe, die ein gleitendes Anpassen des Frischluftanteils ermöglicht. Der zugeordnete Ablüfter sorgt mit seinem stufenlos regelbaren Ventilator für die Balance. So kann die Außenluftmenge zwischen 0 % (Wochenendbetrieb) und 100 % (z. B. zur Nachtauskühlung) variieren. Dies erledigt die Regelung auf Basis der angeschlossenen Fühler und des Uhrenmoduls vollautomatisch. Während der Publikumszeiten ist gewährleistet, dass mindestens die für Verkaufsräume nötige Menge an Zuluft einströmt. In diesem Fall sind die Mischluftklappen etwa zu 25 % geöffnet.

Abluftmanagement und mehr: Das Regelungssystem sorgt für das Einhalten der vorgegebenen Temperaturen und synchronisiert die Zu- und Abluftmenge. Über spezielle Module lassen sich externe Geräte wie Pumpen und Fühler einbinden.

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Frequenzumformer für effektives Luftmanagement
Arbeiten die Abluftventilatoren stufenweise, muss die Regelung die Drehzahlstufen so wählen, dass in der Summe die optimale Luftmenge transportiert wird. Dabei kann es vorkommen, dass zum Beispiel einige Ablüfter mit Stufe 1 laufen, andere auf Gebläsestufe 2. Das erlaubt zwar eine gute Abstimmung von Ab- und Zuluftmenge, verhindert aber den geräuschoptimierten Betrieb. Umgekehrt ist bei einer geräuschoptimierten Einstellung nicht zuverlässig gegeben, dass die Luftvolumina synchronisiert sind. Dieser Situation wirken die Ablüfter mit Frequenzumfomer entgegen, da sich die Abluftmenge exakt und zugleich geräuschoptimiert einstellen läst. Das mag in einem Industriegebiet weniger wichtig sein, bei gemischt genutzten Gebieten ist dies jedoch ein klarer Vorteil: Für die Anwohner stellt sich ein geräuschärmerer Gerätebetrieb ein. Und auch gering frequentierte Verkaufsräume, wie in Autohäusern, profitieren von dem leisen Arbeitsgeräusch.

Heizkostenersparnis von über einem Drittel erwartet

Das Regelungssystem managt automatisch die Energierückgewinnung. Bei der beschriebenen Installation ist je ein Mischluftgerät mit einem Ablüfter über den Flüssigkeitskreislauf verbunden. Im Sommer, wenn möglichst viel Wärme abzuführen ist, wird er abgeschaltet. Im Heizbetrieb stellt die Regelung die Ventile im Kreislaufverbundsystem so, dass am Wärmetauscher des Mischluftgeräts (er befindet sich auf dem Hallendach) die zum Erreichen der vorgegebenen Solltemperatur notwendige Wärmeenergie bereitgestellt wird. Reicht die über die Abluft zurückgewonnene Wärme nicht aus, bringt der am Heizkreis angeschlossene (innenliegende) Wärmetauscher die vorkonditionierte Luft auf die geforderte Zulufttemperatur.

"Da wir die Geräte erst im Frühling eingebaut haben und der Markt im Mai eröffnete, liegen noch keine Erfahrungen mit der Energierückgewinnung vor", sagt Göddeke. Aber er ist sich sicher, dass im Mittel mehr als ein Drittel Heizenergie gespart werden kann. Für den Hallenbetreiber bedeutet dies eine Amortisation der Mehrkosten binnen weniger Jahre und dazu die Gewissheit, den eigenen Umweltansprüchen und ebenso den künftigen Gesetzen und Regelungen zu entsprechen, lautet das abschließende Fazit des Projektleiters.

Bilder: GEA Happel Klimatechnik GmbH, Herne
www.gea-happel.de