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Optimale Auslegung, kurze Amortisation

3000-m²-Fitness-Park setzt auf multivalentes Wärmeerzeugungskonzept

Bis zu 450 Personen besuchen täglich Beyer’s Aktiv-Park in Zirndorf, Landkreis Fürth. Entsprechend hoch ist der Energieverbrauch: Vor der Modernisierung lag er bei etwa 40 000 l Heizöl und rund 200 000 kWh Strom pro Jahr.

Gunter Porlein führt die seit über 80 Jahren bestehende Porlein Haustechnik GmbH, Großhabersdorf, in der dritten Generation mit aktuell 10 Mitarbeitern.

Durch die Neu­ordnung der Wärmeerzeugung (Erdgas anstatt Heizöl) und den Einbau eines BHKWs spart der Betreiber des Fitness-Centers jährlich rund 8000 Euro an Heizkosten und etwa 40 % der bisherigen Stromkosten ein.

Die heizwasser­seitigen Pufferspeicher spielen eine wichtige Rolle zur Entkoppelung von Wärmeerzeugung und Wärmeabnahme. Sie sind ein wichtiges Instrument zur Verlängerung der BHKW-Laufzeit und zur Bereitstellung hoher Heizleistungen für die Frischwasserstation.

Die Wärme aus der bauseits bereits vorhandenen Solarthermie-Anlage wird zur Vorwärmung des Warmwassers genutzt. Die Nacherwärmung erfolgt über einen in Serie geschalteten Hygienespeicher mit Edelstahl-Wellrohr-Wärmeübertrager nach dem Durchlaufprinzip.

Der hohe Modulationsgrad des Gas-Brennwertheizkessels unterstützt das Speichermanagement, verlängert die BHKW-Laufzeit und sichert eine hohe Warmwasserleistung. Der Öl-Heizkessel geht nur bei Lastspitzen in Betrieb.

Hans Beyer: „Der Warmwasserbedarf in meinem Aktiv-Park ist die wichtigste Größe für die Dimensionierung des BHKWs.“

Christoph Süßenguth, Projektleiter Wolf Heiztechnik.

 

Durch den Einbau eines BHKWs sowie den Wechsel von Heizöl zu Erdgas spart das Fitness-Center Beyer’s Aktiv-Park in Zirndorf jährlich zwischen 10 000 und 12 000 Euro an Energiekosten. Im Zuge der Modernisierung der Wärmeerzeugung wurde auch die Trinkwassererwärmung von Vorratsspeicherung auf Frischwasserbereitung umgestellt. Aufgrund der durchdachten Logistik der Heizungsfachfirma Porlein sowie von Wolf als Lieferant und Projektbearbeiter konnten die Montagearbeiten im laufenden Betrieb erfolgen.

Hans und Theresia Beyer, Eigentümer und Betreiber des größten Fitness-Centers im Landkreis Fürth, sind zufrieden. Innerhalb von nur vier Monaten haben sie gemeinsam mit Gunter Porlein von der Porlein Haustechnik GmbH, Großhabersdorf, und dem Projektbearbeiter von Wolf Heiztechnik, Christoph Süßenguth, bei laufendem Betrieb die Wärmeerzeugung sowie die Trinkwassererwärmung für den rund 3000 m2 umfassenden Aktiv-Park auf den Stand der Technik gebracht. Anstatt weiterhin jährlich rund 40000 l Heizöl in Normaltemperatur-Heizkesseln zu verbrennen traf Hans Beyer die Grundsatzentscheidung, den Aktiv-Park an das städtische Erdgasnetz anzuschließen. Damit war der Weg frei für ein multivalentes Wärmeerzeugungskonzept, bestehend aus BHKW, Gas-Brennwertheizkessel, und – sicher ist sicher – einem Ölheizkessel für die Spitzenlast sowie als Reserve für eventuelle Erweiterungen.
Etwa vier Jahre lang prüfte Beyer mit seinem Hausmeister Norbert Holzinger alle möglichen Optionen, um die hohen Energiekosten langfristig zu senken. „Wir haben uns ähnliche Objekte mit Hackschnitzel-Heizkesseln, Gebäude mit Erdwärmesonden und Wärmepumpe, solche mit Luft/Wasser-Wärmepumpen angesehen und natürlich auch Anlagen mit BHKW bzw. Mini-KWK-Anlagen.“ Mit Bio­masse als Energieträger oder einer Wärmepumpe hätte Beyer nur die Wärmekos­ten in den Griff bekommen, nicht aber die Stromkosten. „Vor dem Hintergrund weiter steigender Stromkosten sowie dem ganzjährig konstant hohen Bedarf an Strom für Saunen, Lüftung, Pumpen und Beleuchtung erschien mir die Lösung aus BHKW, Gas-Brennwertheizkessel und modernem Öl-Heizkessel für mein Objekt als optimal, vor allem in Bezug auf die Investitionskosten“, sagt Beyer. Und weiter: „Erdgas hat mich auch deshalb überzeugt, weil es sauber ist, der Gasverbrauch monatlich abgerechnet wird und die Wartungskos­ten von Gas-Brennwertheizkesseln güns­tiger sind als die von Hackschnitzel-Heizkesseln oder von Wärmepumpen. Durch die vorhandenen Heizöltanks und den neuen Öl-Heizkessel für Spitzenlast beziehungsweise als Reserve steht meine Ener­gieversorgung jetzt auf zwei Beinen. Das ist ein sehr beruhigendes Gefühl.“
Beyer räumt ein, dass bei seiner Entscheidungsfindung pro Kraft-Wärme-Kopplung Gunter Porlein eine wichtige Rolle bei der fachlichen und wirtschaftlichen Einschätzung spielte. Porlein war es auch, der für seinen Kunden Beyer das für die Belange des Aktiv-Parks passende Aggregat aussuchte. „Ich entdeckte das BHKW-Modul von Wolf eher zufällig auf einer Fachmesse“, berichtet Porlein. „Nach meinen bisherigen Erfahrungen mit BHKWs erschien mir das GTK-Aggregat von Wolf/Kuntschar+Schlüter wie maßgeschneidert für die Modernisierung der Wärmeerzeugung bei Beyer’s Aktiv-Park.“ Für Porlein war es wichtig, nicht nur ein zur Nutzungsstruktur des Gebäudes passendes BHKW-Aggregat, sondern auch die dazugehörende planerische Unterstützung bei der Auslegung und Einbindung des BHKWs in das modernisierte Anlagenkonzept zu bekommen.
Bereits im Juni 2014 legte Wolf-Projektbearbeiter Christoph Süßenguth ein Angebot vor, das auf folgendem multifunktionalen Wärmekonzept beruht:

  • Ersatz der beiden bestehenden Ölheizkessel (2 x 170-200 kW Nennheizleis­tung) durch einen Gas-Brennwertheizkessel Wolf MGK mit 130 kW und einen Öl-NT-Heizkessel Wolf MKS mit 140 kW Nennheizleistung.
  • Ein BHKW, Typ GTK 18, von Wolf/Kuntschar+Schlüter mit 18,3 kW elektrischer und 35,0 kW thermischer Leis­tung.
  • Ersatz der bestehenden, auf Vorratsspeicherung basierenden Trinkwassererwärmer (2 x 1000 l) durch zwei Heizwasser-Pufferspeicher mit je 1000 lInhalt zur Verlängerung der BHKW-Laufzeit.
  • Einbau einer Frischwasser-Ladestation als Heizungspufferspeicher mit integriertem Wellrohr-Wärmeübertrager und Booster in Form einer koaxial um das Wellrohr angeordneten Kunststoffleitung zur Verstärkung des Wärme­übergangs mittels Umwälzpumpe bei hoher Zapfleistung.
  • Einbindung eines Solarspeichers (1000  l) mit Ladesystem nach dem Thermosyphon-Prinzip (Glocke) und Steigrohren zur geschichteten Einspeisung von Solarwärme.
  • Nutzung des solaren Heizwasserspeichers (1000 l) als Vorerwärmer.
  • Regelstrategie nach wirtschaftlichen Prämissen mit Priorisierung von Solarthermie und BHKW.


Die bestehende Solarthermie-Anlage – rund 28 m2 Vakuumkollektorfläche – wurde ebenfalls mit in das Konzept aufgenommen. Sie liefert bis zu 30 kW an thermischer Leistung.

Defensive BHKW-Auslegung
Basis für die Neudimensionierung der Wärmeerzeugungsanlage war der durchschnittliche Jahresverbrauch an Heizöl von etwa 40000  l sowie der Jahresstrombedarf von rund 200000 kWh bzw. saisonale Höchstlasten zwischen 50 und 350 kW elektrisch. Aufgrund der vorhandenen monatlichen Aufzeichnungen des Strom- und Warmwasserverbrauchs des Betreibers war es möglich, die Lastkurven für Strom und Wärme realitätsnah zu simulieren, um daraus die optimale Größe des BHKWs, bezogen auf mindestens 6000 Jahresbetriebsstunden, abzuleiten.
Christoph Süßenguth, Projektleiter der Fa. Wolf, Heizungsbauer Gunter Porlein und Hans Beyer entschieden sich bewusst für das kleinere BHKW-Aggregat. Zum einen aus Platzgründen, zum anderen, um höhere Jahresbetriebsstunden zu erreichen und damit die Wirtschaftlichkeit zu verbessern. Durch die defensive Dimensionierung wird auch die inzwischen kaum mehr wirtschaftliche Netzeinspeisung während der lastarmen Zeit minimiert.

Die entscheidende Größe für die BHKW-Dimensionierung war der ganzjährig hohe Warmwasserbedarf von 5 bis 6 m3/Tag sowie der Wärmebedarf für die Fußbodenheizung im Sommer, die auch außerhalb der Heizperiode zur Trocknung der Nassräume in Betrieb ist. Von Vorteil ist, dass alle Wärmeerzeuger inklusive BHKW einheitlich mit Wolf-Reglern bestückt sind und somit die Folgeschaltung einfach zu realisieren war. Ein weiterer Vorteil ist der hohe Modulationsgrad des Gas-Brennwertheizkessels. Dadurch muss nur so viel zugeheizt werden, wie zusätzlich zu der vom BHKW erzeugten und in den Pufferspeichern zwischengelagerten Wärme benötigt wird.

Amortisation innerhalb von vier Jahren
Nach den ersten Erfahrungen – die Gastherme und der neue Ölheizkessel gingen Ende November 2014 in Betrieb, das BHKW Mitte Dezember – amortisiert sich das Anlagenkonzept inklusive Heizkessel- und Speichererneuerung durch die längere BHKW-Laufzeit innerhalb von weniger als vier Jahren und damit früher als berechnet.
Dank des spezifischen Know-hows von Wolf hinsichtlich Förderung nach BAFA, Anmeldung des BHKWs beim Energieversorger sowie Antrag auf Energiesteuerrückerstattung beim Zoll verlief der bürokratische Teil des Projektes reibungslos. Bauherr Beyer merkt an, dass der 12-seitige Antrag auf Energiesteuerrückerstattung wohl die meisten Antragsteller überfordert. Porlein hebt hervor, wie wichtig für das Heizungshandwerk eine Unterstützung des Herstellers in Fragen der Beantragung von Fördergeldern, der Rückerstattung von Energiesteuern, der Antragstellung beim Energieversorger und letztendlich auch bei  der Projektausarbeitung ist.

Schlussbemerkung
Für Betreiber mit einem hohen sommerlichen Wärmebedarf, wie beispielsweise große Fitness-Center mit Saunalandschaft, lohnt sich in den meisten Fällen der Einbau eines BHKWs. Wichtig ist, die historischen Energieverbräuche in die Bedarfssimulation von Wärme und Strom mit einzubeziehen. Grundsätzlich gilt, das BHKW eher eine Nummer kleiner auszulegen, da dann die Wirtschaftlichkeit schneller erreicht wird. Dabei spielt auch die Dimensionierung der Heizwasser-Pufferspeicher sowie die Einbindung der Trinkwassererwärmung in das hydraulische Konzept eine wichtige Rolle. Von Vorteil ist eine Gesamtlösung „Wärmeerzeugung“ von einem Hersteller, da dann auch komplexere Regelstrategien, zum Beispiel wirtschaftlich orientierte Folgeschaltungen von BHKW, Solarthermie-Anlage, Gas- und Ölheizkessel, vergleichsweise einfach umgesetzt werden können.

Autoren: Christoph Süßenguth, Projektleiter Wolf Heiztechnik, und Johann Völtl, Leiter Key Account Management, Wolf Heiztechnik

Bilder: Wolf Heiztechnik, Mainburg

 

Beyer’s Aktiv Park

Gegründet wurde Beyer’s Aktiv-Park in seiner heutigen Form vor rund 25 Jahren. Die Anfänge reichen bis in die 1970er-Jahre zurück, als die Fitness-Welle von den USA nach Europa schwappte. Aus dem privaten Work-out-Keller von Hans Beyer – ehemals Ringer und Werkzeugmacher – wurde bald ein Treffpunkt für Freunde und Bekannte, sodass nach und nach die Idee reifte, das Hobby zum Beruf zu machen. Die Planungen für ein kommerzielles Fitness-Center begannen 1988, die Eröffnung von Beyer’s Aktiv-Park erfolgte 1991. Das Angebot wurde von der Bevölkerung so gut angenommen, dass Beyer’s Aktiv-Park inzwischen eine Fläche von mehr als 3000 m2 umfasst. Heute gilt der Fitness-Park als der größte dieser Art im Landkreis Fürth. Im Gegensatz zur klassischen „Muckibude“ bietet Beyer seinen Kunden ein Gesamtkonzept, bestehend aus Ernährungsberatung, Personal Training, Ausdauer- und Krafttraining, MILON Trainingszirkel, miha bodytec EMS-Training, Gruppen-Fitness, Indoor-Cycling, Badminton und Squash an, zur Entspannung außerdem Massagen, Sauna und Dampfbad.

 

 

Nachgefragt

IKZ-FACHPLANER: Ein multivalentes Wärmeerzeugungskonzept, bestehend aus BHKW, Gas-Brennwertheizkessel und einem Ölheizkessel für die Spitzenlast. Nicht zu vergessen die Pufferspeicher, das Regelsystem und die zugehörige Peripherie. Das klingt nach hohen Investitionskosten. Dennoch soll sich die Anlage innerhalb von nur vier Jahren refinanzieren. Das müssen Sie uns erklären.
Christoph Süßenguth: Ja, das klingt erst einmal unseriös. Jedoch ist es so, dass sich durch das BHKW-Modul die Inves­titionskosten innerhalb weniger Jahre refinanzieren. Speziell bei diesem Objekt kommt dazu, dass auch die Umstellung von Heizöl auf Erdgas zur Wirtschaftlichkeit beigetragen hat, zumindest unter der Berücksichtigung der zum Zeitpunkt der Auslegung gültigen Ener­giepreise. Bei unseren Berechnungen wurden weder Preissteigerungen noch Preissenkungen angenommen, da diese über den Zeitraum der Betrachtung reine Spekulation gewesen wären. Aufgrund der hohen jährlichen Energiebedarfe und der hohen bisherigen Betriebskosten zahlt sich die Investition kurzfris­tig aus. Mit dem neuen Energiekonzept haben wir es geschafft, dass der Kunde mehr als 85 % des Strombedarfs künftig selbst erzeugen kann. In Anbetracht dessen, dass im Objekt die Stromkosten vor der Modernisierung sehr hoch waren, lässt sich nachvollziehen, weshalb die Amortisation so kurz ist. Neben der Inves­tition müssen natürlich auch die Wartungskosten betrachtet werden. Gerade bei der Kraft-Wärme-Kopplung muss das Wartungskonzept zum Objekt passen.

IKZ-FACHPLANER: Der Platzbedarf für eine multivalente Heizzentrale ist nicht selten ein K.o-Kriterium. Wie war das bei dem Projekt in Zirndorf?
Christoph Süßenguth: Die Ausgangssituation war in der Tat nicht einfach. Das Heizsystem – konventionelle Heizung und  Modernisierung mittels Solarthermie – war bereits auf zwei getrennte Räumlichkeiten verteilt. Schlussendlich haben wir nur 1,5 m² mehr an Stellfläche benötigt, begründet in der Erweiterung des Pufferspeichers. Den begrenzten Platz im Heizraum haben wir durch den Einsatz modernerer und kompakterer Wärmeerzeuger kompensiert, sodass das BHKW-Modul auch noch in den eher kleinen Heizraum gepasst hat.

IKZ-FACHPLANER: Mit welchen Leistungen unterstützt Wolf Heiztechnik als Hersteller die TGA-Fachplaner und die ausführenden SHK-Betriebe vor Ort?
Christoph Süßenguth: Wir agieren stets projektabhängig und natürlich im Sinne des Kunden bzw. des Projektes. Dieses Projekt haben wir durchgängig begleitet: von der Planungsunterstützung über die Koordination und Baubegleitung bis hin zur Inbetriebnahme. Auch die Optimierung im Betrieb und der Fullservice für das BHKW-Modul gehören zu unserem Portfolio.

 


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