5. Entwicklung von Anlagenkonzepten in Abhängigkeit des Bedarfs

5.5. Anlagenkonzept für ein Bürogebäude – Alternative 1 von 3


Wärme:                    Sole/Wasser-WP + BW

Kälte:                        Sole/Wasser-WP + KKM

Strom:                      Photovoltaik + Netzstrom

Moderne Bürogebäude zeichnen sich infolge der hohen internen Wärmequellen durch einen niedrigen Heizwärmebedarf aus, auch der TWW-Bedarf ist gemeinhin gering. Als prägender Energiebedarf verbleibt die Versorgung der Büros mit Kälte und Strom für die Beleuchtung, die mechanische Belüftung und die Arbeitshilfen. Dennoch gehen Grund- und Spitzenlast sowohl bei der Wärmeversorgung als auch bei der Kälteversorgung saisonal stark auseinander. Ein Energiekonzept sollte darauf reagieren und durch eine intelligente Kombination von bifunktionalen Erzeugern oder Transformatoren einen Ausgleich bzw. eine Verstetigung des Bedarfs anstreben.
Alternative 1 untersucht den Einsatz einer reversible Sole/Wasser-Wärmepumpe mit Erdsonde. Durch die Erdsonde wird ein unabhängig von der Jahreszeit relativ konstantes Temperaturniveau von 5 °C bis 10 °C erschlossen. Die Wärmepumpe bereitet als bifunktionaler Erzeuger Wärme im Winter und Kälte im Sommerhalbjahr. Für die Erdsonde ist die ausgeglichene Jahresbilanz der Entnahme und Zuführung von Wärme ins Erdreich sogar förderlich. Daraufhin werden Wärmepumpe und Sondenlänge ausgelegt: Die energetisch günstige, aber technisch teurere Energiebereitstellung der Erdsonde wird nicht in der Übergangszeit "verschwendet", sondern für die extremen Temperaturen im Winter und Sommer aufgehoben.
Auf diese Weise werden die verbleibenden Spitzenlasten gemindert, sowohl der Brennwertkessel als auch die Kompressionskältemaschine können geringer dimensioniert werden. Da die Wärmepumpe nach Möglichkeit stetig betrieben werden sollte, müssen tageszeitliche Lastspitzen von bspw. in der Nacht geladenen Wärme- und Kältespeichern gedeckt werden. Die WP ist dadurch hinsichtlich ihrer Auslastung optimiert. Der TWW-Bedarf besteht ganzjährig und auf hohem Temperaturniveau. Er sollte daher nicht von der Wärmepumpe gedeckt werden, da dies die Jahresarbeitszahl verschlechtern würde. Zudem besteht hier im Sommer die Problematik der Gleichzeitigkeit von Wärme- und Kältebedarf.
Der resultierende Primärenergiebedarf zeigt einen ersten Erfolg bei der Integration erneuerbarer Energieträger. Für einen Teil der Wärme- und Kälteversorgung wurde Umweltenergie erschlossen. Der primärenergetisch kritische Strombedarf wird durch die Photovoltaik-Anlage teilweise adressiert, es verbleibt aber ein Strombedarf, der aus dem Netz gedeckt wird.

Abb. 13: Anlagenkonzept für ein Bürogebäude, Alternative 1 von 3; Quelle: ina Planungsgesellschaft mbH; Scale - Wärme und Kühlen