Der Kunde

Die Combitherm GmbH ist ein renommiertes Unternehmen für den Apparate- und Anlagenbau von kältetechnischen Lösungen in zweiter Generation.

Projekt und Umsetzung

Bei Sonneneinstrahlung heizt sich das Gebäude auf und bisher bestand nur die Möglichkeit der Fensterlüftung. Aufgrund der F-Gase-Verordnung sollte keine standardisierte Lösung basierend auf HFKW Kältemitteln installiert werden. Im Vergleich zu anderen natürlichen Kältemitteln, war der Einsatz von Wasser ideal, weil es keine Einschränkungen für den Aufstellort mit sich bringt. Mit der Aufstellung des eChillers in einem direkten Nebenraum des Treppenhauses ist ein einfacher Zugang ohne Personengefährdung, bei gleichzeitigem Witterungsschutz gegeben.

Das Flachdach mit ausreichend freier Fläche bot sich für die Eigenstromerzeugung über eine PV-Anlage an. Dadurch wird das Dach nicht nur beschattet, sondern erzeugt bei hoher Einstrahlung den Strom für die Kaltwassererzeugung (Autarkie). Um Schwankungen in der Stromerzeugung auszugleichen, wurde ein Stromspeicher von 28 kWh installiert. Diese elektrische Energie ist für einen kompletten Tagesgang im Sommer ausgelegt. Durch die Kombination von elektrischem und thermischem Speicher (Kaltwasserhydraulik) in Verbindung mit dem teillasteffizienten Turboverdichter des eChillers wird die Kühlung über den Tagesgang inkl. Vor- und Nachkühlung der Gebäudestruktur abgedeckt. Bei günstigen Außentemperaturen wird nachts eine teilweise oder vollständige freie Kühlung gefahren, welche die Nutzungsdauer des Batteriespeichers deutlich verlängert.

Mit Auswahl der bedarfsgerechten Deckenkassetten konnte die Kaltwasservorlauftemperatur von 16 °C bestätigt werden. Zu der genannten Bürofläche im zweiten Obergeschoss wird später ein zweiter Verbraucherkreislauf angeschlossen. Somit ist im Sommer eine Kühllast von 25 kW gegeben. Die Auslegungsdaten und die Leistungsaufnahme im Voll- und Teillastbereich des eChillers stimmen ideal mit der Netzbelastbarkeit des Stromspeichers überein. Der Anlaufstrom des eChillers liegt bei <1 A. Mit den hydraulischen und energetischen Daten wurden anschließend die Pumpen, der Speicher (500 l) und der Rückkühler ausgelegt. Die Anlage wurde im Februar 2018 in Betrieb genommen. Die Nutzung der Bürofläche (Kreislauf 1) führte anfangs zu einer Auslastung von nur 40-60 %. Über die Ausnutzung der Vor- und Nachkühlung der Gebäudestruktur ist eine Jahresarbeitszahl (gemittelter EER) für den eChiller von über 12 angestrebt. Dies ist in Verbindung mit einer mechanischen Bürokühlung mit der Möglichkeit zur unbegrenzten Innenaufstellung der Kälteerzeugung einzigartig.

Ergebnis

Geplant und ausgeführt wurde mit der Auswahl dieser Komponenten nicht nur eine energetisch autarke Kühlung, die somit völlig CO2-neutral ist, sondern auch eine Kühlung ohne Temperatur- und Stromspitzen. Durch die Eigenstromerzeugung, Speicherung und Nutzung wird außerdem eine Einspeisung ins öffentliche Netz zu Zeiten der Überbelastung vermieden.

Nach der Inbetriebnahme wurde die Anlage zu einem Referenzprojekt und überzeugte bislang zahlreiche Fachleute von seiner Energieeffizienz, Leistungsfähigkeit und Betriebssicherheit. Die bisherigen Betriebserfahrungen sind sehr gut und die Rückmeldungen des Betreibers äußerst positiv. Eine nachhaltige Validierung kann erst nach mindestens zwölf Monaten erfolgen, jedoch übertrafen erste Auswertungen der Tage mit hohen Außentemperaturen von April bis Juni bereits jegliche Erwartungen. Die Räume konnten problemlos auf die Solltemperaturen gekühlt werden, ohne dass dem Versorgungsnetz hierzu Energie entnommen werden musste.

Technische Daten
Kälteleistung (kW)Bedarfs-Kälteleistung ca. 25 kW. Nach Ausbau beider Kreisläufe
Solltemperatur16 °C
Jahresarbeitszahl (SEER)Start Feb. 2018, wird nach 12 Mon. ermittelt, Ziel > 12
KältemittelR718 (Wasser)
Schallleistung68,6 dB(A), Druckpegel in 5 m: 42 dB(A)
Rückkühlungluftgekühlter Trockenkühler
Kühlmitteleintritt40 °C