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Schule senkt Energiekosten um ein Viertel

Neues Heizsystem mit Gas-Wärmepumpe

Wie eine sinnvolle und effiziente Erneuerung der Heizungsanlage aussehen kann, zeigt sich am Beispiel der Kooperativen Gesamtschule (KGS) in der ehemaligen Bergbaustadt Bad Lauterberg im Harz. Für die Wärme- und Warmwassererzeugung arbeiten dort seit Kurzem sieben Hauptkomponenten in einem System zusammen: Zwei Gas-Brennwertkessel und drei Gas-Wärmepumpen sowie zwei Brennstoffzellen. Dadurch können die Energiekosten um ein Viertel gesenkt werden.

Die beiden Gas-Brennwertkessel Logano plus KB372 mit einer Gesamtheizleistung von 600 kW übernehmen die Spitzenlastabdeckung (vorne rechts im Bild). Ergänzt wird das Heizsystem durch zwei Brennstoffzellen BlueGEN BG-15 (hinten links).

Bild: Buderus, Wetzlar

Eine Kaskade aus den drei Gas-Wärmepumpen Logatherm GWPL 41kW steht auf dem Flachdach des Schulgebäudes.

Bild: Buderus, Wetzlar

Die Schule verbrauchte durch das neue Heizsystem Im ersten Quartal 2021 mit knapp 304 MWh etwa 26 Prozent weniger Gas als im gleichen Zeitraum des Vorjahres (etwa 413 MWh).

Bild: Buderus, Wetzlar

Die bis zu vier Geschosse hohen Gebäude der KGS Bad Lauterberg wurde im Jahr 1973 errichtet. Der Komplex besitzt eine Nutzfläche von mehr als 6.300 Quadratmetern, die Außenwände befinden sich noch im Originalzustand, die Fenster wurden bereits teilweise saniert. Nun wurde die 1994 eingebaute und in die Jahre gekommene Heizungsanlage ersetzt. Geplant hat das neue Heizsystem das Büro Breitenstein aus Dingelstädt in Zusammenarbeit mit dem Landkreis Göttingen und dem Unternehmen Buderus. Für die Installation zeichnet Lodewick aus Herzberg im Harz verantwortlich.

Spitzenlastlastabdeckung mit Gas

Die Komponenten des neuen Heizsystems sind jeweils in Kaskade geschaltet: Die beiden Gas-Brennwertkessel Logano plus KB372 mit einer Gesamtheizleistung von 600 kW übernehmen die Spitzenlastabdeckung. Ein Gas-Vormischbrenner mit einem großen Modulationsbereich von 1:6 macht die Wärmeerzeugung effizient, indem er die Leistung dem Bedarf anpasst. Zum sparsamen Betrieb tragen auch Hochleistungs-Aluguss-Wärmetauscher bei. Der Abgasanschluss erfolgt im Heizraum jeweils hinter dem Kessel.

40 Prozent weniger CO₂ durch Gas-Wärmepumpe

Mit den drei Gas-Wärmepumpen Logatherm GWPL 41kW werden die Energieträger Außenluft und Erdgas kombiniert. Sie heben die Umweltwärme auf ein für die Heizung und Trinkwassererwärmung geeignetes Temperaturniveau. Im Gegensatz zu herkömmlichen Wärmepumpensystemen nutzen sie als Antriebsenergie für diesen Prozess jedoch nicht Strom, sondern Erdgas. Im Heizsystem der Schule arbeitet die Gas-Wärmepumpen-Kaskade bivalent mit den Gas-Brennwertkesseln zusammen – bei einer Außentemperatur von 7 °C mit immerhin rund 123 kW. Dadurch wird die Grundlast gedeckt. Die Wärmepumpen arbeiten ebenfalls modulierend, bei Bedarf fahren sie auf bis zu 20 kW herunter, bei einem Modulationsbereich von fünfzig bis hundert Prozent. Die maximale Vorlauftemperatur beträgt im Heizbetrieb 65 °C und im Warmwasserbetrieb sogar 70 °C. Entkoppelt und verbunden sind beide Wärmepumpen und Brennwertkessel hydraulisch über Pufferspeicher mit insgesamt 3.000 Litern Fassungsvermögen. So können die Emissionen im Vergleich zu konventionellen Wärmeerzeugern um bis zu vierzig Prozent gesenkt werden. Der Wirkungsgrad beträgt bis zu 164 Prozent. Die Wärmepumpen-Kaskade wurde schließlich vorinstalliert und verrohrt auf Stahlträgern geliefert und auf dem Dach des Schulgebäudes montiert.

Eigener Strom durch Brennstoffzelle

Ergänzt wird das Heizsystem durch zwei Brennstoffzellen BlueGEN BG-15, die als Beistelllösung zu den Brennwertkesseln dienen. Sie sind mit einer thermischen Leistung von maximal 1,7 kW bei einer Rücklauftemperatur von 30 °C (0,9 kW bei Rücklauftemperatur 50 °C) hydraulisch in die Pufferspeicheranlage eingebunden. Auch sie nutzen den Energieträger Gas und erzeugen Strom und zugleich Wärme. Vornehmlich werden sie genutzt, um die elektrische Grundlast der Gesamtschule von 3 KW zu decken. Bei erhöhtem Bedarf wird zusätzlich Strom aus dem öffentlichen Netz bezogen.

Intelligente Regelung

Die Gas-Brennwertkessel lassen sich über das digitale Regelsystem Logamatic 5313 verbrauchs- sowie kostenoptimiert steuern. Das gesamte Heizsystem wird durch eine übergeordnete Gebäudetechnik geregelt, wobei jedes Regelgerät eine serienmäßige Modbus- sowie eine IP-Schnittstelle hat. Alternativ zur Steuerung über die Gebäudeleittechnik lassen sich die Regelgeräte auch über ein Touchdisplay bedienen. So verbrauchte die Schule durch das neue Heizsystem im vierten Quartal 2020 mit knapp 332 MWh etwa 19 Prozent weniger Gas als im gleichen Zeitraum des Vorjahres (etwa 412 MWh). Im ersten Quartal 2021 belief sich die Ersparnis im Vergleich zum Vorjahresquartal sogar auf ganze 26 Prozent (von 304 MWh zu 413 MWh).

Planung: Breitenstein, Dingelstädt; Hersteller Heizungstechnik: Buderus, Wetzlar