Brötje Wärmepumpe und Bestand-Heizkessel im Schulbau in Vechta

(15.3.2024) Das Schulgebäude der Martin-Luther-Schule in Vechta, errichtet im Jahr 1957, wurde von 2022 bis 2023 renoviert. Bei seiner Entstehung wurden nur rudimentäre Wärmedämmmaßnahmen ergriffen. Die Heizungsanlage war konventionell ausgelegt, mit Vorlauftemperaturen von bis zu ca. 70°C, was für diese Zeit typisch war. In den Klassenräumen waren Radiatoren installiert, die mit Konvektionsheizung betrieben wurden. Während die Schüler in einer anderen Schule untergebracht waren, erfolgte eine energetische Verbesserung der Gebäudehülle.

Nach der Sanierung ist das Schulgebäude aus dem Jahr 1957, das ursprünglich ein Satteldach trug, kaum wiederzuerkennen. (Bild: August Brötje GmbH) 

Wärmepumpen und Gasheizkessel – eine hybride Heiztechnik

Im Zuge der Sanierung erneuerte man auch die Wärmeerzeugung und bezog einem maßgeblichen Anteil regenerativer Energie mit ein. Bisher wurde die Schule über zwei Gasgebläse-Heizkessel mit einer Gesamtleistung von 335 kW (1x 150 kW, 1x 185 kW) geheizt, welche im Keller unter der Sporthalle untergebracht sind. Eine gute Grundlage für eine im Wesentlichen strombasierte neue Heizungsanlage bietet die Photovoltaik-Anlage auf dem angrenzenden Gebäudeflügel. Diese wurde vom TGA-Planer Niklas Swat vom Ingenieurbüro Heimisch aus Vechta in Zusammenarbeit mit Brötje Key Account Manager Daniel Norder projektiert. Die Wärmeverteilung sollte in den zehn neu gestalteten Klassenräumen weiterhin über Flachheizkörper erfolgen, während die völlig neu errichtete Aula und die Sporthalle mit Deckenstrahlheizung und Fußbodenheizung versehen wurden. 

Daraus ergaben sich zwei im höheren Temperaturbereich gefahrene Heizkreise und ein Niedertemperatur-Heizkreis für die Fußbodenheizung. Für die beiden erstgenannten Heizkreise ließ sich absehen, dass sie mit Wärmepumpentechnik alleine nicht sinnvoll zu betreiben wären. Daher wurde entschieden, die alten Gasheizkessel bei strenger Kälte zur Spitzenlastabdeckung weiterhin einzusetzen. 

Auch der Innenbereich, hier die Aula, wurde grundlegend neugestaltet. (Bild: August Brötje GmbH) 

Hohe COP-Werte dank optimaler Aufteilung der Wärmeerzeugung

Künftig wird die Grundlast im überwiegenden Teil des Jahres vom Wärmepumpensystem aus Komponenten des Herstellers Brötje bereitgestellt. Über die Regelung wurden die weiterhin vorhandenen Gasheizkessel integriert, wodurch die Wärmepumpen bis zum Herbst unter Realbedingungen mit einem COP von derzeit 3,9 – 4,7 (abgelesen) betrieben wurden. Durch die geringe Laufzeit wird erwartet, dass sich dieser Wert noch weiter verbessert. Bei den Wärmepumpen handelt es sich um drei kaskadierte Geräte des Typs BLW NEO 18, die die Heizenergie in je 500 Liter fassende Pufferspeicher einspeisen. Sie sind in einem hohen Leistungsbereich von 2,4 bis 19,2 kW erhältlich, in der hier verwendeten Ausführung NEO 18 wird pro Gerät eine Nennwärmeleistung von 16 kW erbracht. Aus dem Kreislauf gewinnen zwei im Verbund arbeitende Wärmetauscher weitere Energie dazu und erhöhen so die Energieausbeute. Die Wärmepumpe passt dabei ihre Leistung stets dem tatsächlichen Bedarf an. 

Nach den ersten Betriebsmonaten lag die Jahresarbeitszahl dieser Wärmepumpe bei 4,9. (Bild: August Brötje GmbH) 

Hydro- und Powerboxen

Die zu jeder Wärmepumpe gehörenden Hydro- und Powerboxen von Brötje sind für die Hydraulik und die Regelung zuständig. Jede Hydrobox beinhaltet zwei Heizkreispumpen Wilo Stratos Para 25/1-8, Absperrorgane und einen E-Heizstab bis 6 kW. Jede Powerbox besteht aus einem Brötje Systemregler NEO RWP inklusive Heizkreisregelung für einen Pumpenheizkreis, Statusüberwachung, Systemdiagnose und Fehlererkennung. Im Systemregler sind fünf Wochenzeitschaltprogramme für bis zu drei Heizkreise, Trinkwassererwärmung und Zirkulationspumpe programmierbar. Über die NEO-RWP kann zudem die Kaskadierung und eine Einstellung des Bivalenzpunkts sowie die Ansteuerung eines zweiten Wärmeerzeugers erfolgen. Die Nutzung im Smart Grid (SG Ready) ist mit dem Zubehör (NEO-RKM) ebenfalls möglich.

Platziert wurden die Außeneinheiten der Wärmepumpen auf Edelstahlsockeln von Brötje, die jetzt über seitliche Revisionsöffnungen für Montage-, Nach- und Dichtarbeiten verfügen. Die vorgefertigten Öffnungsmöglichkeiten ermöglichen den seitlichen Anschluss von Leitungen. Die Bauweise der Monoblock-Außeneinheiten sorgt für geringe Betriebsgeräusche: für diesen Gerätetyp ist ein Schallleistungspegel bei A7/W55 nach EN 12102 von 51 (dB[A]) angegeben. 

Bautafel

• Objekt: Schulgebäude Martin-Luther-Schule, Philosophenweg 17, 49377 Vechta
• Bauherr: Stadt Vechta
• TGA-Fachplaner: Ingenieurbüro heimsch GmbH, Vechta
• Projektierung mit: Daniel Norder (Brötje Key Account)
• Heiztechnik: Hybridanlage bestehend aus
• neu:
  • 3 x Brötje BLW NEO18
  • 3 x Hydrobox von Brötje
  • 3 x Powerbox von Brötje
  • 2 x Pufferspeicher a 500 Liter
• alt:
  • 2 x Gas-Gebläsekessel
  • 1 x 185 kW
  • 1 x 150 kW
• Ausführung: Sanitär- und Heizungstechnik Vechta GmbH

Weitere Informationen können per E-Mail an August Brötje GmbH angefordert werden.