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Ökologie und Ökonomie smart vereint

Der Bund hat in sein neues 44.000 m² großes Berliner Büro- und Veranstaltungsgebäude rund 190 Millionen Euro investiert. Neben 300 neuen Büroräumen sind an der Spree ein repräsentativer Eingangsbereich und ein Bistro mit 50 Innenplätzen sowie 150 Außenplätzen entstanden.

Die Halle steht für öffentliche Veranstaltungen zur Verfügung und bietet Platz für rund 1.200 Gäste. Dass Ökologie und Ökonomie keinen Widerspruch darstellen, zeigt das innovative Energiekonzept der Liegenschaft, das ein BHKW (Blockheizkraftwerk) mit Wärme- und Kältespeicherbrunnen verbindet.

Energetisch autark 

Ein Teil der Primärenergie für den Gebäudekomplex wird aus Biodiesel über Kraftwärmekopplung in einem BHKW gewonnen, welches thermische, elektrische und mechanische Energie produziert. Die thermische Energie aus den vier Motoren reicht zur Mindestwärmeversorgung des gesamten Gebäudekomplexes aus.

Jeweils vier thermowave Plattenwärmeübertrager des Typs EL 250 EBGL-500 nehmen die Motorenabwärme des BHKW auf und übertragen sie an den Heiz- bzw. Trinkwasserkreis.

Vier redundante Heißwasserkessel könnten im Störungsfall die vier BHKW-Biodiesel-Motoren vollständig ersetzen und zur Deckung von Spitzenlasten schnell hochgefahren werden.

Auch bei der Stromversorgung ist die Liegenschaft nahezu vollständig autark, da der im BHKW erzeugte, zusammen mit dem über eine Fotovoltaik-Anlage gewonnene Strom den durchschnittlichen Eigenbedarf der Liegenschaft deckt. Spitzenlasten werden über Ökostrom aus dem öffentlichen Netz aufgefangen.

Wärmesenke in 300 Metern Tiefe

Insbesondere im Frühjahr und Herbst fällt im BHKW des Gebäudekomplexes mehr Wärme an als unmittelbar benötigt wird. Hier dient der poröse Untergrund unter der Liegenschaft als geothermischer Speicher. Die überschüssige Wärme aus dem BHKW wird über zwei Bohrungen in eine ca. 300 m tiefe, wasserführende Gesteinsschicht eingetragen (Wärmesenke).

Zu diesem Zweck wird das in der Tiefe in porösem Gestein eingelagerte, ca. 20 °C warme Wasser zunächst mit Hilfe der im BHKW gewonnenen mechanischen Energie in den Maschinenraum gepumpt. Das kalte Brunnenwasser heizt sich durch die Wärmeübertragung auf rund 60 °C auf und wird durch eine ca. 280 m entfernt liegende zweite Bohrung anschließend in der Tiefe mit einer Leistung von maximal 100 m³/h in das Gestein verpresst.

Die geologische Wärmesenke speichert die Wärme (das erwärmte Brunnenwasser) verlustarm. In der folgenden Heizperiode fördern Pumpen das warme Wasser mit einer Temperatur von etwa 55 °C zurück in den Technikraum.

Thermowave Plattenwärmeübertrager

Ein thermowave EL0250 EBGL-500 überträgt die im Brunnenwasser zwischengespeicherte Wärme zuerst auf das Wasser des Heizkreises, welches in einer zweiten Stufe für den zentralen Heizkreis der Liegenschaft auf 113 °C erhitzt wird. Das durch den Wärmeaustausch abgekühlte Brunnenwasser wird wieder in den Untergrund zurückgeführt. Die thermowave Plattenwärmeübertrager befinden sich 12 Meter unter dem 44.000 m² großen und jüngsten Bauabschnitt des Gebäudeverbundes.

Mit fortschreitender Entnahme des warmen Wassers aus dem Geothermospeicher sinkt die Fördertemperatur ab. Die gespeicherte Wärme ist bis ca. 30 °C wirtschaftlich nutzbar.

Winterkälte für den Sommer

Im Winter kühlt ein thermowave Wärmeübertrager TYP EL0250 EBGL-500 außerdem Wasser aus Grundwasserbrunnen hinter dem Gebäude auf rund 6 °C ab (Trockenkühler). Dieses Wasser wird anschließend in vor dem Gebäude liegende Brunnen mit einer Tiefe von ca. 60 m wieder in die Tiefe eingebracht (Kältesenke). Entsteht im Sommer Kühlbedarf, dient das eingespeicherte kalte Wasser aus den Brunnen vor dem Gebäude als Kältequelle des Kältekreises. Ein einwegiger thermowave TL 850 KBIL-1750 mit 4.500 kW Leistung überträgt die Kälte auf den internen Kältekreis.

Im Laufe des Sommers steigt die Brunnenwasser-Temperatur durch die Entnahme wieder bis auf die natürliche Grundwassertemperatur von etwa 11 °C an. Der Temperaturausgleich ist abhängig von der Nutzungsintensität des Geokältespeichers.

Entsteht im Gebäude größerer Kühlbedarf, als die Kältespeicherbrunnen zur Verfügung stellen können, schalten sich kurzfristig konventionelle Kältemaschinen zu. Steigt der Bedarf noch weiter und längerfristig an, schalten sich drei über die Abwärme des BHKW angetriebene Absorptions-Kältemaschinen zu.

Energieverbund 

Für einen ökonomischen Betrieb der Liegenschaft sorgt ein Energieverbund zwischen allen Gebäudeabschnitten. Die Verteilung von Wärme, Kälte und Strom (z. B. über eine 10 kV-Stromleitung und den zentralen Heizkreis mit 110 °C) in die verschiedenen Gebäudeteile wird dem Bedarf entsprechend zentral gesteuert.

Ein weiterer thermowave Plattenwärmeübertrager EL 250 EBGL-500 befindet sich als Notkühler in einer sogenannten Netzersatzanlage (viertes BHKW), das – unabhängig vom öffentlichen Stromnetz – im Falle eines Stromausfalls die Verfügbarkeit von elektrischer Energie im gesamten Komplex gewährleisten kann.

ThermolineVario

Herzstück der gelieferten thermowave Apparate ist ein zweiwegiger thermowave Plattenwärmeübertrager TL 850 der Serie thermolineVario (TL0850 KBIL-2250), über den die Einbindung des Neubaus in den Heiz- und Warmwasserkreislauf des bestehenden Gebäudes erfolgt, sowie ein zweiter einwegiger TL0850 (TL0850 KBIL-1750), der einen weiteren Gebäudekomplex mit Warmwasser versorgt.

Wegen unterschiedlicher Leistungsanforderungen im Sommer- und Winterbetrieb ist der zweiwegige Plattenwärmeübertrager TL0850 KBIL-2250 für unterschiedliche Massenströme und für zwei Lastfälle ausgelegt (750 kW/6.000 kW). Durch die hohe Anzahl von 302 Platten verfügt er über eine enorme Leistungsfähigkeit, denn hier stehen 180 m² Wärmetauscherfläche zur Verfügung.

Die Plattenübertrager sind, wenn sie Wärme für Heizzwecke übertragen, im Sinne der deutschen Heizungsanlagen-Verordnung mit einer isolierten Blechummantelung versehen, die für Wartungszwecke einfach demontierbar ist.

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