Heizung Klima-Lüftung

Effiziente Wärmepumpenquellen, intelligent eingesetz

Pechal
Das brandneu Ikea-Logistik-Zentrum. Alle anderen Bilder – Copyright: Viessmann, außer der Ordner "Vor Ort" am Ende der Bildstrecke.
Pechal

IKEA Österreich, heimische Tochter des weltweit tätigen Einrichtungsunternehmens mit schwedischen Wurzeln, errichtete bis zum Sommer 2019 ein zweigeschossiges Logistikzentrum in Wien, bei dem großer Wert auf Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung gelegt wurde. Im Auftrag von IKEA ist es dem Projektteam rund um TBH Ingenieur GmbH, Ing. Pischulti GmbH und Viessmann GmbH gelungen, ein holistisches TGA-Konzept zu implementieren, bei dem eine maximale Ausnutzung von Erneuerbaren Energien erfolgt.

von: Redaktion

Eine entscheidende Rolle bei diesem Projekt spielt der Einsatz des bisher größten Eisspeichersystems in ganz Europa – patentiert von der Firma Viessmann. Dieser Eisspeicher versorgt als energieeffiziente Wärmequelle eine Wärmepumpenanlage, welche sowohl zur Beheizung als auch zur Kühlung des Logistikzentrums dient. Mithilfe dessen werden die CO2-Emissionen sowie die Betriebskosten auf ein Minimum reduziert. Ein gleichmäßiges Temperaturprofil, geringe Luftbewegung und somit keine Staubaufwirbelung sowie ein arbeitsförderndes Umfeld aufgrund der hohen thermischen Behaglichkeit sind weitere Vorteile des Systems. Das neue, zweigeschossige IKEA-Lager im 21. Wiener Bezirk wird mit einer Nutzfläche von knapp 50.000 m2 der neue Knotenpunkt, über den der Wiener Bereich auslieferungsmäßig abgewickelt wird. In weiterer Folge soll auch der Versand der Online- Bestellungen von diesem Zentrum aus durchgeführt werden. Für IKEA war es enorm wichtig, beim neuen Logistikzentrum den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung zu legen. Daher hat IKEA bei seiner Ausschreibung für den Neubau das Thema Erneuerbarer Energien in den Mittelpunkt des nachhaltigen Projekts gestellt. Innerhalb des durch die TBH Ingenieur GmbH (Geschäftsfeld E4) erarbeiteten Energiekonzeptes wurde auf eine maximierte Reduktion von CO2-Emissionen und Betriebskosten geachtet, wozu unterschiedliche Erneuerbare Energiequellen zusammengeführt wurden.
Die Idee des Eisspeichers ist nicht neu, denn schon vor 100 Jahren wurde das Wissen rund um das Eis genutzt. Doch die rasche Entwicklung der fossilen Brennstoffe sowie deren reiche Verfügbarkeit ließen die Eisspeichersysteme in den Hintergrund rücken. Da sich die Menschen aber immer mehr bewusst werden, dass die fossilen Brennstoffe endlich sind, ging man vermehrt auf die Suche nach Alternativen. Und hier kommt der Eisspeicher wieder ins Spiel, denn Eisspeicher eignen sich wunderbar für ein intelligentes Energiequellenmanagement. Diese erneuerbare Energieform, die so gut wie keinen CO2 Ausstoß verursacht, ist eines der großen Zukunftsthemen angesichts des Klimawandels. Grundlage der Idee des Eisspeichersystems ist das Phänomen der Kristallisationsenergie. Die Wärme wird freigesetzt, wenn das Wasser seinen Aggregatzustand von flüssig nach fest verändert, also gefriert. Erstarren 126 Liter Wasser zu Eis, wird eine Energiemenge frei, die einem Liter Heizöl entspricht. Nur dass man das Heizöl nicht wieder regenerieren kann – im Gegensatz zum Eisspeichersystem. Das Eisspeichersystem überzeugt also durch Effektivität, Zuverlässigkeit, Umweltbewusstsein sowie durch attraktive Investitions- und Betriebskosten. Es vereint die Vorteile effizienter Heizsysteme mit der einer innovativen Speichertechnologie, die Energie über viele Monate im kostengünstigsten Speichermedium, nämlich Wasser, konservieren kann. Effizienter und umweltschonender können Wärmeversorgung und Kühlung nicht sein.
Durch die geringe Oberflächeneindringtiefe der Wärmequellenanlage besteht – im Gegensatz zu Tiefenbohrungen – keine Gefahr wertvolles Grundwasser zu verschmutzen. Der Eisspeicher wird komplett unter der Erdoberfläche vergraben und gilt genau genommen als ausgebauter Kellerraum. Eine spezielle Genehmigung des Baus wird deshalb nicht benötigt. Die von der TBH Ingenieur GmbH geplante Energieversorgung für das neue IKEA Logistikzentrum basiert auf einer Wärmepumpenanlage im Kellergeschoß des Gebäudes, welche sowohl zur Beheizung als auch zur Kühlung herangezogen werden kann. Für die Wärmepumpenanlage sind zwei Wärmequellen vorgesehen: Einerseits wird die Hydrothermie genutzt, bei der das relativ konstante Temperaturniveau des Grundwassers als Wärmequelle für die Wärmepumpenanlage genutzt wird. Andererseits wird ein, im Erdreich platzierter, Groß-Eisspeicher in Kombination mit unverglasten thermischen Kollektoren eingesetzt. Das Volumen des Eisspeichers fungiert als Wärmequelle für zwei Sole/Wasser-Wärmepumpen, welche das Temperaturniveau des Eisspeichers zur Beheizung nutzbar macht. Der Wärmeentzug führt zu einer vorschreitenden Vereisung des Speichervolumens, wobei eine Regeneration (Schmelzvorgang) einerseits durch Solarabsorber und andererseits durch das den Speicher umgebende Erdreich erfolgt. Beide Wärmepumpen versorgen einen zentralen Energiespeicher, der zur Spitzenlastreduktion und als Lastausgleichspeicher für Energieüberschüsse dient. Mit dem Groß-Eisspeichersystem kann aber eben nicht nur geheizt, sondern auch gekühlt werden. Die Kühlung erfolgt über einen Plattenwärmetauscher, welcher mit dem Regenerationswärmetauscher im Eis-Energiespeicher verbunden ist. Es kann sowohl durch Natural Cooling als auch durch Active Cooling gekühlt werden.
Für die elektrische Energieversorgung des Objekts entsteht am Dach des Gebäudes eine moderne Photovoltaikanlage mit einer Leistung von ca. 1 MWP. Die Anlage besteht aus 3350 Modulen und einer Fläche von rund 20.000m2, welche mit 15° aufgestellt und nach Süden ausgerichtet wird. Überschüssige Energie wird in das Netz der Wien Strom gespeist. Der Betonbehälter mit einem Volumen von 1700m3 beinhaltet den Entzugswärmetauscher mit 23km Rohrlänge und einer Leistung von 832kW. Über vier Ringleitungen wird Regenerationsenergie und Abwärme des Gebäudes in den äußeren Regenerationswärmetauscher eingebracht. Neben dem Eisspeicher stellen 172 Solar-Luft-Kollektoren genügend Sonnenenergie und Umgebungswärme für einen ganzjährigen Betrieb zur Verfügung. Mit 73km Rohrlänge am Dach ergibt sich somit genügend Oberfläche um eine ausreichende Quelle für die 1054kW Wärmepumpenleistung zu liefern.

Der Eisspeicher

Solar-Luftkollektoren am Dach

Die Technikzentrale

Vor Ort


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