Stahlprofis setzen auf hybride Wärme

Stahl in Röhrenform, gewalzt, als Träger oder Blech: Unternehmen, die den Werkstoff für ihre Produktion brauchen, werden bei Bieber + Marburg fündig. Das bereits 1899 gegründete, mittelständische Familienunternehmen beliefert über seinen Standort im hessischen Gießen Kunden in Industrie, Handel und Handwerk in einem Umkreis von bis zu 300 km. Damit das Stahlhandel- und Logistikzentrum seinen Wärmebedarf möglichst nachhaltig decken kann, ließ es sein Heizsystem auf einen regenerativeren Stand bringen. Ein Hybridsystem von Buderus erzeugt nun Wärme und Warmwasser für das Bürogebäude. Dazu arbeiten eine Luft-Wasser-Wärmepumpe mit 36 kW Leistung und ein effizientes Gas-Brennwertgerät aufeinander abgestimmt zusammen.

Tonnenweise Metall

Rund 300 Mitarbeiter beschäftigt Bieber + Marburg an seinen beiden Standorten in Gießen und Bischoffen. Die Dimensionen im Gießener Bergwerkswald sind beeindruckend: In 20 Hallen mit einer Gesamtfläche von 42.000 m² lagert der Betrieb rund 28.000 Tonnen Stahl, Röhren, Edelstähle und Nichteisen-Metalle. Mit 13 Profilsägen und drei vollautomatischen Kreissägen werden die Profile nach Maß zugeschnitten. 27 Portal-Kräne bewegen Lasten mit bis zu 23 Tonnen. Im Vergleich zu diesen Dimensionen fällt das neue Heizsystem ungleich kompakter aus – hat es in Sachen Leistung, Nachhaltigkeit und Effizienz aber doch in sich. Konzipiert haben die neue Heizungsanlage das Planungsbüro Rehling Energie-Technik aus Herborn mit Unterstützung der Buderus Niederlassung Gießen und des SHK-Fachbetriebes Wilfert aus Grünberg-Harbach, der auch für die Umsetzung verantwortlich zeichnete.

Regenerative Energie deckt die Grundlast ab

Das moderne Hybridsystem arbeitet überwiegend mit regenerativer Energie: Hauptkomponente ist eine Luft-Wasser-Wärmepumpe „Logatherm WLW276“ von Buderus mit 36 kW Leistung. Zur Spitzenlastabdeckung wurde ein Gas-Brennwertgerät „Logamax plus GB272“ mit 100 kW Leistung installiert. Das neue System ersetzt die bisherige Anlage, die aus einem Heizkessel und Heizkörpern bestand. Für die Montage ging es teils hoch hinauf, denn die Luft-Wasser-Wärmepumpe musste auf das Dach eines modernisierten Bürogebäudes gebracht werden. Die Wärmepumpe nutzt die kostenlose Umweltenergie aus der Umgebungsluft zur Wärmeerzeugung. Oder dank des reversiblen Kältekreises auch, um das Gebäude im Sommer zu kühlen. Die „Logatherm WLW276“ deckt die Grundlast ab und arbeitet dabei sehr effizient: Der SCOP bei einer Vorlauftemperatur von 35 °C beträgt 4,3. Damit erzeugt sie aus einem Teil Strom mehr als das Vierfache an Wärmeenergie.

Sollte der Bedarf an Heizwärme und Warmwasser bei Bieber + Marburg künftig noch steigen, lässt sich die Luft-Wasser-Wärmepumpe nachträglich unkompliziert erweitern. Denn bis zu 16 Einheiten können als Kaskade zusammenarbeiten, die Geräte gibt es mit einem Leistungsbereich von 16 bis 89 kW und mit bis zu vier Ventilatoren. Praktisch: Heizungsfachbetriebe können aus vier hydraulischen Varianten wählen: ohne oder mit integrierter Pumpe, mit integrierter Pumpe und integriertem Pufferspeicher, oder mit integrierter Pumpe plus Umschaltventil zur Warmwasserbereitung. Zusätzlich gibt es noch einen optionalen Anti-Korrosionsschutz für den Wärmetauscher zur Aufstellung in rauer Industrieumgebung.

Hydraulik modular umgesetzt

Die Hydraulik des Heizsystems hat der Fachbetrieb Wilfert mit dem modularen Systembaukasten „Logaflow HSM plus“ von Buderus ausgeführt. Dabei handelt es sich um ein praktisches Energie- und Speichermanagement für Mittel- und Großanlagen. Es besteht aus unterschiedlichen Warmwasser- und Heizkreismodulen, die sich bedarfsgerecht kombinieren lassen. Bei der Installation des Heizsystems hat das viel Zeit gespart, denn die Hydraulikmodule sind bereits gedämmt und haben vormontierte Fühler, Pumpen und Ventile. „Die Anlage musste nur noch minimal verdrahtet werden“, erklärt Thorsten
Thierbach, Projektmanager technischer Systemvertrieb bei Buderus. „Mit den Modulen entfällt zum Beispiel die Einzelverdrahtung von Fühlern, Pumpen und Ventilantrieben.“ Die Wärmemanagement-Module lassen sich mit nur einem einzigen Netzwerkkabel verbinden, sie können auch per Modbus TCP kommunizieren und in die Gebäudeleittechnik integriert werden. In jedem Modul ist ein vorparametrierter Controller mit optimierten Regelalgorithmen für die Modulfunktion eingebaut. Das heißt, es braucht keine zusätzlichen Funktionsmodule im Systemregler und die Module sind flexibel einsetzbar, beispielsweise als Unterstation. Die „Logaflow HSM plus“-Module sind kompatibel mit dem Regelsystem „Logamatic 5000“.

HIT-Ventil für hohen Wärmepumpen-Deckungsanteil

Für die Hydraulik hat das Projektteam zudem auf die „Hybrid Injection Technology (HIT)“ gesetzt, Merkmal solcher Systeme ist ein HIT-Ventil. Die optimierte bivalente Hydraulik ermöglicht einen besonders effizienten Betrieb durch eine Aufteilung auf zwei Pufferspeicher: Ein Niedertemperaturspeicher (NT) mit 500 Litern nimmt vorrangig die von der Wärmepumpe erzeugte Wärme auf und gibt diese an die niedrig ausgelegten Heizkreise ab. Der 750-Liter-Hochtemperaturspeicher wird durch den Spitzenlast-Wärmeerzeuger beladen. Über den HT-Speicher wird auch eine Frischwasserstation versorgt. Somit lassen sich Verbraucher mit sehr unterschiedlichen Temperaturniveaus in das System integrieren.

Das HIT-Ventil regelt, wann dem NT-Puffer wärmeres Wasser aus dem HT-Puffer beigemischt wird. Klaus Rehling, Inhaber des Planungsbüros Rehling Energie-Technik, erklärt den Vorteil dieser Technologie: „Der Deckungsanteil der Wärmepumpe erhöht sich deutlich, weil die Wärmeversorgung der Heizkreise vorrangig aus dem NT-Puffer erfolgt und dieser Puffer dadurch deutlich besser entladen wird. Nur bei Bedarf wird die Wärmeversorgung gezielt über den HT-Puffer unterstützt.“

Warmwasser frisch gezapft

Für eine hygienische Warmwasserbereitung im Durchflussverfahren hat das Projektteam eine Frischwasserstation „Logalux FS 54/3“ vorgesehen. Das Gerät stammt ebenfalls vom Systemexperten Buderus und ist als Kaskade aus zwei Einzelstationen ausgeführt. Mit einer Zapfleistung von 54 l pro Minute bei 70 °C Vorlauftemperatur und 60 °C Warmwasseraustrittstemperatur ist Bieber + Marburg in Sachen Warmwasser auch in Spitzenlastzeiten immer auf der sicheren Seite.

Das gilt auch für den Wärmepumpenbetrieb, der selbst im Winter bei Außentemperaturen von bis zu minus 20 °C gewährleistet ist. Wobei der Planer für Fälle, in denen die Wärmepumpe weniger effizient arbeitet und um Spitzenlasten abzudecken, das Gas-Brennwertgerät vorgesehen hat. „Beide Wärmeerzeuger arbeiten im System aufeinander abgestimmt zusammen, so lässt sich eine hohe Gesamteffizienz sicherstellen“, sagt Klaus Rehling. Dazu trägt die übergeordnete Systemregelung „Logamatic 5000“ bei: Über die eingestellte Regelstrategie ist exakt festgelegt, wann welcher Wärmeerzeuger läuft. „Der Fokus liegt dabei auf einem nachhaltigen Heizbetrieb per Wärmepumpe“, betont Thorsten Thierbach. „Das senkt die Energiekosten und die CO₂-Emissionen.“

Fazit: Heizen, Kühlen und Warmwasserbereitung – mit der Luft-Wasser-Wärmepumpe „Logatherm WLW276“ werden alle Anforderungen bei Bieber + Marburg an eine effiziente und nachhaltige Heizsystemlösung erfüllt. Dank „Hybrid Injection Technology“ profitieren die Anlagenbetreiber zudem von einem hohen Deckungsanteil der Wärmepumpe. Die Hybridanlage arbeitet so mit geringen CO₂-Emissionen und senkt die Energiekosten. Buderus hat als Systemexperte alle weiteren wichtigen Komponenten wie vorgefertigte Hydraulikmodule, Speicher und Frischwasserstation zur Verfügung gestellt. Die Stahlexperten aus Gießen sind mit ihrem neuen Heizsystem langfristig optimal aufgestellt.