Vor­pro­jekt Neu­bau LGT Vaduz ab­ge­schlos­sen

Copy paste oder Hirn­schma­lz?

Wol­len wir uns mit Ge­nies wie Paw­lo­wi­tsch Ko­rol­jow mes­sen? Nein. Je­doch steht es der Bran­che gut, sich diese Tu­gen­den ab und zu ins Be­wusst­sein zu rü­cken.

«Je einfacher eine Konstruktion ist, desto genialer ist sie. Kompliziert bauen kann jeder.»
(Sergei Pawlowitsch Koroljow, russischer Chefkonstrukteur während dem Zweiten Weltkrieg und geistiger Vater der ersten Interkontinentalrakete der Welt)

Das Ingenieurwesen beschäftigt sich per se mit der Entwicklung, Konstruktion und Realisierung technischer Einrichtungen. Adaptiert man diese Anforderungen auf die Gebäude- und Energietechnik, so stehen wir Ingenieure in der Pflicht, unserem Kunden und der Gesellschaft hoch effiziente, wirtschaftliche und ökologische Anlagen und Konzepte zur Verfügung zu stellen. Wie viel Engineering braucht es heute, um die Kundenbedürfnisse abzudecken? Und wer übernimmt diese Verantwortung? Wir sind von folgendem überzeugt: die bestmöglichen Lösungen werden generiert, wenn Hirnschmalz und interdisziplinäre Zusammenarbeit zusammenfliessen.

Ef­fi­zi­enz als obers­tes Ziel

Die Basis um diese Prämisse für das Vorprojekt «Neubau LGT Vaduz» zu erfüllen, legte das Architekturbüro Fischer Architekten mit ihrem prämierten Entwurf. Das übergeordnete Ziel ist hier eine hocheffiziente Kälte- sowie Wärmeerzeugung zu realisieren. Diese soll optimal in das neue Erdsondenfeld eingebunden werden. Die Bewältigung der Projektziele ist nur mit einer interdisziplinären, geschäftsstellenübergreifenden Zusammenarbeit zwischen den Gewerken Heizung, Kältetechnik und Gebäudeautomation sicherzustellen. Die berechnete Kälteleistung ist 830 kW und die benötigte Heizleistung bezieht sich auf 750 kW. 

Käl­te­an­la­ge bringt Kos­ten­ein­spa­run­gen

Für die Kälte- sowie Wärmeerzeugung wird eine Kälteanlage mit dem natürlichen Kältemittel Ammoniak (NH3) eingesetzt. Die Kälteanlage weist drei umschaltbare Verdichter auf, die vier unterschiedliche Temperaturniveaus bewirtschaften können. Hier zeigt sich ein grosser Unterschied zu üblichen Standardanlagen.

Die Kälte- respektive Wärmeerzeugung ist im Jahr auf drei Betriebsweisen ausgelegt. Im Kühlbetrieb wird die Kälteanlage kältegeführt betrieben. Das Erdsondenfeld wird als Wärmesenke beziehungsweise als Geospeicher genutzt. Dieser speichert die Abwärme aus dem Kühlbetrieb saisonal und wird für den Wärmebetrieb im Winter wieder genutzt. Durch die Aufteilung der drei unterschiedlichen Betriebsweisen ist im Kühlbetrieb mit einem Energy Efficiency Ratio (EER) von 9.3 zu rechnen. Dieser überdurchschnittlich hohe EER wirkt sich positiv auf die jährlichen Energiekosten aus. Bei genügend tiefer Erdsondentemperatur ist zusätzlich ein Freecooling vorgesehen, welches eine kostenlose Kälteerzeugung mit sich bringt.

Wir­kungs­grad trifft auf Ener­gie­ef­fi­zi­enz

Die Sicherstellung der Temperaturstabilität über das Jahr im Geospeicher wird mit dem Übergangsbetrieb gewährleistet. Es wird nur so viel Abwärme ins Erdreich eingetragen, wie als Wärmequelle für die Wärme-erzeugung im Heizbetrieb benötigt wird. Um dies zu garantieren, wird das Erdsondenfeld überwacht. Bei zu starker Erwärmung wird die Rückkühlung der Kälteerzeugung über die Erdsonden in der Übergangszeit deaktiviert. Und zwar bis die Bilanz von Wärmeein- und Austrag wieder ausbalanciert ist. So kann eine lange Nutzungszeit und ein optimaler Wirkungsgrad, also eine hohe Energieeffizienz erwirkt werden.

Im Heizbetrieb dient das Erdsondenfeld als Wärmequelle. Die optimale Anzahl sowie die Länge der Erdsonden beziehen sich auf Erdsondensimulationen. Die Simulation zeigt, dass mit den Projektperimeter 61 Erdsonden mit einer Länge von 250 Metern einzusetzen sind. Im wärmegeführten Heizbetrieb muss im Altbau eine Wassertemperatur von 52 °C gewährleistet werden. Mit dieser Voraussetzung weist die Wärmeerzeugung einen durchschnittlichen Coefficient of Performance (COP) von 4.8 auf.

Die verschiedenen Betriebszustände sind optimal aufeinander abgestimmt und die unterschiedlichen Temperaturniveaus lassen sich einfach bewirtschaften. Dies ist nur dank einer auf das Projekt zugeschnittenen Kälte- und Wärmeerzeugung möglich. Die Erzeugung ist ein in sich geschlossenes System, das keine aufwendige hydraulische Einbindung und Regulierung benötigt. Sie wird nicht in einzelne Anlagen unterteilt, sondern funktioniert als eine Einheit. Somit entfallen hohe Betriebs- und Unterhaltskosten und die Wartung minimiert sich zusätzlich.

Auf den Spu­ren von Ko­rol­jow

In der von aussen betrachteter Einfachheit dieses zukunftsorientierten Projektes, versteckt sich sehr viel Know-how und eine gute Zusammenarbeit verschiedener Spezialisten. Unser Bestreben ist stets, ein einfaches Konzept mit dem Hauch Genialität zu entwickeln. Dann erreichen wir tiefe Kapital- und Betriebskosten, eine hohe Verfügbarkeit und Betriebssicherheit sowie ein nachhaltiges Investment in eine zu 100 % CO2-neutrale Energieerzeugung.