Wärmepumpen und RLT-Geräte für das Hallenklima in der Logistik

Im Oktober vergangenen Jahres hat der Filterhersteller MANN+HUMMEL sein neues Logistikzentrum im fränkischen Himmelkron eröffnet. Der 17.000 Quadratmeter große Neubau legt den Grundstein für das künftige Kompetenzzentrum für Molekularfiltration des Filterherstellers. Für eine wirtschaftliche Luftkonditionierung in den neuen Hallen setzt der Filterhersteller auf einen Verbund aus RLT-Geräten und Wärmepumpen von Schwank.

Es gehört zur Philosophie von MANN+HUMMEL intelligente Filtrationslösungen zu entwickeln, die sauberere Mobilität, saubere Luft und sauberes Wasser für jedermann ermöglichen. Den gleichen Anspruch legt der globale Technologieführer für Filtration auch für die Luftkonditionierung seiner eigenen Gebäude. Die ambitionierte Aufgabe des mit dem Neubau beauftragten Planerteams bestand darin, eine Lösung zu finden, die effizient heizen und belüften kann, aber ebenso die Möglichkeit der Kühlung bereitstellt.

Die Aufgabenstellung

In Zusammenarbeit mit dem Klimaspezialisten für Hallenbauten, der Schwank GmbH, konzeptionierte man einen Verbund aus dezentralen RLT-Geräten und elektrischen Luft-Wärmepumpen. Für die Verteilung der konditionierten Luft im Innenraum sollten kompakte Ausblasköpfe zum Einsatz kommen. Im Gegensatz zu einer zentralen RLT- Lösung kann damit die Dachlast auf mehrere kleinen Einheiten über die gesamte Dachfläche verteilt und auf ein Kanalsystem im Inneren der Hallen verzichtet werden.
Durch diesen Verzicht wird gerade in den Hochregalbereichen wertvoller Platz gewonnen und Einschränkungen in den Bereichen von Sprinklern, Leuchten und weiteren Halleneinbauten vermieden. Zudem entfällt der Reinigungsaufwand für die Kanalsysteme.

Die Umsetzung

Eine Symbiose: RLT-Gerät mit Wärmepumpe

Der 14 Meter hohe und rund 17.000 Quadratmeter große Neubau besteht aus zwei Hallenteilen für die Schwank sechs RLT-Geräte mit Wärmerückgewinnung und je 14.700 m³/h Luftdurchsatz einplante, in Summe 88.200 m³/h. Das kubische Seitenverhältnis der RLT-Geräte bietet Platz für einen langen Gegenstromwärmetauscher. In Verbindung mit der geringen Ansaugluftgeschwindigkeit von 1,5 m/s erreicht das Gerät so eine sehr hohe Effizienz. Die Rückwärmzahl beträgt 76%. Jedem RLT-Gerät sind drei Wärmepumpen mit je 19 kW Heizleistung (bei -12°C) zugeordnet, also 342 kW Heizleistung insgesamt. Die Wärmepumpen stehen dabei in unmittelbarer Nähe zum RLT-Gerät und sind direkt an das dreikreisige DX-Register im RLT-Gerät angeschlossen. Sie können daher die Wärme- bzw. die Kühlleistung über sehr kurze Kühlmittelleitungen liefern.

Als Kältemittel kommt R32 zum Einsatz. R32 hat gegenüber dem in größeren Anlagen verwendeten Kältemittel R410A, eine drei Mal bessere Umweltbilanz, ausgedrückt im GWP-Wert (Global Warming Potential).

Alle Wärmepumpen sind darüber hinaus invertergesteuert und können ihre Leistung über Modulation dem tatsächlich benötigten Bedarf anpassen, ohne zu takten. Das ist energiesparend und erhöht die Lebensdauer der Geräte.

Sowohl RLT-Geräte als auch Wärmepumpen verfügen über autarke integrierte Regelungen. Das sorgt für einen zuverlässigen, eigensicheren Betrieb sowie einfache Inbetriebnahme und Wartung. Über eine integrierte BACnet-Schnittstelle kommunizieren die Geräte mit der zentralen Gebäudeleittechnik.

Kurze Montage – einfache Inbetriebnahme

Der gesamte Neubau konnte in 14 Monaten realisiert werden, die Installation der RLT- und Wärmpumpengeräte dauerte nur wenige Wochen und konnte parallel zu den anderen Gewerken vonstattengehen. Dabei übernahm der Hallenbauer die auf den Gerätesockel der RLT-Geräte abgestimmte Rahmen-Unterkonstruktion mitsamt den Öffnungen für die Luftabfuhr der Wärmerückgewinnung. So mussten die RLT-Geräte am Ende der Bauphase lediglich mittels Kran auf ihren vorgefertigten Sockel gehoben, verankert und das dreikreisige DX-Register mit den Kältemittelleitungen der Wärmepumpen verbunden werden.

Die Inbetriebnahme erfolgte dank integrierter, vorkonfigurierter Steuerungen von RLT- Gerät und Wärmepumpen einfach vom Dach aus.

Auf gute Luft kommt es an

Bei aller Effizienz und wirtschaftlichen Kriterien bei Montage und Inbetriebnahme musste das Konzept auch den Anforderungen der Luftverteilung und -qualität genügen. Daher achtete Schwank auf eine gute Durchmischung der Zuluft, damit es zu keinen Temperaturdifferenzen zwischen Boden und Hallendecke oder „Kältenestern“ in verschatteten Hallenbereichen kommt. Für die gleichmäßige Luftverteilung schied ein Kanalsystem als Lösungsansatz aus, stattdessen setzte man auf zentrale Ausblasköpfe.
Je ein Ausblaskopf ist heute mit einer RLT-/Wärmepumpen-Einheit verbunden. Ihr Vorteil: Die warme Luft tritt über 78 frei verstellbare Einzeldüsen mit hoher Geschwindigkeit und Impuls aus und vermischt sich mit der Raumluft (Induktion). Die konditionierte Luft verteilt sich langsam und gleichmäßig in den Hallenbereichen. Die Abluft wird direkt über den Ausblasköpfen abgesaugt und in das RLT-Gerät geführt.

Die Leistung der Wärmepumpen ist auf den Wärmebedarf der Hallen ausgelegt. Die Kühlung erfolgt abhängig von den Außentemperaturen als passive Kühlung, beispielsweise in der Übergangszeit, oder im Sommer über die gezielte Zufuhr kühler Luft in den Abend- und Nachtstunden (Nachtauskühlung). Eine aktive Kühlung über die Wärmepumpen ist optional im Bedarfsfall vorgesehen.

„Das Projekt zeigt, dass der Kunde neben einem guten Kosten-/Nutzen-Verhältnis und einem wartungsfreundlichen Konzept, auf hohe Funktionalität und Effizienz der Anlage Wert gelegt hat. Die Geräte sind über das Hallendach sehr gut zugänglich und können dank mehrerer, dezentraler Einheiten auch im laufenden Betrieb ohne Einschränkungen gewartet werden. Der Wärmetauscher in den RLT-Geräten kann rund 80% der Wärme aus der Hallenluft wieder zurückgewinnen, und die gewählten Luft-Wärmepumpen gehören zu den derzeit effizientesten Geräten, die am Markt erhältlich sind.“

Sven Burghardt

Vice President Klimasysteme

Fazit

Das neue Logistikzentrum wurde nach dem neuesten Energiestandard errichtet.

Für die Beheizung auf Luft Wärmepumpen zu setzen, erscheint logisch, diese mit RLT-Geräten zu kombinieren, ist nicht nur „nice to have“, sondern zeugt aus energetischen Gründen auch wegen der hocheffizienten Wärmerückgewinnung von Weitsicht. So macht die Kombination von Wärmepumpen und RLT-Einheiten immer dann Sinn, wenn in modernen, stark wärmegedämmten und luftdichten Hallen neben einem CO2-neutralen Heizsystem zusätzlicher Frischluftbedarf besteht, z.B. für bestimmte Lagergüter, einer erhöhten Mitarbeiteranzahl oder Konditionierung belasteter Raumluft. Ihren kompletten Vorteil können RLT-Geräte ausspielen, wenn sie zusätzlich zur Temperaturabsenkung im Sommer genutzt werden. Dann kann die freie und preiswerte Kühlung genutzt werden, um den Anteil der kostspieligeren aktiven Kühlung zu reduzieren.