Hamburger Vattenfall-Zentrale heizt mit Server-Abwärme

Vattenfall nutzt in der Hamburger Zentrale am Überseering seit 2012 die Abwärme der Server über ein innovatives Wärmepumpenkonzept. Die Abwärme aus EDV und Rechenzentrum wird eingesetzt, um über in Kaskade geschaltete Wärmepumpen andere Gebäudeteile mit Wärme zu versorgen.

In der Fachwelt zählt das Verwaltungsgebäude der ehemaligen HEW und des jetzigen Konzerns Vattenfall zu einer der herausragenden architektonischen Leistungen im Verwaltungsbau. Der dänische Stararchitekt und Designer Arne Jacobsen galt als Meister des modernen Funktionalismus, der jedes Detail des Vattenfall-Verwaltungsgebäudes bis ins kleinste Detail akribisch durchplante. Das denkmalgeschütze Verwaltungsgebäude am Überseering gilt es als Musterbeispiel des modernen Funktionalismus.

In der Vattenfall-Zentrale besteht die meiste Zeit des Jahres über sowohl Heizwärmebedarf als auch Kühlbedarf. Dieser Kühlbedarf fällt dabei hauptsächlich in den EDV-Räumen des Rechenzentrums an. Bisher wurde die Kühlung über Fernkälte und die Heizung über Fernwärme gedeckt. Grundidee der 2012 installierten Wärmepumpenlösung war es Wärme aus dem Kältenetz zur Kühlung der Rechnerkapazitäten ins Heizsystem zu übertragen und so einen Teil der Last innerhalb des Gebäudes zu verschieben.

Zum Einsatz kamen dabei 2 Ochsner-Wärmepumpen vom Typ IWWT 400 ER2 mit einer Heizleistung von jeweils 360 kW. Die Wärmepumpen nutzen die Abwärme mit einer Quellentemperatur von 6 °C bis 16 °C und erzeugen eine Vorlauftemperatur von 35 °C bis 45 °C. Die besondere Herausforderung lag bei den extrem engen Toleranzen der Temperaturen, die es einzuhalten galt. So müssen auf der Kälteseite Temperaturen zwischen 6 °C und 7 °C eingehalten werden, auf der anderen Seite muss Wärme auf dem Temperaturniveau zur Verfügung stehen, das die Heizkurve abhängig von der herrschenden Witterung fordert. Auf Lastschwankungen ist eine Reaktion des Systems ohne Verzögerungen erforderlich.

Neben der komplexen Hydraulik und Regeltechnik über Mischkreise und drehzahlgeregelte Pumpen lag die Lösung der anspruchsvollen Aufgabe vor allem in der eingesetzten Wärmepumpentechnik. Statt eines herkömmlichen Wärmepumpenverdichters werden in den Wärmepumpen Turboverdichter eingesetzt. Die Turboverdichter lassen sich stufenlos zwischen 16.000 und 48.000 Umdrehungen pro Minute regeln. Damit können diese ihre Leistung dem aktuellen Wärme- oder Kältebedarf viel exakter und schneller anpassen. Die Läufer der Turboverdichter sind magnetgelagert und laufen daher ohne Ölschmierung reibungslos, sehr leise und verschleißfrei. Durch die Kaskadenschaltung wird der Leistungsbereich noch zusätzlich erweitert.

Die Kaskadenschaltung und die stufenlose Regelung der Turboverdichter machte den Einsatz deutlich kleinerer Pufferspeicher möglich. Im Einsatz ist je ein Speicher für Wärme und Kälte mit einem Fassungsvermögen von je 3.000 Litern. Wenn mehr Energie benötigt wird als die Wärmepumpe liefern kann, wird diese weiterhin über Fernwärme und –kälte abgedeckt. Die zwei baugleichen Ochsner Wärmepumpen des Typs IWWT 400 ER2 erreichen einen COP (Coefficient of Performance) von fünf, im Kältebetrieb eine EER (Energy Efficiency Ratio) von drei. Insgesamt erzeugt die Anlage also aus einer Kilowattstunde Strom acht Kilowattstunden Wärme und Kälte. Durch die hohe Effizienz der Anlage amortisiert sich die Investition in die Wärmepumpenanlage bereits nach rund 4 Jahren. Das Klima wird um mehr als 500 Tonnen CO₂ pro Jahr entlastet.