Salzgitter-Calbecht: Wärmepumpe optimiert Ostfalia-Gebäude

Für den Campus Salzgitter-Calbecht errichtete die Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften im Frühjahr 2013 den Neubau eines Hörsaalgebäudes als Niedrigstenergiegebäude. Um diesen Anforderungen an Energieeinsparung und nachhaltiger Energiebereitstellung gerecht zu werden, kamen auch Geothermie, strombetriebene Wärmepumpen, Betonkernaktivierung sowie Zuluft - Erdregister zum Einsatz.

Der Ostfalia Campus am Standort Salzgitter befindet sich auf dem ehemaligen Tagebaugelände des Schachts Hannoversche Treue 2 in Calbecht. Die Architektur des Neubaus orientiert sich an den historischen Zechengebäuden, die auf dem Gelände noch bestehen und teilweise ebenfalls durch die Ostfalia genutzt werden. Als vorwiegendes Fassadenmaterial stellt ein Ziegelklinker eine materielle Verbindung zum Bestand her. Der Neubau ist als massive Skelettkonstruktion konzipiert. In Bild 6 ist eine Ansicht des Gebäudes in der Entwurfsphase dargestellt.

Der Energiestandard des Gebäudes geht über die Anforderungen für Neubauten deutlich hinaus. Mit einem Jahres-Primärenergiebedarf von unter 90 kWh/(m²a) und einem Jahres-Endenergiebedarf für Heizung von unter 40 kWh/(m²a) werden die Vorgaben der EnEV 2009 um über 30% unterschritten und damit die Anforderungen der EnEV 2014 erfüllt.

Das umgesetzte Energiekonzept umfasst unter anderem eine Erdsondenanlage mit einer Sole/Wasser Wärmepumpe zum Heizen und Kühlen. Die Lüftungsanlagen tragen zur Reduzierung der thermischen Verluste des Gebäudes und der Komfortverbesserung bei. Ein vorgeschalteter Beton Luft‐Erdwärmeübertrager trägt im Sommer und Winter zur thermischen Vorkonditionierung der Außenluft bei.

Die Wärmepumpe hat eine Heizleistung von ca. 60 kW und eine Kühlleistung von 45 kW. Als Wärmequelle (Heizfall) oder Wärmesenke (Kühlfall) fungiert ein Erdsondenfeld, bestehend aus insgesamt 15 Doppel‐U Sonden. 14 Sonden sind auf eine Tiefe von ca. 95 m abgeteuft. Die im Zuge eines Thermal‐Response‐Tests erstellte Bohrung mit 150 m Tiefe ist ebenfalls in das Feld integriert. Die Wärmepumpe ist hydraulisch so eingebunden, dass diese bei gleichzeitigem Auftreten von Kühllasten, beispielsweise durch die ganzjährige Serverkühlung, und Heizlasten gleichzeitig Heizen und Kühlen kann. In diesem Fall fungiert der 2500 Liter Kältespeicher des Geothermiesystems als Wärmequelle und der 1500 Liter Heiz‐Pufferspeicher der Wärmepumpe als Wärmesenke.

Als Spitzenlastsysteme stehen auf der Heizseite zwei Erdgas‐Brennwertkessel mit einer Leistung von 60 kW zur Verfügung. Kälteseitig werden zwei Kompressionskältemaschinen mit je 60 kW in Kombination mit einem 1000 Liter Kältespeicher eingesetzt.

Von zentraler Bedeutung für das Energiekonzept ist der Luft‐Erdwärmeübertrager (L‐EWT). Unterhalb des teilunterkellerten Gebäudes verlaufen vier parallele Betonkanäle mit einer Querschnittsfläche von 1 m² je Kanal, über die Außenluft mit >18 oder <14 °C angesogen werden kann. Im Temperaturbereich zwischen 14 und 18 °C wird die Außenluft direkt über Dach angesogen. Im L‐EWT wird die Luft vorgekühlt oder –gewärmt. Dadurch soll zum einen der Energieverbrauch durch Heiz‐ und Kühlregister der RLT verringert werden. Zum anderen soll aber auch eine Verringerung auftretender Lastspitzen bewirken, dass die Register mit gemäßigten Temperaturen gefahren werden können und die Wärmepumpe einen möglichst hohen Deckungsanteil an der gesamten Energiebereitstellung hat.

Nach Fertigstellung erfolgte ein Monitoring der Energieverbräuche, ob der geplante energetische Standard auch im eigentlichen Betrieb erreicht wird. Das Betriebsmonitoring hat gezeigt, dass der Primärenergiebedarf von 85,5 kWh/(m²∙a) unterschritten werden kann. Der gemessene Verbrauch überschreitet den berechneten theoretischen Jahres‐Endenergiebedarf für Heizung von 12,4 kWh/(m²∙a) geringfügig und beträgt 14,2 kWh/(m²∙a) im Betrieb. Des Weiteren konnte die ressourcenschonende Funktionsweise spezieller Anlagenkomponenten der regenerativen Energiegewinnung, wie dem Luft‐Erdwärmeübertager zur Vorkonditionierung der Außenluft für die raumlufttechnischen Anlagen, bestätigt werden.