Ein System - zwei Nutzen
Gasklimagerät heizt und kühlt
Im Oktober letzten Jahres nahm die Energieversorgung Filstal GmbH & Co. KG in
Göppingen eine neue Klimaanlage in ihrem Verwaltungs-gebäude in Betrieb. Zum Einsatz
kommt hier eine gasmotorisch angetriebene Wärmepumpe mit Direktverdampfung/-kondensation.
Entscheidende Vorteile dieser Lösung: Das eingesetzte Gasklimagerät kann sowohl heizen
als auch kühlen und arbeitet darüber hinaus durch die Verwendung von Erdgas als
Energieträger effizient und umweltschonend.
In den vergangenen Jahren ist der Klimatisierungsbedarf insbesondere in Bürogebäuden und
Verwaltungsbauten angestiegen. Die Ursache dafür liegt zum einen in der modernen
Architektur, die sich nicht selten durch einen hohen Glasflächenanteil in der Fassade
auszeichnet. Dies führt durch die Sonneneinstrahlung zu einer erhöhten Kühllast im
Gebäude. Die hohen Lasten werden durch die verschärften Wärmeschutzanforderungen der
Energieeinsparverordnung an die Dichtheit einer Gebäudehülle noch verstärkt, wird doch
dadurch die Abgabe der Raumwärme über das Mauerwerk an die Umgebung vermindert. Zum
anderen heizt die zunehmende Anzahl elektronischer Geräte – wie Kopierer,
Faxgeräte, Bildschirme und Computer –, die mittlerweile zur Standardausrüstung
eines Büros zählen, die Innenräume zusätzlich auf. Die Folge: Insbesondere während
der Sommermonate reichen die Möglichkeiten der passiven Kühlung nicht mehr aus –
ein thermisch behagliches Raumklima ist nur mit einer raumlufttechnischen Anlage zu
gewährleisten.
Im Verwaltungsgebäude der Energieversorgung Filstal GmbH & Co. KG übernimmt diese
Aufgabe eine Wärmepumpe, die eine Wärme-/Kälteleistung von 67 beziehungsweise 56 kW
liefert und von einem Gasmotor angetrieben wird. Diese beiden Komponenten bilden zugleich
die Außeneinheit der Klimaanlage. Die Verbindung zu den Inneneinheiten in den einzelnen
Räumen erfolgt über Kältemittel-leitungen. Die Inneneinheiten selbst sind den
jeweiligen räumlichen Gegebenheiten angepasst und beispielsweise als Deckeneinbaugerät,
Unterdeckengerät, Textilschlauch mit Luftaustrittsöffnungen oder als Wandgerät
ausgeführt.
Ein entscheidender Vorteil dieser wärmepumpenbasierten Lösung liegt darin, dass das
Gasklimagerät wahlweise heizen oder kühlen kann. Im Gegensatz zu vielen konventionellen
Systemen wird also nur ein Gerät benötigt. Die Gasmotorwärmepumpe hat darüber hinaus
noch einen weiteren Vorteil: Da sie im Heizmodus auch noch die Wärme der Umgebungsluft
sowie die Abwärme des Motors nutzt, arbeitet sie besonders effektiv und erreicht
entsprechend hohe Wirkungsgrade. Wird als Energiequelle Erdgas eingesetzt, profitiert auch
noch die Umwelt. Denn nach Angaben der ASUE Arbeitsgemeinschaft für sparsamen und
umweltfreundlichen Energieverbrauch e. V. verursacht Erdgas im Vergleich zu den anderen
fossilen Energieträgern die mit Abstand geringsten Schadstoffemissionen.
Generell besitzen Gasklimaanlagen noch weitere technische Vorteile wie eine hohe
Regelgenauigkeit, einen relativ geräuscharmen Betrieb sowie eine hohe Zuverlässigkeit,
die sich in entsprechend langen Wartungsintervallen niederschlägt. Außerdem ist keine
Unterbrechung des Heizbetriebs wegen der Abtauung des Verdampfers notwendig, die
Aufheizphase verkürzt sich durch die Nutzung der Motorabwärme und bei niedrigen
Außentemperaturen tritt auch kein nennenswerter Abfall der Heizleistung ein. Hinzu kommen
wirtschaftliche Vorteile wie das Entfallen einer elektrischen Leistungsanpassung und
vergleichsweise geringe Energiekosten bei Verwendung von Erdgas. Das bestätigt auch eine
Vollkostenrechnung entsprechend VDI-Richtlinie 2067.
Grundlage für das Kühlen und Heizen mit Gasklimageräten ist der Kaltdampfprozess: In
einem geschlossenen Kreislauf nimmt ein Kältemittel beim Verdampfen auf niedrigem Druck-
und Temperatur-niveau Wärme aus der Umgebung auf. Der entstandene Kältemittel-dampf wird
in einem Verdichter unter Zufuhr von Antriebsenergie auf ein höheres Druckniveau
komprimiert (mechanische Kompression mittels Gasmotor), wobei auch das Temperaturniveau
ansteigt. Im Kondensator verflüssigt sich das Kältemittel anschließend wieder und setzt
Wärme frei. Danach wird das flüssige Kältemittel über ein Druckreduktionsventil
entspannt und kühlt sich dadurch weiter ab – nun kann der Kreislauf von neuem
beginnen. Der Kaltdampfprozess kann sowohl für die Beheizung als auch für die Kühlung
von Gebäuden eingesetzt werden. Im Heizbetrieb nutzt der Verdampfer die Wärme aus der
Umgebungsluft, um das Kältemittel zu verdampfen. Das so erwärmte Kältemittel wird
danach im Verdichter auf ein noch höheres Temperatur- und Druckniveau gebracht, um
anschließend diese Wärme über einen Kondensator - zusammen mit der Abwärme des
Gasmotors - wieder abzugeben.
