Erarbeitung eines innovativen Energie-, Ökologie- und Informationskonzepts für die Umweltstation der Stadt Würzburg

Für die Planung des Eisspeichersystems und die Ausschreibung war die Ingenieurgemeinschaft Hofer & Hölzl GmbH aus Fürstenfeldbruck verantwortlich. Diese fugieren als Unterauftragnehmer der Gesamtverantwortlichen balda architekten gmbh in Fürstenfeldbruck. Die Firma Viessmann als Lieferant des Eisspeichersystems hatte im Vorfeld Simulationen zur Funktionsweise des Eis-speichers durchgeführt. Der Bauherr ist somit davon ausgegangen, dass die Kühlung der Um-weltstation im Sommer für Raumtemperaturspitzen über 26 °C immer ausreichend ist. Das ZAE Bayern war verantwortlich für das nachgelagerte Monitoring des Eisspeichersystems.
Im Frühjahr 2021 war der Eisspeicher durch eine Fehlfunktion vollständig zugefroren, da in der Vergangenheit beim Betrieb der Wärmepumpe die Regenerationspumpe immer mitgelaufen ist. Erst nach Neuverkabelung des Systems konnten sinnvolle Monitoringdaten gewonnen werden. Zuvor musste davon ausgegangen werden, dass ungeplante Wärme-/Kälteströme den sehr trä-gen Eisspeicher negativ beeinflusst haben.
Im Winter 2021/2022 nach der Optimierung der Heiz- und Lüftungseinstellungen sind sehr gute COP-Werte der Wärmepumpe von ca. 5 erreicht worden. Die umweltfreundliche und fast kosten-lose Kühlenergie für die Sommerphase ist mit der vorhandenen vereinfachten Steuerung nur sehr begrenzt nutzbar. Der Phasenübergang des Eisspeichers wird daher in der derzeitigen Konfigu-ration leider nur selten genutzt und damit eigentlich nutzbare Wärme bzw. Kälte verschenkt. Durch den nicht im System eingebundenen Radarsensor kann ein kontrollierter Eisaufbau nicht stattfin-den.
Die Erfahrungen aus dem Monitoring zeigen, dass viele Probleme eines relativ komplexen und innovativen Systems nur durch ein nachgelagertes Monitoring überhaupt erkannt werden und da-mit eine Ursachenforschung möglich ist. Als Lösung eines solchen Problems wurde beispiels-weise eine zusätzliche Zeitschaltuhr eingebaut, welche für die Regeneration des Eisspeichers zum 01.03. eines jeden Jahres beendet. Zukünftige Aufgabe wird sein, den optimalen Zeitpunkt zur Regenerationsabschaltung herauszufinden, um im Sommer eine maximale Eismenge für Kühlzwecke nutzen zu können.
Da die Fußbodenkühlung technisch erst im Herbst 2021 in Betrieb genommene wurde, konnte keine belastbare Aussage zur Kühlleistung für die Sommerperiode getroffen werden. Im Projekt-zeitraum selbst, kam nur die ineffizientere Lüftungskühlung ab ca. 30 °C Außentemperatur zum Tragen.
Standardmäßig kann das hier eingesetzte Steuerungssystem des Eisspeichersystems keine Messwerte abspeichern, abrufen oder prüfen. Somit war eine Fehleranalyse, Betriebsoptimierung nur mit großem Aufwand möglich. Veränderungen von Parametern oder Grenztemperaturen am Eisspeichersystems konnte nur die Fa. Viessmann direkt Vorort durchführen.
Die Lösungsversuche mit dem Hersteller des Eisspeichersystems (Fa. Viessmann in Zusammen-arbeit mit der Fa. Bechert) für einen kontrollierten Eisaufbau scheiterten bis jetzt an den hohen Kosten. Der Radarsensor lässt sich nur sinnvoll in deine große speicherprogrammierbare Steue-rung (SPS) integrieren. Mittlerweile wird versucht, für die Anzeige des Eisstandes eine kosten-günstiger Alternative zu finden. Für einen kontrollierten Eisaufbau muss der Nutzer je nach Eis-stand die Umschaltung der Regeneration manuell vornehmen. Die momentan verwendete Zeit-schaltuhr muss dann wieder außer Betrieb gesetzt werden.
Der Hersteller Fa. Viessmann hat die Steuerung des Eisspeichersystems in dieser Form vom Markt genommen, weswegen nur eine eingeschränkte Unterstützung durch die Fa. Viessmann bei der Problemlösung erfolgte. Empfohlen wird hier aktuell von der Fa. Viessmann ein Eisspei-chersystem mit MSR (Mess-, Steuer- und Regelungstechnik) Anlage. Seit ca. 2 Jahren ist deshalb bis heute, trotz ausführlicher Fehleranalyse seitens des ZAE, kein zufriedenstellender Betriebs-zustand der Gebäudekühlung hergestellt worden.
Grundsätzlich sollte bei Eisspeichersystemen in Nichtwohnbereich eine übergeordnete Steue-rung- und Regelungstechnik vorausgesetzt werden. Jedoch ist ein solches System, für ein Ge-bäude dieser Größenordnung kostenintensiv bzgl. der notwendigen Investition. Diese Aussage relativiert sich aber, da durch die Möglichkeit des Monitorings und der Betriebsoptimierung Fehl-funktionen zu erkennen und damit auch Betriebskosten zu minimieren.