Warme Brötchen, warme Wohnungen

Wie in vielen Bäckereien fällt auch in dem „Boarding House“ in der Metallstrasse in St. Gallen (Schweiz) viel Wärme an. Nicht nur Öfen und Herde sind in Betrieb, auch die Kälteanlage für die Kühlzellen und Gärapparate erzeugt Abwärme, die in kleineren Backbetrieben oft verpufft. Hier hingegen dient dieser Energieüberschuss der Warmwasserbereitung und kommt so dem ganzen Haus zugute.

Der fünfgeschossige Bau ist gemischt genutzt: Im Erdgeschoss befinden sich die Bäckerei mit Cafe und Restaurant sowie ein Empfang, von dem aus 56 möblierten Apartments zugänglich sind. Das Dachgeschoss bietet einen Wellnessbereich und eine Dachterrasse.

Backbetrieb liefert Heizenergie

Da die Abwärme der Kältetechnik nur mit rund 38 Grad Celsius anfällt, würde sie gerade eben zum Betrieb der Fußbodenheizung in den Übergangsjahreszeiten ausreichen – das Gebäude ist gut gedämmt und für eine Niedertemperaturheizung somit geeignet. Doch Investor Ingmar Abler von der Immobilienverwaltung Abler (Weissbad) und das Planungsbüro Vadea AG (St. Gallen) hatten mehr mit der Wärme vor und entschieden sich daher für eine Besonderheit: Sie rüsteten die Heizzentrale mit der von der Schweizer BMS-Energietechnik AG und ihrem deutschen Partner Varmeco entwickelten „eXergiemaschine“ aus, teilte der Hersteller mit.

Die Exergiemaschine ist eine Wärmepumpe, die im Gegensatz zur konventionellen Heizungswärmepumpe für relativ hohe Temperaturen und große Temperaturhübe ausgelegt ist. So kann sie als „Turbo“ in der Heizzentrale eingesetzt werden, der in diesem Fall die Abwärmetemperatur von 38 auf etwa 68 Grad Celsius anhebt – ausreichend für die hygienische Trinkwasserbereitung in den drei Frischwasserstationen.
 
Zur Funktion in einer Heizungs- und Warmwasseranlage benötigt diese Wärmepumpe, die inklusive Schaltschrankteil so groß wie ein mittlerer Haushaltskühlschrank ist, laut den Herstellern einen Stromanschluss und einen Schichtwärmepuffer. An dem Wärmespeicher wird die Maschine über vier Muffen angeschlossen. Zwei befinden sich etwa in der Mitte, also auf mittlerem Temperaturniveau, einer oben in der warmen Temperaturzone, einer unten.

Die Wärmepumpe entnimmt dem Wärmespeicher Wasser auf mittlerem Temperaturniveau, heizt einen Teil davon auf und speist ihn oben wieder in den Speicher. Den anderen Teil des entnommenen Wassers kühlt die Maschine ab, bevor er unten in den Speicher fließt. Dies führt laut Auskunft von Varmeco zu einer guten Temperaturschichtung im Speicher, somit zu einem hohen Vorlauf zu den Verbrauchern und einem kühlen Rücklauf zur Wärmequelle.

Temperatursensoren am Speicher geben Aufschluss darüber, ob die Temperaturschichtung gut ist oder zum Beispiel durch eine lange Warmwasserzirkulation zerstört wird und somit der Einsatz der Exergiemaschine sinnvoll ist.

Zwei Speicher, eine Temperaturschichtung

In der Metallstrasse arbeitet die Wärmepumpe nach demselben Prinzip, allerdings mit zwei Speichern, wie Planerin Alina Scheiwiller von Vadea erklärt: „Wir haben dort einen Niedertemperaturspeicher mit 2.130 Litern Fassungsvermögen und einen 3.400-Liter-Speicher für höhere Temperaturen vorgesehen.“ Die Temperaturschichtung erstreckt sich auf die beiden Speicher, die miteinander gekoppelt sind, die warme Seite der Wärmepumpe ist am Hochtemperaturspeicher angeschlossen, die kalte am Niedertemperaturspeicher.

„Mit zehn Kilowatt Nennwärmeleistung stellt die Exergiemaschine genügend thermische Energie aus der Abwärme bereit, um das Gebäude im Sommer und an milden Frühlings- und Herbsttagen mit Warmwasser zu versorgen“, berichtet Scheiwiller. Im Winter und bei Spitzenlast decke Fernwärme den zusätzlichen Bedarf. Dadurch ergebe sich ein sehr energieeffizientes Wärmesystem.

Das Anheben der Vorlauftemperatur und die Kühlung des Rücklaufs zur Wärmequelle wirkten sich unter anderem positiv auf den Wirkungsgrad aus und helfen, vom Fernwärmebetreiber geforderte Rücklauftemperaturen in allen Lastsituationen einzuhalten.