Hygienisch und effizient: Warmwasser mit Abwärme erzeugen

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Hygienisch und effizient:
Warmwasser mit Abwärme erzeugen
Mit Hilfe einer neuen Heizzentrale hat Konservenhersteller Valenzi seine Energiekosten für
die Wärme-, Kälte- und Drucklufterzeugung um etwa ein Drittel gesenkt, denn nun kann zur
Warmwasserbereitung auch die Abwärme der Kälte- und Druckluftkompressoren genutzt
werden. Möglich ist dies dank eines Schichten-Wärmespeichers, der alle Wärmequellen und
-senken des Betriebs einbezieht, und einer hygienisch arbeitenden Frischwassererwärmung.
Bild: Valenzi
Durch Integration
aller Wärmequellen und
-verbraucher in
einem übergreifend
gemanagten System
erzielte Konserven
hersteller Valenzi
große Einsparungen.
Die Valenzi GmbH & Co. KG produziert am Standort Suderburg
in der Lüneburger Heide u. a. Pilzkonserven, Beerenkonfitüren,
Chutneys und Suppeneinlagen. Das Werk ging 1969 nach einem
Firmenumzug in Betrieb und ist seitdem schrittweise gewachsen; heute arbeiten dort über 100 Mitarbeiter. Im Zuge der Expansion wurde auch die Medienversorgung erweitert, allerdings
erfolgte die Optimierung von Warmwasser-, Wärme- und Dampfversorgung sowie Kälte- und Drucklufttechnik unabhängig voneinander.
Sebastian Vogt, der Valenzi in der dritten Generation leitet, erkannte das Potenzial eines ganzheitlichen Konzepts: Das Einbinden sämtlicher Wärmequellen und -senken, auch der Abwärme
der Kälteanlagen in den Kühlhäusern (zusammen 210 kW Wärmeleistung) und der drei bedarfsorientiert laufenden Druckluftkompressoren (insgesamt bis zu 71 kW Wärme), versprach große Energieeinsparungen. Die Maßnahmen durften aber die
Trinkwasserhygiene nicht beeinträchtigen, denn Wasser ist Zutat für die Lebensmittel und unentbehrlich zur Anlagenreinigung.
Daher muss auch das Warmwasser höchsten Ansprüchen genügen.
Gemeinsam mit einem Technikteam erarbeitete Vogt auf Basis
von Anlagen- und Verbrauchsdaten eine Grobplanung. „Anschließend haben wir bei Fachbetrieben eine Detailplanung in
Auftrag gegeben und ließen in den Jahren 2012 und 2013 große
Teile des Anlagenparks erneuern“, erläutert Vogt. Die unter energetischen Gesichtspunkten wichtigste Neuerung war der Bau
einer Heizzentrale.
Moderne Gebäudetechnik | Sonderausgabe 2015 | Anzeigen-Sonderpublikation
Speicher bringt Wärmequellen und -senken zusammen
In der neuen Heizzentrale steht ein junger Erdgaskessel mit
350 kW Spitzenleistung, der zwei ölbefeuerte Dampfkessel abgelöst hat. Um alle Wärmequellen in die zentrale Versorgung
einzubinden und Energieerzeugung und -verbrauch zeitlich zu
entkoppeln, ließ Valenzi neben der neuen Zentrale einen Wärmespeicher bauen. Die varmeco GmbH & Co. KG hat den Speicher
geplant, geliefert und Support geleistet, die Installation hat die
Hamelner Firma Arendt, Mildner & Evers GmbH (AME-Technik)
vorgenommen. Anhand der Wärmeerzeugungs- und -bedarfsdaten errechnete varmeco, dass ein Schichtenspeicher mit
52 m³ Inhalt und einer Temperatur in der Kuppel bis 75 °C für
Valenzi ausreichend ist.
Der Speicher bezieht Wärmeenergie aus drei Quellen: Im unteren Temperaturniveau lädt ihn die Abwärme der Kälteanlagen
bei etwa 40 °C. Die Abwärme der Druckluftverdichter fließt in
der Mitte des Speichers mit etwa 65 bis 70 °C ein. Der Erdgaskessel wiederum liefert mit maximal 90 °C die höchste Vorlauftemperatur und bedient den oberen Teil des Warmwasserbehälters. Um eine hohe Betriebssicherheit zu gewährleisten, sind die
Wasserkreisläufe und der Speicher durch Gegenstromwärmetauscher hydraulisch voneinander getrennt.
„Ähnlich wie die Einspeisung geschieht auch die Wärmeentnahme auf verschiedenen Ebenen. Die Energie wird dadurch mit der
jeweils passenden Temperatur ausgekoppelt“, sagt Vogt. Ein Mischen mit Kaltwasser ist so entbehrlich. Der Anschluss für den
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Dampferzeuger und Heizungsvorlauf befindet sich oben am
Speicher beim 75-Grad-Niveau, der zugehörige Rücklauf erfolgt
in der Mitte bei etwa 60 °C. Auf diesem Wärmeniveau wird die
Energie zur Trinkwassererwärmung ausgekoppelt, der entsprechende Rücklauf bedient den unteren, kühlen Teil des Behälters.
Wie die Energiequellen sind sämtliche Wärmesenken mit dem
Speicher indirekt über Wärmetauscher verbunden.
Maximale Hygiene durch Frischwassererwärmung
Für ein Maximum an Hygiene wird zur Warmwasserbereitung
ausschließlich frisches, etwa 8 °C kühles Trinkwasser verwendet. Es wird im Durchfluss erwärmt. Dazu strömt es durch Gegenstromwärmetauscher von varmeco des Typs FWE 60 HD, die
nach dem Tichelmann-Prinzip kaskadiert sind: Bei geringer Last
strömt das zu erwärmende Trinkwasser durch nur einen Wärmetauscher, bei höherem Bedarf werden Schritt für Schritt weitere
FWE-Module parallel geschaltet. Ein Wechsel der Prioritätenfolge stellt den – über längere Zeit betrachtet – gleichmäßigen Einsatz aller Module sicher.
Die Kaskade aus kleineren Einheiten hat gegenüber einem großen Wärmetauscher den Vorzug, dass sie vor allem im Teillastbetrieb eine höhere Regelgüte gestattet.
Die Erwärmung des Frischwassers im Durchflussprinzip bietet
zwei Vorteile: Zum einen ist kein Speicher für erwärmtes Trinkwasser nötig, weswegen sich Legionellen nicht im System vermehren können. Daher entfällt der Prozessschritt des regelmäßigen, keimtötenden Erhitzens des Warmwassers auf über 65 °C.
Zum anderen fließt das Wasser von der Wärmetauscherkaskade
mit etwa 30 °C zum Speicher zurück, was ein effizientes Kühlen
der Kälte- und Druckluftverdichter ermöglicht. Dadurch wird
Strom, der sonst zur Wärmeabfuhr nötig wäre, eingespart.
Spätere Erweiterung der Frischwassererwärmung
Nach Fertigstellung der Heizzentrale im Jahr 2013 zeigte sich,
dass an den Wärmetauschern zur Frischwassererwärmung für
einige Minuten am Tag starke Fließgeräusche auftraten, was auf
einen ungewöhnlich hohen Volumenstrom schließen ließ. Ursache dieser Lastspitze war der Reinigungsprozess einer Konfitürenabfüllanlage. Zwar wurde ihr Warmwasserbedarf bei der Planung berücksichtigt, doch der genaue Spitzenvolumenstrom war
anhand der damals ermittelten Halbstundenwerte nicht ersichtlich.
„Wir konnten den Wasserdurchsatz für die Reinigung der Abfüllanlage soweit absenken, dass das maximal geplante Zapfvolu-
Grafik: varmeco
Anbindung des varmecoWärmespeichers an die
Wärmequellen bei Valenzi
(rechts oben: Erdgaskessel/
Dampferzeuger, Druckluftstation und Kälteanlagen)
sowie die Abnehmer (links
oben: Dampferzeuger und
Heizung) sowie die Frischwassererwärmung (links,
hier als Dreier-Kaskade
dargestellt).
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Bild: Valenzi
Mit seinem Innendurchmesser von
3,5 m und mehr als
6 m Höhe bietet der
Schichten-Wärme
speicher von varmeco
ein Volumen von über
50 m³. Am wärmsten
ist das Wasser unter
seiner Kuppel, wo die
Energie zum Heizen
mit 75 °C ausgekoppelt wird.
Bild: Valenzi
Warmwasser wird bei Valenzi ausschließlich im Durchlaufprinzip
bereitgestellt. Es gibt also keinen Trinkwasserspeicher, in dem
sich Legionellen vermehren könnten. Der Systemregler VC380
(zwischen den schwarzen Wärmetauschern) sorgt für ein energieoptimiertes Wärmemanagement.
men der Frischwassererwärmung von 360 Liter pro Minute nur
noch geringfügig übertroffen wurde“, berichtet Vogt. Durch eine
Erweiterung der Frischwassererwärmerkaskade von drei auf vier
Wärmetauscher konnte dem tatsächlichen Spitzenbedarf entsprochen werden. Damit er auch wärmeseitig gedeckt ist, wird
der Wärmespeicher – falls erforderlich – kurz vor Start des
Reinigungsprozesses durch den Gaskessel nachgeladen.
Das Wärmemanagement organisiert ein varmeco-Systemregler
des Typs VarCon380. Diesen Regler hat Vogt noch 2013, direkt
Projektdaten
Projekt:
Abwärmenutzung im Lebensmittel verarbeitenden Betrieb
Auftraggeber:
Valenzi GmbH & Co. KG, Suderburg
Nutzer:
Valenzi GmbH & Co. KG, Suderburg
Realisierungszeitraum:
2012/2013
Wichtigste Ziele der Modernisierung:
Realisierung von Energie- und Kosteneinsparungen unter
Beibehalten der Trinkwasserhygiene
Wichtigste Ergebnisse der Modernisierung:
Energieeinsparung etwa 30 %; bezogen auf alle Druck
luftanlagen, Kältetechnik, Heizkessel und Warmwasser
bereitung
Eingesetzte TGA-Systeme:
Neuer Wärmespeicher, Frischwassererwärmung,
Wärmeregelung; Integration des ebenfalls neuen Erdgaskessels sowie Nutzung der Abwärme von Kälte- und
Druckluftanlagen über den Wärmespeicher
Leistungen und Lieferanten:
Planung, Herstellung und Lieferung von Wärmespeicher,
Frischwassererwärmung und Systemregler sowie
Peripheriekomponenten durch die varmeco GmbH & Co.
KG, Kaufbeuren
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nach seiner Markteinführung, nachrüsten lassen. „Der VC380
hat gegenüber dem zuerst verbauten Systemregler 018 den Vorteil, dass ich über das Netzwerk auf aktuelle und gespeicherte
Betriebsdaten zugreifen kann“, argumentiert er. Vogt kann außerdem dem varmeco-Team via Internet Zugriff auf die Daten
gestatten, um Hilfe bei der Programmierung oder einer eventuellen Störungsbehebung zu erhalten.
Energiekosten um etwa ein Drittel gesunken
In den ersten zwei Betriebsjahren der neuen Wärmetechnik wurden die Erwartungen des Valenzi-Projektteams übertroffen: „Die
Energiekosten für Heizung, Warmwasser, Kälte und Druckluft
sind 30 Prozent niedriger als früher“, sagt Vogt. Die größte Einsparung bewirkt die energieeffiziente Abwärmenutzung, die der
neue Wärmespeicher ermöglicht. Im Sommer reicht schon die
Abwärme zur Warmwasserbereitung. „Nur bei Bedarfsspitzen
oder wenn viel Heizenergie benötigt wird, schaltet sich der Erdgaskessel automatisch zu“, erläutert er. Aber vielleicht wird der
Kesseleinsatz künftig noch seltener erfolgen: Der Geschäftsführer erwägt den Bau eines Blockheizkraftwerks. Auch dessen
Wärme ließe sich problemlos nutzen, um den varmeco-Wärmespeicher zu laden.
Eine Information der varmeco GmbH & Co. KG, Kaufbeuren
Firmenprofil siehe Seite 236
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