Bauteilaktivierung

Bauteilaktivierung - ein Hallenbad mit seinem Fundament beheizen

Das Oskar-Frech-Seebad in Schorndorf wurde auf schwierigem Baugrund errichtet. Daher mussten zur Gründung des Gebäudes rund 270 Betonpfähle etwa 20 m tief in den Boden gebohrt werden. Zur Zeit der Errichtung war die Heizung mit Erdwärme bereits entwickelt und verbreitete sich zunehmend in Deutschland. Und dabei kam uns ein ganz neues Konzept gerade recht: die Bauteilaktivierung. Die vielen Betonpfähle unter dem Hallenbad haben eine riesige Kontaktfläche zum umliegenden Boden. Warum also nicht diese Pfähle nutzen, um mit ihnen wie mit einer Erdwärmesonde Heizenergie zu gewinnen? Dazu wurden in jeden dritten Pfahl Rohrleitungen eingelegt, durch die Wasser zirkuliert. Mit einer Wärmepumpe wird dem Wasser Wärme entzogen und der Heizanlage des Gebäudes zugeführt. Das kalte Wasser wiederum wird in den Pfählen durch den umliegenden Boden wieder aufgewärmt. Damit erfüllt das Fundament sowohl für das Gebäude als auch für seine Heizung eine tragende Fuktion.

 

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Tiefengeothermie in Bruchsal

Tiefengeothemie in Bruchsal – neue Energiequelle in Baden-Württemberg

Mit dem geothermischen Projekt in Bruchsal war die Fritz Planung bei der Geburtsstunde der Stromerzeugung aus Erdwärme in Deutschland zugegen. Das Projekt war die zweite Anlage zur Stromerzeugung aus Geothermie in Deutschland, die erste in Baden-Württemberg. Bei dem ehrgeizigen Projekt der Stadtwerke Bruchsal konnten über Jahrzehnte wichtige Erfahrungen zur geothermischen Stromerzeugung und der Prozessführung beim Umgang mit heißen Tiefenwässern im Oberrheingraben gewonnen werden.
Die Anlage arbeitet nach dem Prinzip der geothermischen Dublette mit eingeschaltetem Sekundärkreislauf zur Stromerzeugung. Aus einer Förderbohrung werden bis zu 30 l/s heißen Wassers mit einer Temperatur von 120°C gefördert. Es wird benutzt um über einen Wärmetauscher das Arbeitsmedium im Sekundärkreislauf zu erhitzen, wobei das Wasser abgekühlt wird. Nach der Passage des Wärmetauschers wird das Tiefenwasser in einer zweiten Bohrung ein den gleichen tiefen Grundwasserleiter reinjiziert, aus dem es entnommen wurde. Damit entsteht in der Tiefe kein Defizit und das stark salzhaltige Tiefenwasser gelangt nicht in den Kreislauf an der Erdoberfläche. Im Sekundärkreislauf wird im Wärmetauscher ein Gemisch aus Wasser und Ammoniak, das bereits bei niedrigen Temperaturen siedet, erwärmt und verdampft (Kalinaprozess). Danach treibt es, analog zum Wasserdampf in konventionellen Kraftwerken, eine Expansionsturbine zur Stromerzeugung an.
Die ersten Erkundungen zum Projekt fanden im Jahr 1979 statt. Nach Abteufen der Bohrungen unter Leitung der Fritz Planung wurde über mehrere Jahre ein Forschungsprojekt unter dem Bundesministerium für Forschung und Technik eingerichtet und danach vorerst eingestellt. Nach Wiederaufnahme des Projekts durch die Bundesministerien für Wirtschaft und Umwelt wurden zunächst die Verbindungsleitungen zwischen den Bohrungen und schließlich die Kalinaanlage zur Stromerzeugung nach unseren Plänen errichtet. Die Anlage ging 2009 mit 400 kW ans Netz und wird mittlerweile durch die EnBW als Forschungsanlage betrieben.

 

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Kalte Fernwärme

Kalte Fernwärme – klingt paradox, ist aber hoch effizient.

Bundesweit wird ein Viertel der verbrauchten Energie zur Beheizung von Räumen eingesetzt. Einsparungen in diesem Bereich haben also große Auswirkungen auf unsere Klimabilanz. Bei der Erschließung eines Gewerbegebiets in Waldshut wurde daher von Anfang an großer Wert auf eine energieeffiziente und umweltfreundliche Heizmethode für das gesamte Gebiet gelegt. Die Lösung hat die Fritz Planung in Form einer kalten Fernwärme erarbeitet. Das Prinzip gleicht dem der Heizung mit Erdwärmesonden. Anstatt jedoch jedes Gebäude umständlich mit mehreren Erdwärmesonden auszustatten, fördert ein zentraler Brunnen Grundwasser mit einer über das Jahr gleichbleibenden Temperatur von rund 10°C. Dieses Wasser wird über ein Rohrleitungssystem zu den einzelnen Abnehmern geleitet. Jeder Abnehmer betreibt in seinem Heizraum eine Wärmepumpe, die dem Wasser Wärme entzieht und der eigenen Heizungsanlage zuführt. Das entwärmte Wasser wird wieder rückgeführt und über einen zweiten Brunnen in den Untergrund zurückgeleitet – so ensteht kein Grundwasserdefizit. Der große Vorteil gegenüber einer konventionellen Fernwärmeverteilung, bei der heißes Wasser zirkuliert, ist, dass es aufgrund der niedrigen Wassertemperatur keine Wärmeverluste auf dem Weg zwischen Erzeuger und Abnehmer gibt. Außerdem kann das System durch Umkehr der Wärmepumpe im Sommer auch zur Kühlung herangezogen werden. Da die Wärmepumpen wesentlich mehr Heizenergie liefern, als Antriebsenergie verbrauchen, ist das Konzept der kalten Fernwärme wirtschaftlich und umweltfreundlich.

 

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Kolbenpumpen in der öffentlichen Wasserversorgung – Neue Ansätze für ein altbewährtes Konzept

Kolbenpumpen in der öffentlichen Wasserversorgung – Neue Ansätze für ein altbewährtes Konzept

Waren Kolbenpumpen Anfang des 20. Jahrhunderts noch die gängigste Art um flüssige oder gasförmige Medien zu bewegen, wurden sie im Laufe der Zeit immer mehr durch die kontinuierlich arbeitenden Kreiselpumpen verdrängt. Diese sind mittlerweile für eine große Bandbreite von Förderhöhen und Durchsätzen in Standardgrößen und trinkwassertauglicher Ausführung erhältlich. Mit unserer Idee, Kolbenpumpen für das Pumpwerk Enge des Zweckverbandes Vordere Albgruppe einzusetzen, stießen wir zuerst auf Verwunderung, werden solche Maschinen heutzutage doch höchstens in der privaten Hauswasserversorgung eingesetzt. Im Grenzbereich großer Förderhöhen (im Fall des Zweckverbandes bis zu 380 m) und relativ kleiner Durchsätze stoßen die gängigen Kreiselpumpen jedoch an ihre technischen Grenzen. Sie weisen hier niedrige Wirkungsgrade auf, was bedeutet, dass sehr viel Energie für die Förderung des Wassers eingesetzt werden muss – das ist ökologisch nachteilig und erzeugt im Laufe der Jahre unnötig hohe Betriebskosten. Kolbenpumpen sind mit Wirkungsgaden um 90% den Kreiselpumpen in diesem Bereich überlegen.
Mit der Rückbesinnung auf eine in der Trinkwasserversorgung fast in Vergessenheit geratene Technik konnte ein wirtschaftliches Konzept für den Zweckverband entwickelt werden. Der Baubeginn für das neue Pumpwerk ist in 2014 geplant.

Umweltfreundliche Trinkwasserenthärtung durch Nanofiltration

Umweltfreundliche Trinkwasserenthärtung durch Nanofiltration

Die sogenannte Härte – also der Gehalt an den Mineralien Calcium und Magnesium – entwickelt sich mehr und mehr zu einem entscheidenden Qualitätskriterium der öffentlichen Trinkwasserversorgung. Während hohe Mineraliengehalte bei den im Handel angebotenen Mineralwässern durchaus erwünscht sind, wünschen die Verbraucher beim öffentlichen Trinkwasser eine möglichst niedrige Härte, um Kesselsteinbildung („Kalkablagerungen“) in Warmwasserbereitern, Kochtöpfen, Zapfstellen, etc. zu verringern. In Versorgungsgebieten mit harten Wässern haben sich daher zunehmend Haushaltsenthärtungsgeräte ausgebreitet. Diese arbeiten meist mit Ionenaustauschern, die mit großen Mengen Salzlösung regeneriert werden müssen, welche dann in die Kanalisation und nachfolgend in die Flüsse gelangt.

In jüngerer Zeit wurde für die Enthärtung von Trinkwasser die Nanofiltration entwickelt. Dabei wird das Wasser unter hohem Druck durch eine Membran gedrückt, die wie ein sehr feiner Filter Wassermoleküle hindurchlässt, jedoch die Calcium- und Magnesiumionen genauso wie Bakterien, Viren und weitere Schadstoffe zurückhält. Für die Stadt Bad Dürrheim und den Zweckverband Eislinger Wasserversorgungsgruppe haben wir bereits Konzepte mit einer Nanofiltration zur zentralen Enthärtung des Trinkwassers im Wasserwerk ausgearbeitet. In Deggingen im Filstal wird eine solche Anlage derzeit umgesetzt. Für diese zentrale Enthärtung müssen wesentlich weniger Chemikalien eingesetzt werden als bei der dezentralen Enthärtung in den Haushalten und die Wasserqualität ist konstanter und wird durch Fachpersonal überwacht.

Energieeffizienz in Schwimmbädern

Ratgeber Energieeffizienz in Schwimmbädern – Bayerisches Landesamt für Umwelt und Energieagentur NRW beauftragen Fritz Planung als Energieexperten

In Deutschland gibt es 7.800 öffentliche Hallen- und Freibäder. Im Vergleich zu Wohn-, Geschäfts-, Büro- oder Sportgebäuden weisen diese den höchsten Energiebedarf je Raumeinheit auf. Grund sind die immensen Energiemengen, die benötigt werden, um das Badewasser zu wärmen und das richtige Raumklima einzustellen. Ein mittelgroßes Hallenbad mit einem 25 m Becken und einem Nichtschwimmerbecken im Standard der 80er Jahre hat einen jährlichen Energieverbrauch für Strom und Wärme von rund 8 Millionen Kilowattstunden. Das ist nahezu das 600-fache des durchschnittlichen deutschen Haushalts.
In unserer langjährigen Tätigkeit als Generalplaner für öffentliche Bäder haben wir stets innovative Energiekonzepte verfolgt um den Wärme- und Stromverbrauch zu minimieren – zum Wohle der Umwelt und zum Vorteil der Gemeindekassen. Unsere überragende Expertise auf diesem Gebiet erkannten auch das Bayerische Landesamt für Umwelt und die Energieagentur NRW, als sie die Fritz Planung mit der Erstellung des Ratgebers Energieeffizienz in Schwimmbädern beauftragte. Da es in einem Schwimmbad viele energieintensive Prozesse gibt, kann eine wesentliche Effizienzsteigerung nicht nur durch eine einzelne Maßnahme erreicht werden. Die Broschüre stellt daher eine Sammlung vieler verschiedener innovativer Ansätze der baulichen Konzeption, Gestaltung der Gebäudehülle, Heizung, Belüftung und Beleuchtung in Kombination mit Energierückgewinnung und ausgereifter Gebäudeautomation zusammen. Das Ergebnis: durch innovative Konzepte und optimale Planung lässt sich der Energieverbrauch eines Bestandsbades um 70% senken!

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