TGA im Arborea Marina Resort Neustadt

BHKW und Wärmepumpen im Zusammenspiel

Auf einer Bruttogrundfläche von 10.000 m² beherbergt das Arborea Marina Resort 124 Zimmer, zwei Restaurants, zwei Bars, drei Tagungsräume für bis zu 84 Personen und einen Wellnessbereich − das „Sparadise“ mit Sauna und Hamam auf 1.000 m². Gebaut wurde das Hotel nach EnEV 2014. Ziel war es, die Gebäudebeheizung und Klimatisierung über Wärmepumpen zu realisieren. Ein BHKW dient in erster Linie zur Erzeugung des Heizwassers. Über dieses wird über dezentrale Trinkwarmwasserstationen in den Zimmern Brauchwarmwasser erzeugt. Der erzeugte Strom wird selbst genutzt, eventuell überschüssige Energie wird ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Über das BHKW werden die Warmwasserspeicher temperiert, die so dimensioniert sind, dass die Lastspitzen, die morgens und abends im Hotel auftreten, abgedeckt werden können. Die zwei zusätzlichen Gasbrennwertkessel dienen als Redundanz für das BHKW und sollen nur im Ausnahmefall die Spitzenlast abdecken.

Monovalente Konditionierung über Luft-/Luft-Wärmepumpen

Alle Zimmer werden über Luft-/Luft-Wärmepumpen „VRV IV Heat Recovery“ monovalent konditioniert. Die Zimmer können über das 3-Leiter-System individuell gekühlt und geheizt werden und bieten damit einen optimalen Komfort für den Gast. Bei zeitgleichem Betrieb profitiert der Betreiber von der Wärmeverschiebung des Systems und reduziert damit seine Betriebskosten. Das als 3-Leiter-System konzipierte Wärme­rückgewinnungssystem verfügt (schematisch gesehen) über drei Wärmetauscher: zwei davon im Gebäude, einer im Außengerät. Sobald ein Gast sein Zimmer kühlen möchte und somit an einem der beiden Innengerätewärmetauscher (schematisch gesehen) Kühlbedarf besteht, muss Wärmeenergie abgeführt werden. Wenn parallel ein anderer Gast sein Zimmer wärmer haben möchte, also am anderen Innengerätewärmetauscher geheizt werden muss, findet der Wärmeaustausch zwischen diesen beiden Wärmetauschern statt. In diesem Fall muss keine zusätzliche Energie von außen zugeführt werden. Der Außengeräte-Wärmetauscher wird nur dann benötigt, wenn das Verhältnis zwischen Heiz- und Kühllast nicht ausgeglichen ist und zusätzlich Wärmeenergie ab- bzw. zugeführt werden muss.

Insgesamt 10 „VRV IV“-Systeme mit einer Gesamtwärmeleistung von 337 kW sind auf dem Dach des Gebäudes sowie im Außenbereich aufgestellt. Die „VRV IV“ ist mit der „VRT“-Technologie ausgestattet („Variable Refrigerant Temperature“). Dadurch wird die Verdampfungs- bzw. Verflüssigungstemperatur im laufenden Betrieb an den tatsächlichen Leistungsbedarf angepasst, wodurch der Wirkungsgrad erhöht, der Komfort gesteigert und die Betriebskosten gesenkt werden.

Die Zimmer werden über Kanalgeräte klimatisiert, die klassisch, unauffällig jeweils im Eingangsbereich in der Zwischendecke verbaut sind. Die Schlafzimmer der Familienzimmer (drei Zimmer mit je zwei Schlafzimmern) werden über Split-Truhengeräte versorgt. Die Geräte sind dann hinter einem Schrank versteckt eingebaut.

Die öffentlichen Bereiche wie Restaurant, Grillrestaurant, Amphitheater, Kinderbereich und Empfangsbereich werden ebenfalls über die Luft-/Luft-Wärmepumpe „VRV IV“ mit „Roundflow“-Kassetten und selbstreinigender Blende konditioniert. Gerade in den öffentlichen Bereichen eines Hotels fällt viel Staub an, der die Filter der Klimainnengeräte verschmutzt. Dies führt zu einem Anstieg des Energieverbrauchs. Bei einer regelmäßigen Reinigung der Filter ist eine optimale Effizienz wieder sichergestellt. Dank der Selbstreinigungsfunktion der Blende wird der übliche Leistungsabfall gegen Ende des Wartungszyklus verhindert. Über eine Leuchtdiode an der Blende und auf dem Display der Fernbedienung wird angezeigt, wenn der integrierte Staubsammler entleert werden muss. Dies erfolgt mit einem handelsüblichen Staubsauger. Die Innengeräteeffizienz wird so immer auf bestmöglichem Auslieferungsniveau gehalten und Wartungs- sowie Servicekosten werden gesenkt. Zusätzlich sind die Innengeräte mit einem „intelligenten Auge“ ausgestattet, welches erkennt, wo und ob sich ein Gast in diesem Bereich aufhält. Die vier Luftleitlamellen werden einzeln automatisch verstellt und der Luftstrom wird dorthin gerichtet, wo sich keine Person aufhält. Dadurch werden Zug­erschei­nun­gen verhindert. Durch die Personenerkennung wird auch registriert, ob sich überhaupt eine Person in dem Raum aufhält. Ist dieses nicht der Fall, wird automatisch der Sollwert verschoben, was die Betriebskosten weiter reduziert. Sobald der Sensor durch eine Person ausgelöst wird, stellt sich der Sollwert automatisch wieder auf den vorher eingestellten Komfort-Sollwert ein.

Abwärme aus der Gewerbekälte für die Fußbodenheizung

In den öffentlichen Bereichen des Hotels ist zusätzlich noch eine Fußbodenheizung installiert, um im Winter größtmöglichen Komfort bieten zu können. Die Versorgung der Fußbodenheizung mit Warmwasser für das Restaurant und das Grillrestaurant wird über eine „Hydrobox“ realisiert. Über diese wird mittels Kälte­mittel Warmwasser hergestellt. Die „Hydrobox“ ist an die VRV-Anlage angeschlossen, die auch die Innengeräte für diesen Bereich versorgt. Auch dieses System ist als 3-Leiter-Anlage mit der Möglichkeit zur Wärme­verschiebung konzipiert worden.

Die Lebensmittel- und Getränkekühlung übernimmt die Verbundanlage „Conveni-Pack“ von Daikin. Sie versorgt die insgesamt 36 Kühlstellen – die Kühlmöbel im Restaurant, die offenen Küchenbereiche für die Gäste sowie die Bars. Für die Tiefkühlung von Lebensmitteln wurden zwei TK-Booster an das „Conveni-Pack“ angeschlossen. Das „Conveni-Pack“ nutzt die Abwärme der Kühlmöbel und Kühlräume zur Wärmerückgewinnung und stellt die Wärme der Fußbodenheizung für das Amphitheater, den Empfangsbereich, die Bar und den Wanderraum zur Verfügung. Hier erfolgt eine 100-%-ige Wärmerückgewinnung. Die Energie, die aus der Ware im Kühlraum gewonnen wird, wird genutzt, um Wasser zu erwärmen. Falls der Bedarf über die Wärmepumpen und die Wärmerückgewinnung nicht abgedeckt werden kann, wird über das BHKW nachgeheizt.

Frischluft über Lüftungsanlagen

Die Tagungsräume, der Yoga­bereich und der Sportraum werden ausschließlich über die VRV-Anlage konditioniert. Alle anderen Bereiche, wie Umkleiden, Büros, Personalräume und Toiletten, werden über statische Heizflächen und damit über das BHKW beheizt. Der Serverraum und die Technikräume in den Etagen werden über eine kompakte Mini-VRV gekühlt. Für den Serverraum ist zusätzlich ein Split-Gerät als Redundanzgerät zuständig. Alle Zimmer, das Restaurant, Grillrestaurant, Amphitheater, die Tagungsräume, der Wanderraum, der Yogabereich und die Sport- und Nebenräume werden über acht Lüftungsanlagen von Daikin mit Frischluft versorgt. Die Lüftungsanlagen der Tagungsräume, des Sportbereichs sowie des Restaurants werden über die VRV-Anlage gekühlt und beheizt. Die Küchenzuluft wird über Daikin-„ERQ“-Verflüssigereinheiten klimatisiert, die Beheizung findet über das Heizwasser statt. Die Lüftungsgeräte der Zimmer werden nur über Heizwasser mit Wärme versorgt.

Steuerungstechnik für optimale Effizienz

Eine optimal auf die technischen Komponenten abgestimmte Steuerungstechnik erzielt ein Maximum an Effizienz. Zentral gesteuert werden alle Systeme, von der Wärmepumpe bis hin zur Lüftungsanlage, über den „Intelligent Touch Manager“ (ITM) von Daikin. Ein Touchpanel, das mit durchgängiger grafischer Bedienoberfläche einen intuitiven Zugriff auf alle Funktionen bietet. Alle Funktionen können über eine Web-Schnittstelle auch aus der Ferne überwacht und bedient werden. Auch die Integration von Drittanbietern ist möglich. Die Fußbodenheizung wird ebenfalls über die GLT von Daikin angesteuert. Zusätzlich wird der ITM mit der Hotelbuchungssoftware verbunden: Das Zimmer wird erst dann auf Komforttemperatur gebracht, wenn der Gast eincheckt. Wenn das Zimmer nicht gebucht ist, wird ein Auskühl- und Überhitzungsschutz realisiert.

Dies sorgt für eine Energieeinsparung, ohne dass der Komfort darunter leidet. In den Zimmern, im Restaurant und in der Bar wurden Fensterkontakte eingebaut, die die Anlage für diesen Bereich bei geöffneten Fenstern abschaltet. Somit wird verhindert, wenn der Gast die frische Ostseeluft genießen möchte, dass Energie „zum Fenster rausgeworfen wird“.

Im Tagungsbereich wird die mobile Trennwand über einen Endlagenschalter überwacht. Wenn die Trennwand geöffnet wird, arbeiten beide Klimageräte nach einer Raumtemperaturregelung (Partitionsmodus). Wenn diese geschlossen ist, lassen sich in beiden Räumen unterschiedliche Temperaturen einstellen. Über den Außentemperaturfühler, der am ITM angeschlossen ist, kann ein gleitender Sollwert in Abhängigkeit zur Außentemperatur realisiert werden. Im Restaurant und in den Tagungsräumen wird die Außentemperatur genutzt, um bei einer Kühlanforderung die Wärmepumpe erstmal ausgeschaltet zu lassen und, wenn es die Außentemperaturen zulassen, über die Lüftungsanlage mit freier Kühlung zu klimatisieren. Auch dies sorgt für zusätzliche Energieeinsparung.

Zahlen sprechen für sich

Das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik „Umsicht“ erhebt während des Hotelbetriebs alle energierelevanten Verbrauchsdaten und bewertet die CO₂- und Energieeinsparungen des Arborea Marina Resort. Dafür wurde im Hotel Messtechnik installiert, die für alle VRV-Geräte, alle Lüftungsgeräte und alle Innengeräte einer Etage mit insgesamt 36 Zimmern den Stromverbrauch misst. Zusätzlich werden der Gasverbrauch des BHKW und der Spitzenlastkessel, der gesamte Stromverbrauch sowie der Wasserverbrauch und die Heizwassermenge erfasst. Ebenfalls gemessen werden der erzeugte Strom des BHKW sowie der eingespeiste Strom. Es wird auch ermittelt, wie viel Wärme aus der Wärmerückgewinnung der Gewerbekälteanlage „Conveni-Pack“ erzeugt wurde. So soll in den nächsten Monaten genau analysiert werden, welche Einsparpotentiale realisiert wurden. Damit wird gezeigt, wie die nachhaltige Ressourcenhaushaltung über die Steuerungstechnik bei den Wärmepumpen und Kälteanlagen unter den Aspekten der Energiekostenbetrachtung mit minimalen Betriebskosten in der Nutzungsphase gewährleistet wird.