Kälte-Wärme-Kopplung im Grand Hotel Victoria-Jungfrau

Wer im Grand Hotel „Victoria-Jungfrau“ in Interlaken (Schweiz) zu Gast ist, genießt maximalen Komfort – auch bei der Temperierung der Zimmer und der Suiten. Daher wurden viel Räume in der jüngeren Vergangenheit modernisiert und klimatisiert. Der Bedarf an Klimakälte ließ sich zunächst durch Grundwasserkühlung decken, doch die reichte 2011 nicht mehr aus. Statt Leistung mit konventionellen Kaltwassererzeugern zu ergänzen, entschied sich das Hotelmanagement für eine Lösung mit Doppelnutzen: die BMS power Module. Sie erzeugen gleichzeitig Kälte und Wärme und führen so zu Einsparungen beim Fernwärmebezug. Mittlerweile arbeiten die Module seit über zehn Jahren im Hotel und haben die Erwartungen an einen energieeffizienten, zuverlässigen Betrieb erfüllt.

Das Victoria-Jungfrau Grand Hotel & Spa in Interlaken hat Geschichte: Die namengebenden Hotels Victoria und Jungfrau verwöhnten bereits in den Jahren 1864 bzw. 1865 ihre Gäste – und diese Tradition setzt das Team des heutigen Grand Hotels fort. Es bietet komfortable Zimmer und Suiten, mehrere Restaurants und Bars sowie einen ausgedehnten Wellness- und Spa-Bereich. Zur Wohlfühlatmosphäre gehört auch eine angenehme Temperierung, sodass heute fast alle Zimmer und Suiten klimatisiert sind.

Sowohl für Schwimmhalle und Spa als auch zum Duschen wird auch im Sommer Wärme benötigt – ideale Voraussetzungen für eine kombinierte Erzeugung von Heizungswärme und Klimakälte mit den BMS power Modulen.

„Bis zum Jahr 2011 lieferte ausschließlich Grundwasser die Kälte für die Klimatechnik“, sagt Beat Wenger, der den Betrieb der Gebäudetechnik im Hotel verantwortet. „Doch mit der Modernisierung verschiedener Gebäudeteile wuchs die Zahl der klimatisierten Zimmer und somit auch der Kältebedarf.“ Der war allein mithilfe des Grundwassers nicht mehr zu decken; in heißeren Sommerwochen stieg die Vorlauftemperatur auf 13 oder 14 °C, die Klimatechnik war jedoch auf maximal 12 °C ausgelegt.

Wachsender Bedarf an Klimakälte

Das Management entschied daher, mehr Kälteleistung installieren zu lassen. Eine der wichtigsten Randbedingungen: Der Einsatz von Rückkühlern schied aus ästhetischen Gründen und wegen ihrer Geräuschentwicklung aus. Eine erste Idee war, die Grundwasserkühlung aktiv zu unterstützen, um unter 12 °C Vorlauftemperatur zu kommen. Doch dies hätte relativ hohe Investitionen für eine Kältetechnik erfordert, die nur wenige Tage oder Wochen im Jahr sinnvoll genutzt wird.

Wärme und Kälte zeitgleich erzeugen und sparen

Die Experten der BMS-Energietechnik AG aus dem nahegelegenen Wilderswil schlugen daher eine Alternative vor, bei der das Grundwasser weiterhin als Umweltenergie genutzt werden und eine neue Anlage sowohl Klimakälte als auch Wärme bereitstellen kann. Kern dieser Lösung sind BMS power Module. Diese Module liefern je nach Anwendung sowohl Heizwärme als auch Kälte für die Komfortklimatisierung, für die Gewerbekälte oder für die Minuskühlung – im Idealfall Wärme und Kälte gleichzeitig. Dadurch wird ein viel höherer Wirkungsgrad erzielt als bei einer Wärme- und Kältebereitstellung mit separaten Anlagen.

Fast alle Zimmer und Suiten des Grand Hotels sind klimatisiert, weswegen sich der Bedarf an Klimakälte irgendwann nicht mehr über das Grundwasser decken ließ. Daher wurden 2011 die BMS power Module installiert, die neben Klimakälte auch Wärme liefern – zeitgleich und mit hohem Wirkungsgrad.

Power-Module verringern den Bedarf an Fernwärme

Da im Gegensatz zu normalen Kaltwassererzeugern hier keine Abwärme entsteht, sondern Nutzwärme zum Heizen und zur Warmwasserversorgung des Gebäudeteils Jungfrau, war eine Einsparung bei den Fernwärmekosten von etwa 40.000 CHF zu erwarten (basierend auf den Energiepreisen von 2011). Das hat das Hotelmanagement überzeugt und es vergab den Auftrag an BMS-Energietechnik.

Damit das Einsparpotenzial bestmöglich zum Tragen kommt, wurde die neue Anlage für eine hohe Anzahl an Betriebsstunden bei zeitgleicher Kälte- und Wärmebereitstellung konzipiert. Die Leistungsauslegung orientierte sich dabei stark an der sommerlichen Grundlast. Dann wird sowohl Klimakälte benötigt als auch Warmwasser für zum Beispiel die Duschen und Bäder. Die Wahl fiel auf zwei Sechszylinder-Module des Typs P200 mit einer maximalen Kälteleistungen von jeweils etwa 150 kW und bis zu 180 kW Heizleistung. „Mithilfe einer Frequenzregelung lässt sich die Anlagenleistung genau an den jeweiligen Bedarf anpassen“, erklärt Wenger.

Dieselbe Leistung hätte auch durch ein Achtzylinder-Modul P400 erzielt werden können, aber die beiden P200-Module bieten Redundanz, falls Wartungsarbeiten oder Reparaturen anstehen. Außerdem lässt sich der Teillastbetrieb mit ihnen energieeffizienter umsetzen. Neben den beiden Modulen ist noch Platz für ein drittes vorgesehen, falls die Anlage später erweitert werden soll.

Hoher Gleichzeitigkeitsfaktor dank Kälte- und Wärmespeicher

Im Frühling und Herbst genügt oft die vom Grundwasser bereitgestellte Kälteleistung, bei höheren Klimatisierungsbedarf steuern die BMS power Module Leistung zu. Damit beim Klimatisieren auch die Heizfunktion der Module genutzt werden kann, ist die Gebäudetechnik mit einem 5000 Liter fassenden Kaltwasserspeicher sowie vier 1750-Liter-Wärmespeichern ausgestattet. Die Wärmespeicher dienten früher als Trinkwarmwasserspeicher und wurden nun zu Heizwasserspeichern umfunktioniert. Gleichzeitig wurde die Warmwassererzeugung auf hydraulische Durchflusserhitzer umgestellt. Diese neuen Warmwasserbereiter liefern Warmwasser nicht nur bedarfsgerecht und effizient, sondern auch höchst hygienisch.

Um die zeitgleiche Erzeugung von Wärme und Kälte mit den BMS power Modulen (im Schema als „Stationen“ bezeichnet) vom jeweiligen Bedarf zu entkoppeln, verfügt das Hotel über vier Wärmespeicher je 1750 Liter und einen Kaltwasserspeicher mit 5000 Liter Fassungsvermögen. Schema: BMS-Energietechnik.

Durch die Speicher lassen sich Heiz- und Kältebedarf von der Erzeugung entkoppeln. So können die Wärmespeicher zum Beispiel tagsüber, wenn viel Klimakälte abgefordert wird, mit geladen und die Wärme zeitversetzt abgegeben werden – zum Beispiel am folgenden Morgen, wenn viele Gäste duschen. Im Winter, wenn fast ausschließlich Wärme benötigt wird, dient das Grundwasser als Wärmequelle und die BMS power Module heben die Temperatur auf ein nutzbares Niveau an.

Mittlerweile mehr als zehn Jahre zuverlässiger Betrieb

„Mit der Modernisierung verschiedener Gebäudeteile wuchs die Zahl der klimatisierten Zimmer und somit auch der Kältebedarf“, so Beat Wenger vom Victoria-Jungfrau Grand Hotel & Spa. Die zum Bereitstellen zusätzlicher Kälteleistung installierten Anlagen liefern zugleich Wärme, die im Gebäude genutzt werden kann. Bild: Victoria-Jungfrau Grand Hotel & Spa/Wenger

Nach über einem Jahrzehnt erweisen sich die BMS power Module als eine robuste und effiziente Lösung. Dank der Auslegung nahe der Grundlast erreichen beide Module viele Jahresarbeitsstunden. „Die BMS-Module laufen oft und sehr zuverlässig“, berichtet Wenger. „Ich erinnere mich nur an einen einzigen Ausfall, da war das Netzteil defekt.“ Diese Zuverlässigkeit ist unter anderem den wenigen Verschleißteilen in den Modulen zu verdanken: Neben dem Hubkolbenverdichter ist das Einspritzventil das einzige bewegliche Teil in einem BMS power Modul.

Ein weiterer Vorzug der Module: Sie lassen sich leicht nachträglich an eine andere Nutzung anpassen. Sollten sie zum Beispiel die Kühl- und Tiefkühlräume des Hotels bedienen, wäre das durchaus möglich, denn die Einheiten können durch passende Peripheriekomponenten für die Auskopplung auf verschiedenen Wärme- und Kälteniveaus angepasst werden.

Abwärme nutzen, statt sie an die Umwelt abzugeben

Wie flexibel die Module sich nutzen lassen, haben sie im Hotel schon gezeigt, wie Wenger berichtet, denn nach und nach wurden weitere Räume mit Klimageräten ausgestattet. „Heute sind etwa 180 der insgesamt 216 Zimmer und Suiten klimatisiert. Im Hotel-Bereich Jungfrau liefern das Grundwasser und die BMS-Module hierfür die Kälte. Im Haus ‚Trianon‘ haben wir vor fünf Jahren 42 Zimmer modernisiert und mit Klimaanlagen ausgestattet, im ‚Jungfrau‘ vor drei Jahren 44 Zimmer. Für diese zusätzlich klimatisierten Zimmer liefert ein separater Kaltwassererzeuger die Kälte. Aber seine Abwärme wird den Power-Modulen zugeführt. So brauchten wir kein Rückkühlwerk zum Abführen der Abwärme, sondern erhalten stattdessen Nutzwärme.“

BMS power Module

BMS power Module liefern sowohl Heizwärme als auch Kälte für die Komfortklimatisierung, für die Gewerbekälte oder Minuskühlung – einzeln oder alles zugleich. Dieses zeitgleiche Nutzen der kalten und warmen Seite der Anlage ist der Schlüssel zu mehr Effizienz. Die eingesetzte elektrische Energie wird optimal ausgenutzt und ein viel höherer Wirkungsgrad erzielt, als es in dieser Leistungsklasse üblich ist.

Je nach Anforderung oder Saison kann auch bevorzugt Wärme oder (Klima-)Kälte geliefert werden und ein Energieüberschuss auf der warmen bzw. kalten Seite an die Umwelt abgeführt werden. Damit der effizientere Betrieb mit zeitgleicher Wärme- und Kälteerzeugung möglichst oft genutzt werden kann, bietet sich die Kombination der Module mit thermischen Speichern an, welche Kälte- und Wärmeerzeugung vom Bedarf entkoppeln.

Zwei BMS power Module des Typs P200 liefern im Hotel Victoria-Jungfrau Klimakälte und Wärme. Sie machten somit einen separaten Kaltwassererzeuger überflüssig und reduzieren zugleich den Bedarf an Fernwärme. Bild: Victoria-Jungfrau Grand Hotel & Spa/Wenger

Da die Module parallel verschiedene Temperaturanforderungen erfüllen können, ist im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen mit separaten Kälte- und Wärmeerzeugern deutlich weniger Kältetechnik zu installieren, um die Anforderungen zu bedienen. Das minimiert die Investitionskosten und auch den Kältemitteleinsatz.

Zur Auswahl stehen die BMS power Module P200 und P400. Die kleineren bieten bis etwa 150 kW Kälte- und 180 kW Wärmeleistung, die größeren bis ca. 250 kW Kälte- und 350 kW Wärmeleistung. Sie arbeiten mit den Kältemitteln R134a oder 1234yf und können auf Kundenwunsch zum Beispiel auch mit Propan geliefert werden.

Die Vorteile der BMS power Module