Wärmepumpen-Hallenheizung: Frostschutzstrategie bei längeren Stillstandzeiten

Sehr geehrte Kollegen, in einem aktuellen Projekt planen wir die Umstellung eines Gewerbebetriebs auf eine Luft-Wasser-Wärmepumpe zur Beheizung der Produktionshalle. Im Gegensatz zum Wohnbau gibt es hier bei Betriebsferien oder an Wochenenden Phasen, in denen die Raumtemperatur bewusst deutlich abgesenkt wird, um Betriebskosten zu minimieren. Es stellt sich nun die sicherheitstechnische Frage, wie die Anlage im Falle eines Stromausfalls oder bei sehr niedrigen Außentemperaturen während der Absenkphase gegen Einfrieren geschützt werden kann. Nutzen Sie in solchen industriellen Anwendungen bevorzugt Frostschutz-Wärmeträgergemische im Primärkreis, oder setzen Sie auf redundante Systeme und eine USV-gestützte Steuerung der Umwälzpumpen? Die thermodynamische Auslegung der Anlage ist bereits abgeschlossen, aber die Betriebssicherheit bei Frost ist ein kritischer Punkt in der Dokumentation. Ich freue mich auf einen fachlichen Austausch über bewährte Konzepte zur Frostabsicherung bei größeren Wasservolumina in nicht permanent beheizten Gewerbeobjekten. Vielen Dank für Ihre konstruktiven Hinweise zu diesem spezifischen Szenario.

Guten Tag Dr. P., ein interessantes Projekt. Aus meiner Erfahrung als SHK-Meister bei größeren Hallen würde ich Ihnen dringend von einer reinen USV-Lösung abraten, da der Strombedarf der Umwälzpumpen bei niedrigen Temperaturen und hoher Viskosität des Wassers immens ist. Das Risiko, dass bei einem längeren Ausfall die Kapazität nicht reicht, ist zu hoch. Ich empfehle Ihnen stattdessen den Einsatz eines Frostschutz-Wärmeträgergemisches, etwa ein Glykolgemisch, sofern dies die installierten Wärmetauscher zulassen. Achten Sie dabei zwingend auf die VDI 4645. Bei größeren Volumina ist zudem die regelmäßige Überprüfung der Konzentration mittels Refraktometer essenziell, um Korrosion und Kavitation durch gealtertes Frostschutzmittel zu vermeiden.

Vielen Dank, Herr S. für den schnellen Input. Die VDI 4645 habe ich für die Planung natürlich auf dem Schirm. Das Problem bei Glykol ist jedoch der Wärmeleitfähigkeitsverlust im Vergleich zu reinem Wasser, was unsere thermodynamische Auslegung teils hinfällig macht und größere Heizflächen erfordern würde. Gibt es hierzu Erfahrungen mit dem Wirkungsgrad im Teillastbereich? Über weitere Meinungen zur USV-Thematik oder eventuelle mechanische Rücklaufsperren bzw. Not-Ablass-Ventile im System würde ich mich sehr freuen.

Hallo Klaus, das mit der Wärmeleitfähigkeit stimmt, aber in der Praxis bei Hallenheizungen oft vernachlässigbar, wenn die Anlage ohnehin großzügig dimensioniert ist. Ich setze bei solchen Gewerbeprojekten immer auf eine hydraulische Trennung über einen Plattenwärmetauscher. So ist das primäre System mit Glykol geschützt, während die halleninternen Heizkreise mit reinem Wasser laufen. Das reduziert das zu schützende Volumen auf ein Minimum und die Kosten für das Gemisch bleiben überschaubar. Ein wichtiger Punkt ist hier die Einhaltung der ChemKlimaschutzV und die saubere Trennung der Kreise gemäß GEG, um auch bei der BEG-Förderung keine Probleme bei der Anlagentechnik zu bekommen. Das ist die sicherste Variante.

Interessante Diskussion! Als Bauherrenvertreterin habe ich bei einem ähnlichen Projekt erlebt, dass die reine Elektroniksteuerung bei einem Defekt der Gebäudeleittechnik versagt hat. Wir haben daher zusätzlich ein rein mechanisches, stromloses Not-Ablassventil an den tiefsten Punkten installiert, das bei einer definierten Grenztemperatur unter 3 Grad Celsius automatisch öffnet. Das ist zwar eine Wartungsaufgabe mehr, aber im Ernstfall läuft die Anlage kontrolliert leer, bevor das Gehäuse der Wärmepumpe sprengt. Für mich als Betreiberin ist das die absolute Notbremse, die mir den Schlaf bei klirrender Kälte rettet, egal ob der Strom ausfällt oder die Steuerung hakt.

Sabines Ansatz der mechanischen Notentleerung ist mutig, aber bei großen Systemvolumina ist das eine riesige Sauerei und erfordert eine massive Auffangwanne, die rechtlich oft wegen Gewässerschutzauflagen nötig ist. Herr P., bleiben Sie bei der hydraulischen Trennung, die Jens B. vorgeschlagen hat. Ergänzend zur Frostsicherheit sollten Sie eine redundante Steuerung verbauen, die im Falle eines Ausfalls via GSM-Modul eine Meldung an den Bereitschaftsdienst schickt. Wenn die Anlage steht, muss ein Mensch vor Ort sein. Eine automatisierte Anlage ohne Überwachung ist in solchen Betrieben fahrlässig. Nutzen Sie für die Konfiguration unbedingt eine zertifizierte Elektrofachkraft, um die Einbindung in die Gebäudetechnik normgerecht abzuschließen.