Für eine Kaskade ist immer ein Plätzchen da

Auf der Mieterversammlung der Charlottenburger Baugenossenschaft war man sich schnell einig: Künftig sollte eine moderne zentrale Heizungsanlage die 112 Wohnungen der Wohnhausgruppe Wansdorfer Steig am Hohenzollernring in Berlin-Spandau mit Wärme und warmem Wasser versorgen – und zwar zentral, denn bis dato war pro Wohnung eine Gas-Therme älteren Baujahrs dafür zuständig. Steigende Energiepreise und hohe Betriebs- und Reparaturkosten für die veraltete Heizungstechnik machten eine Modernisierung unabdingbar.

Die gesamte Wohnanlage besteht aus sieben Wohnhausgruppen. Eine davon ist die Wohnhausgruppe am Wansdorfer Steig (Hohenzollernring, Wansdorfer Steig, Wegscheider Straße). Sie umfasst 112 Wohnungen mit einer durchschnittlichen Größe von 70 m². Vor der Heizungsmodernisierung in den Jahren 2007 bis 2009 wurde jede Wohnung separat mit einer Gas-Kombitherme (Heizwertkessel) von verschiedenen Herstellern mit einer durchschnittlichen Leistung von 18 kW beheizt. Diese war in jeder Wohnung entweder im Bad oder in der Küche montiert, weshalb auch in jeder Wohneinheit je eine eigene Gasanbindung sowie die zugehörige Abgasführung zu einem von mehreren Abgasschächten vorhanden ist.

Jede Gas-Therme versorgte einen ungemischten Heizkreis für die Heizkörper und diente auch zur Trinkwassererwärmung. Je nach Wohnung und Modernisierungsstand waren die Heizkörper als Einrohr- oder Zweirohrheizung ausgeführt.

Die Kosten für Wartung und Austausch summierten sich

Die Beheizung und Warmwasserbereitung mit zahlreichen einzelnen Gas-Thermen verursachen nicht nur aufgrund steigender Energiepreise für Gas und Strom hohe Kosten: Von den rund 2500 Thermen, die die Baugenossenschaft in sämtlichen Wohnungen im Bestand hat, muss sie jährlich etwa 150 Geräte austauschen lassen. Dies verschlingt zusammen mit den regelmäßig anfallenden Wartungskosten pro Jahr bis zu 440000 Euro. Dazu kommen Ausgaben für die Gasleitungsprüfung nach TRGI (Technische Regeln für Gas-Installation der Deutschen Vereinigung des Gas- und Wasserfaches, DVGW).

Nicht zu vernachlässigen sind des Weiteren die Aufwendungen für Reparaturen: Durchschnittlich 60 % der Thermen sind zwischen 21 und 23 Jahre alt und dementsprechend reparaturbedürftig. Einen nicht unerheblichen Aufwand und Kostenfaktor stellen darüber hinaus die permanente Reinigung und Instandhaltung der Schornsteine durch den Schornsteinfeger und die Instandhaltung der Laufbohlenanlage auf dem Dach dar.

Teamarbeit für die energetische Sanierung

Die Zentralisation und Modernisierung der Heizungsanlage am Hohenzollernring war von Beginn an eine Gemeinschaftsarbeit: Die IBT Ingenieur- und Sachverständigengesellschaft mbH für Bauplanung und Gebäudetechnik aus Berlin übernahm Konzept und Planung. Von Buderus stand Uwe Bennies, Technischer Berater bei der Buderus-Niederlassung Berlin-Brandenburg, bei der Betreuung des Projektes zur Seite. Die Ausführung der Arbeiten übernahm der Heizungsfachbetrieb Heizung und Sanitär Woltersdorf e.G.

Teamarbeit war in der Tat gefragt, zumal sich die Suche nach geeigneten Räumen für die künftige zentrale Heizungsanlage nicht einfach gestaltete. Weil die Kellerräume der viergeschossigen Wohnanlage mit den zugehörigen Wohnungen vermietet sind und im Untergeschoss keine weiteren geeigneten Räumlichkeiten zur Verfügung standen, ließ sich die neue Heizzentrale nicht im Keller einbauen. Zudem hätte die Abgasführung aus einer Heizzentrale im Keller heraus größere Umbaumaßnahmen an den vorhandenen Abgasschächten erforderlich gemacht.

Somit legten die Planer das Dachgeschoss der Wohnanlage als künftigen Standort der neuen Heizzentrale fest. Für die Aufstellung der Anlage stand eine Fläche von fast 20 m² zur Verfügung, allerdings mit einer geringen Breite.

Das Treppenhaus war das Aus für einen Großkessel

Zu prüfen war vor der Umsetzung auch, inwiefern sich Hydraulik- und Abgasleitungen anhand der bautechnischen Gegebenheiten realisieren ließen. Eine nicht unwesentliche Rolle für die spätere Einbringung und Montage spielten darüber hinaus die Größe des Treppenhauses und der Zugangstüren und vor allem das Gewicht des künftigen Wärmeerzeugers. Die mögliche Installation eines einzelnen bodenstehenden Heizkessels fiel deshalb weg. Ein einzelner Stahlheizkessel mit ausreichender Dimensionierung hätte allein schon aufgrund seiner Größe nicht als Ganzes in die Dachheizzentrale eingebracht werden können. Auch bei einem in Teilen einzubringenden Gussheizkessel in Gliederbauweise wären Transport und Montage unverhältnismäßig mühsam und zeitaufwendig geworden. Grundsätzlich gegen einen bodenstehenden Heizkessel sprach letzten Endes aber die zu hohe Gewichtsbelastung des Dachgeschosses.

Eine Kessel-Kaskade blieb als einzige sinnvolle Möglichkeit

Die Wahl fiel auf eine Kaskade aus Buderus Gas-Brennwert Wandheizkesseln vom Typ Logamax plus GB162. Ausschlaggebend dafür waren die einfache Einbringung und Montage sowie Flexibilität in der Aufstellung. Für Anlagen im mittleren und größeren Leis­tungsbereich bieten sich Geräte von 65, 80 oder 100 kW Nennleistung einzeln oder in Kaskade bis zu 8 Kesseln, damit also bis zu 800 kW Nennleistung, an. Für diesen Gas-Brennwertkessel sprach auch sein Normnutzungsgrad von bis zu 99,5 %, bezogen auf den Brennwert, beziehungsweise bis zu 110 %, bezogen auf den Heizwert.

Die benötigte Gesamtleistung der Wohnanlage Hohenzollernring beträgt für den Heizbetrieb (Auslegung nach DIN EN 12831) etwa 631 kW. Damit wurden sieben Gas-Brennwertkessel Logamax plus GB162 mit je 100 kW Nennleistung benötigt. Um die gegebenen Platzverhältnisse optimal zu nutzen, montierte die Firma Woltersdorf die Wandheizkessel auf einem Montagegestell in einer geraden Linie. Der Vorteil: Auch im zur Verfügung stehenden schmalen Raum ließ sich eine übersichtliche Aufstellung realisieren.

Örtliche Gegebenheit bestimmt die Anordnung der Kaskade

In einer benachbarten Wohnhausgruppe am Hohenzollernring kam ebenfalls eine Wandheizkesselkaskade zum Einsatz, in diesem Fall aus acht Gas-Brennwertkesseln. Weil die dort verfügbare Fläche fast quadratisch ist, wurden die Gas-Brennwertkessel allerdings anders angeordnet als in der Wohngruppe Wansdorfer Steig: Die Heizkessel befinden sich auf beiden Seiten des Montagerahmens und hängen mit dem Rücken zueinander. Auf diese Weise lässt sich gerade in recht­eckigen Räumen der vorhandene Platz optimal ausnutzen und die Geräte bleiben leicht erreichbar.

Unabhängig von einer Anordnung „in Linie“ oder „Rücken an Rücken“ ist trotz der Bezeichnung „Wandheizkessel“ keine Wand erforderlich. Die Gas-Brennwertkessel lassen sich auch mitten im Raum mithilfe eines Ständersystems aufstellen. Vor allem in einer Dachheizzentrale mit Dachschrägen und kaum senkrechten Wandflächen in ausreichender Höhe ist dies bei einer Heizungsmodernisierung von entscheidendem Vorteil.

Die Kaskadeneinheit ist modular nach dem Baukastenprinzip aufgebaut und besteht aus dem Montagegestell, einer passend dimensionierten hydraulischen Weiche, die wahlweise rechts oder links montiert werden kann, Sammelrohren für Vor- und Rücklauf, einer Gas-Sammelleitung, passenden Isolierschalen für Sammelleitungen und Weiche sowie einer Kondenswasserleitung für bauseitige Montage. Die Komponenten der Kaskadeneinheit und der Gasbrennwert-Wandheizkessel sind aufeinander abgestimmt und entsprechend des vorgesehenen Leistungsbereiches dimensioniert. Passend zur Kaskadeneinheit sind abgestimmte Grund- und Erweiterungsbausätze für eine Abgaskaskade erhältlich.

Warmwasserversorgung mit hoher Leistungsfähigkeit

Ein Schichtenlade-Speichersystem aus zwei Speichern Logalux SF500-100 mit je 500 l Fassungsvermögen stellt ausreichend warmes Wasser zur Verfügung. Vorteil des Schichtlade-Systems ist eine gleichmäßige Temperaturschichtung ohne Kaltzonen und eine hohe Warmwasser-Dauerleistung.

Zusätzlich wird im Vergleich zu konven­tionellen Warmwasserspeichern durch das Speicher-Ladesystem die Rücklauftemperatur reduziert, wodurch auch im Warmwasserbetrieb ein Brennwertnutzen mit höherer Energieeffizienz erzielt wird. Die Steuerung der Kaskade übernimmt ein digitales Regelgerät vom Typ Logamatic 4122 mit zwei Funktionsmodulen FM457, die je bis zu vier Wandheizkessel ansteuern.

Für bedarfsgerechtes Heizen ist mit einer Kaskade gesorgt, weil die Heizleistung seriell angefordert wird: Reicht die Leistung des ersten Gas-Brennwertkessels in der Kaskade nicht aus, um den Sollwert zu erreichen, wird jeweils der nächs­te Kessel in Betrieb genommen. Jeder einzelne Kessel kann seine Leistung stufenlos zwischen 19 und 100 kW dem augenblicklichen Leistungsbedarf anpassen. Somit ergibt sich für die Kaskade insgesamt ein Modulationsbereich von 19 bis 700 kW.

Modulationstiefe sorgt für die bedarfsgerechte Versorgung

Bei einem Sollwertsprung – beispielsweise beim Umschalten der Anlage vom Absenkbetrieb in den Heizbetrieb – gibt die Kaskaden-Regelung den ersten Kessel für 100 % Leis­tung frei. Dies steuert das Energie Management System (EMS) des Heizkessels. Wenn mit der verfügbaren Kesselleistung bis zu einer voreingestellten Zeit der Sollwert der Vorlauftemperatur nicht erreicht werden kann, wird der nächste Kessel für hundertprozentige Leistung freigegeben. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis entweder die volle Leis­tung der Wärmeerzeugerkaskade erreicht ist oder bis die Leistung der Kaskade den Sollwert zur festgelegten Zeit erreichen wird. Dasselbe Prinzip greift in umgekehrter Form beim Abschalten und Herunterschalten der Heizungsanlage.

Der Vorteil eines solchen modularen Betriebs liegt auf der Hand: Es sind immer nur die Wandheizkessel der Kaskade in Betrieb, die zur Bereitstellung der erforderlichen Wärmeleis­tung erforderlich sind. Das garantiert effizienteres Heizen als über ein System mit einem einzelnen, auf die gesamte Leistung dimensionierten bodenstehenden Heizkessel. Dazu kommt eine höhere Versorgungssicherheit: Das flexible Kaskadenprinzip gewährleistet durch seine eigenständigen Einheiten auch ausreichend Wärme und warmes Wasser, wenn mal ein Kessel ausfallen sollte – dann springt einfach der nächste Brennwertkessel ein.

Die Zentralisierung macht sich bezahlt

Dass die neue zentralisierte Heizungsanlage effizient arbeitet und im Betrieb deutlich geringere Kosten verursacht als dezentrale Gas-Thermen, lässt sich anhand einer Wirtschaftlichkeitsrechnung nachvollziehen. So lohnt sich die Heizungsmodernisierung allein schon aufgrund deutlich niedrigerer Betriebskos­ten. Bei laufenden Kosten für Wartung, Reinigung, Gebühren und Abrechnungen von jährlich durchschnittlich 48 Euro pro Gas-Therme summieren sich diese Ausgaben bei 112 separaten Thermen auf jährlich 5376 Euro. Mit einer 7er-Kaskade sind dafür lediglich noch 336 Euro pro Jahr fällig.

Auch die aus den verbrauchs- und betriebsgebundenen Kosten errechneten Jahres­kosten für eine separate Gas-Therme fallen nach der Sanierung deutlich niedriger aus. Sie beliefen sich für eine Wohnung vor der Sanierung auf rund 1246 Euro pro Jahr. Demgegenüber stehen mit der zentralisierten 7er-Kaskade etwa 1032 Euro. Damit werden pro Jahr und Wohnung rund 214 Euro eingespart – alle 112 Wohnungen zusammengenommen, ist dies eine Ersparnis von jährlich knapp 24000 Euro.

Fazit

Mit der Zentralisation und Modernisierung der Heizungsanlage in der Wohnanlage Hohenzollernring hat die Charlottenburger Baugenossenschaft die richtige Entscheidung getroffen: Statt je einer Gas-Therme versorgt eine zentrale Heizungsanlage 112 Wohnungen mit Wärme und warmem Wasser. Das ermöglicht deutlich einfachere und schnellere Wartungs- und Servicearbeiten mit deutlich niedrigeren Kosten. Mit der modularen Betriebsweise der Kaskade aus Gas-Brennwertkesseln wird eine effiziente und bedarfsgerechte Wärmeversorgung sichergestellt, denn sie bringt stets nur die tatsächlich benötigte Heizleis­tung. Das senkt den Verbrauch, schont die Umwelt und – im Hinblick auf steigende Energiekosten – den Geldbeutel.

Seit 100 Jahren gegen Wohnungsknappheit

Der Auftraggeber des Sanierungsprojektes, die Charlottenburger Baugenossenschaft, ist eine Gemeinschaft mit mehr als hundertjähriger Tradition. Bei der Gründung im Jahr 1907 war es das Ziel, preisgünstige Wohnungen für Familien mit geringem Einkommen zu schaffen. Eine wichtige Aufgabe, zumal Anfang des 20. Jahrhunderts eine große Wohnungsnot in Berlin herrschte. Und mit ein wesentlicher Grund, weshalb die Genossenschaft nach dem ersten Gründungsjahr bereits stolze 572 Mitglieder zählte, obwohl sie bis dahin noch keine Wohnung ihr Eigen nennen konnte. Kein Vergleich zu heute: Mittlerweile verfügt die Baugenossenschaft in den Berliner Bezirken Spandau, Charlottenburg, Siemensstadt, Charlottenburg Nord, Wilmersdorf, Steglitz, Reinickendorf und Weißensee über 61 Wohnanlagen mit rund 6500 Wohnungen.

In Berlin leben mehr als 3,4 Millionen Einwohner auf 892 km² (2008). Die durchschnittliche Wohnraumfläche einer Wohnung beträgt fast 70 m², pro Kopf stehen rund 38,7 m² zur Verfügung (2004). Dass erschwingliche Mietwohnungen in der deutschen Hauptstadt mehr als gefragt sind, bestätigt das Wohnungsbarometer der Investitionsbank Berlin: Größtes Marktproblem waren 2008 die geringen Einkommen der Mieter und Wohnungssuchenden. Gleichzeitig steigende Nebenkosten verschärften die Situation.

Dipl.-Ing. Elektrotechnik und Dipl.-Oek. Gisbert Felger ist Senior Produktmanager im Produktmarketing für Wandheizkessel der Marke Buderus in Deutschland, 35576 Wetzlar, Telefon (0 64 41) 4 18-0, gisbert.felger@buderus.de