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Energetische Modernisierung eines Altbaus

Zwei Mehrfamilienhäuser mit neuem Heizsystem

Ochtendung/Koblenz

In der Wärme- und Energiewende spielen Wärmepumpen als Ersatz für Heizungsanlagen auf Basis fossiler Brennstoffe eine zentrale Rolle. Dabei ist der Austausch des Wärmeerzeugers auch in Altbauten oftmals viel einfacher möglich als gedacht. Gerade in nicht umfassend energetisch modernisierten Mehrfamilienhäusern ist der Einsatz von Luft/Wasser-Wärmepumpen eine gute Option, um Ausgaben mit geringem Aufwand dauerhaft zu senken. Das gilt insbesondere, wenn zusätzlich noch die alten Heizkörper gegen moderne Heizkonvektoren getauscht werden. Diesen Aspekt hat sich auch ein Eigentümer von zwei Dreifamilienhäusern im rheinland-pfälzischen Ochtendung zu Nutze gemacht und seine Mietobjekte modernisieren lassen.

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KEY FACTS

Anforderungen:

  • Ersatz der Heizanlage durch zukunftssichere Lösung
  • Effiziente Wärmeversorgung
  • Reduzierung der Heizkosten

Ausgangssituation

Ausgangssituation

Die beiden Gebäude sind nahezu baugleich und wurden 1989 nach den damals geltenden Anforderungen der Wärmeschutzverordnung und der Heizungsanlagenverordnung erbaut. Jedes Haus verfügt über drei Wohnungen von jeweils ungefähr 100 m2. Die Außenwände bestehen aus Bimsstein mit einer Stärke von 24 cm plus Außenputz. Auch die Dachdämmung und die Fenster entsprechen dem damaligen Stand der Gebäudedämmtechnik. Die Wohnungen wurden bisher jeweils über Gas-Etagenheizungen mit Raumwärme versorgt. „Die Frage war, ob man auch ohne Fußbodenheizung eine Wärmepumpe einbauen kann, mit der die Gebäude effizient mit Wärme versorgt werden“, erklärt Torsten Hoidis, Geschäftsführer und Gründer der Kälteprofis aus Ochtendung.

Ansicht Mehrfamilienhaus

Lösung

Lösung

Als Lösung hat Torsten Hoidis den Austausch der alten Gas-Etagenheizungen durch Luft/Wasser-Wärmepumpen als Kaskade sowie der Heizkörper durch moderne, energiesparende Konvektoren empfohlen. „Die gebäudetechnische Herausforderung bestand darin, eine zukunftsfähige Wärmeversorgung für die beiden Mehrfamilienhäuser zu entwickeln, die eine besonders wirtschaftliche Lösung zur Reduzierung der Heizkosten darstellt“, so Hoidis weiter. Am Markt stehen hierfür unterschiedliche Möglichkeiten zur Verfügung, von denen jedoch keine so gut für diese Gebäude in Frage kam, wie ein Wärmepumpensystem, das die Energie aus der Außenluft nutzt. Der unbestrittene Vorteil von Luft/Wasser-Wärmepumpen ist ihre einfache, kostengünstige Erschließung der Wärmequelle.

Zum Einsatz kommen vier kompakte Ecodan Luft/Wasser-Wärmepumpen von Mitsubishi Electric, die jeweils als Zweier-Kaskade pro Gebäude installiert wurden. Jedes der Ecodan Außengeräte verfügt über 10 kW Wärmeleistung. Damit decken die beiden Wärmepumpen-Kaskaden die Heizlast für das jeweilige Gebäude im monovalenten Betrieb komplett ab.

Bild einer der Wärmepumpen

Starke Vorteile

Vorteile
Bild der Wärmepumpen-Kaskade Bild der Innenmodule und des Pufferspeichers

Vorteilhafte Kaskadierung

Die Kaskadierung der Außengeräte bietet gegenüber einem Einzelgerät mit größerer Leistung mehrere Vorteile. Die Einheiten können gleichzeitig im Teillastbetrieb arbeiten, wodurch sich ein sehr großer Modulationsbereich zwischen der minimalen Leistung des Einzelgerätes und der maximalen Leistung der Kaskade ergibt. Das ist wesentlich effizienter als der Betrieb nur einer Wärmepumpe, die ihre Leistung weniger exakt anpassen kann. Außerdem bietet die Kaskade eine Redundanzfunktion und führt so zu einer erhöhten Betriebssicherheit.

Leistungsstarke Zubadan Verdichtertechnologie

Ein besonderes Merkmal der hier eingesetzten Heiztechnik ist die patentierte Zubadan Verdichtertechnologie. Mit ihr ist es möglich, den Kältemittelmassenstrom und damit die Verdichterdrehzahl konstant zu halten. Dafür wird im Verdichtungsprozess ein Zwei-Phasen-Gemisch auf den Verdichterkopf eingespritzt. Im Flash-Injection-Kreislauf des Zubadan Verdichters kann so bei tiefen Außentemperaturen mit einer höheren Drehzahl gearbeitet und die Kältemittelmenge im Wärmepumpen-System konstant gehalten werden. Das heißt, die Wärmepumpen können auch bei sehr niedrigen Außentemperaturen von bis zu -15 °C noch 100 Prozent ihrer Heizleistung erbringen. Gleichzeitig erweitert sich der untere Einsatzbereich auf bis zu -28 °C Außentemperatur, bei dem die Wärmepumpen eine für den Heizbetrieb nutzbare Temperatur zur Verfügung stellen.

Wärme ohne Heizstab

Damit ist es möglich, das Gebäude auch bei tiefen Außentemperaturen monovalent – das heißt ausschließlich über die Wärmepumpenfunktion – mit Wärme zu versorgen. Ein elektrischer Heizstab oder ein weiterer Wärmeerzeuger ist im Regelbetrieb nicht erforderlich. Jede Außeneinheit ist im Technikraum mit einem Hydromodul verbunden. Die Technikzentrale ist im Dachboden eines kleinen Nebengebäudes untergebracht, da die Häuser nicht unterkellert sind. Hier befinden sich für jede Anlage ein Pufferspeicher, der zur Systemtrennung eingesetzt wird und zur Überbrückung von Sperrzeiten des Stromversorgers immer genügend Wärme bereitstellt. „Jede Wohneinheit verfügt zudem über einen separaten Wärmemengenzähler, um die abgenommene Wärmemenge genau zu ermitteln und abrechnen zu können“, so Hoidis.

Vorschaubild Referenzvideo Mehrfamilienhaus Koblenz

Projekt-Video

„Jede Wohneinheit verfügt über einen separaten Wärmemengenzähler, um die abgenommene Wärmemenge genau zu ermitteln und abrechnen zu können.“, so Thorsten Hoidis, Geschäftsführer und Gründer der Kälteprofis.

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Eco-Konvektoren statt Fußbodenheizung

Eco-Konvektoren

Neue Eco-Konvektoren ersetzen alte Heizkörper

Im Zuge der Heizungsmodernisierung wurden die alten Heizkörper durch neue iLife-2 SLIM Eco-Konvektoren von Mitsubishi Electric ersetzt, die in Kombination mit Ecodan Wärmepumpen-Systemen eine optimale Ergänzung bei der Wärmeübertragung im Gebäudebestand darstellen. In den sechs Wohneinheiten konnte das vorhandene Rohrnetz der Wärmeverteilung, über das bisher die klassischen Radiatoren versorgt wurden, weitergenutzt werden. Die beiden Wärmepumpen-Anlagen sind auf eine Vorlauftemperatur von 45 °C ausgelegt und damit effizienter als bei höheren Vorlauftemperaturen. Neben der ausführlichen Heizlastberechnung, mit der der Wärmebedarf für jeden einzelnen Raum ermittelt wird, wurden die Konvektoren auf eine maximale Vorlauftemperatur von 45 °C bei einer Außentemperatur von -10 °C ausgelegt.

Mehr Systemeffizienz im Baubestand

Die Eco-Konvektoren vereinen Konvektions- und Strahlungswärme in einem Gerät und fügen sich durch ihre Eleganz charmant in jedes Wohndesign ein. Sie sind in fünf kompakten Baugrößen lieferbar und verfügen über einen integrierten Regler mit Touch-Display. Die neuen Eco-Konvektoren i-LIFE2-SLIM sind eine Lösung für Wärmeverteilsysteme, um im Baubestand die Systemeffizienz durch niedrige Vorlauftemperaturen zu erhöhen. Sie können beispielsweise frei vor bodentiefen Fenstern oder wie klassische Radiatoren an der Wand montiert werden. Der extrem flache Aufbau von nur 131 mm benötigt nicht mehr Platz als ein moderner Flachheizkörper und eignet sich dadurch für die allermeisten Anwendungen zur effizienten Wärmeverteilung.

Angenehme Wärmeabgabe

Die Besonderheit des i-LIFE2-SLIM Eco-Konvektors liegt in seiner intelligenten Konstruktion. Während konventionelle Gebläsekonvektoren ihre Energie nahezu ausschließlich per Konvektion abgeben, nutzen Eco-Konvektoren zusätzlich auch die Vorteile von Strahlungswärme, um die Wärmeabgabe möglichst angenehm im Raum zu gestalten. Hierzu werden neben einem äußerst geräuscharmen Tangentiallüfter zwischen Wärmetauscher und Frontblende kompakte Mikrolüfter eingesetzt. Dadurch wird die Wärmeenergie über die Frontblende auch als Strahlungswärme in den Raum abgegeben. Der große Vorteil dabei: Die horizontalen Wärmewellen werden dabei besonders intensiv wahrgenommen. Die Konvektionswärme wird dagegen über einen Ventilator direkt in den Raum verteilt.




Bild der Installation eines Eco-Konvektors Bild eines Eco-Konvektors im Esszimmer Bild der Bedienung eines Konvektors

Die wichtigsten Punkte

Zusammenfassung

  • Um die Energiekosten dauerhaft zu reduzieren, hat der Eigentümer den Austausch der vormaligen Gas-Etagenheizungen in zwei Dreifamilienhäusern aus den 1980iger Jahre durchführen lassen.
  • Die Wohngebäude werden nun mit Luft/Wasser-Wärmepumpen jeweils als Zweier-Kaskade mit einer Nennwärmeleistung von 20 kW beheizt.
  • Anstelle der alten Heizkörper kommen moderne Eco-Heizkonvektoren zum Einsatz.
  • Durch die Auslegung auf eine maximale Vorlauftemperatur von 45 °C bei einer Außentemperatur von -10 °C konnte ein Temperaturniveau unter den Systemtemperaturen von konventionellen Heizkörpern erreicht werden.
  • Die Sanierungsmaßnahme mit Luft/Wasser-Wärmepumpen wurde mit niedrigen Kosten, einfachen Mitteln und geringem Aufwand umgesetzt.
  • Beide Gebäude sind durch die neuen effizienten Wärmeerzeuger im Wert gestiegen.
  • Neben einem höheren Wärmekomfort profitieren die Mieter auch von dauerhaft niedrigeren Energiekosten, da sich die Ausgaben für die Wärmeerzeugung nach einem Jahr Laufzeit für jede Wohneinheit gegenüber dem Gas halbiert haben.

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