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Abbildung Headerbild Mehrfamilienhaus

Wärmepumpe für ein Mehrfamilienhaus

Wärmepumpe für das Mehrfamilienhaus „Maingold“

Bremen

Mit Ecodan Luft-/Wasser-Wärmepumpensystem effizient und klimaneutral heizen

Das Bauprojekt „Maingold“, ein Mehrfamilienhaus mit 13 Wohneinheiten in der Bremer Neustadt, ist in vielerlei Hinsicht eine Besonderheit. Das Gebäude wurde zwischen den Grundmauern eines ehemaligen Luftschutzbunkers errichtet. Anders als bei reinen Neubauten sind hier das Fundament und die Grundmauern des alten Luftschutzbunkers mit in die Fachplanung der Firma Klaus Schierenbeck Gebäudeplanung eingeflossen. Entstanden ist eine moderne Wohnkultur, die durch eine harmonische Fassadenstruktur, bodentiefe Fenster, Balkone und Dachterrassen überzeugt. Darüber hinaus wurde das Gebäude 2020 als KfW-Effizienzhaus-55 nach EnEV fertiggestellt. Durch das energetische Gesamtkonzept wurden schon damals die Anforderungen des GEG vom Juli 2021 für ein Effizienzhaus EH 55 EE erfüllt. Entsprechend modern, effizient und zukunftsweisend musste die Wärmeversorgung geplant werden.

Anforderungen

Die gebäudetechnische Herausforderung für das Bauvorhaben im Flüsseviertel der Bremer Neustadt bestand darin, eine zukunftsfähige Wärmeversorgung für das gut gedämmte Mehrfamilienhaus zu entwickeln. Darüber hinaus stand bei diesem Objekt der Klimaschutz, also eine CO2-arme Wärmeversorgung des Gebäudes im Vordergrund. Gleichzeitig sollte die benötigte Wärmeenergie für Heizung und Warmwasser klimaneutral erzeugt werden. Und: Nicht zuletzt sollten alle Wohneinheiten über eine eigene Frischwasserstation sowie über eine Fußbodenheizung mit Einzelraumregelung verfügen.

Anforderungen:

  • CO2-arme Heizlösung
  • klimaneutrale Bereitstellung von Wärme und Warmwasser
  • eigene Frischwasserstation pro Wohnung
  • Fußbodenheizung mit Einzelraumregelung

Welche Lösung wurde für das Mehrfamilienhaus „Maingold“ gewählt?

Wärmepumpen-Kaskade

Ecodan Luft-/Wasser-Wärmepumpen mit Zubadan Inverter-Technologie als 3er-Kaskade

Entworfen wurde das Gebäude von den Architekten Freudenberg/Mielke aus Bremen, die bereits mehrere Bunkerumbauten realisiert haben. Umgesetzt hat das Bauvorhaben die Fa. M-Projekt, hier federführend durch den Architekten Gunnar Neimke. Das energetische Gesamtkonzept und die Anlagentechnik in diesem klimaneutralen Mehrfamilienhaus stammt vom TGA-Fachplaner und Energieeffizienzexperten für Wohn- und Nichtwohngebäude (DENA) Klaus Schierenbeck.

Da ein geothermisches System nicht möglich war, empfahl Schierenbeck den Bauherren ein Ecodan Luft-/Wasser-Wärmepumpensystem mit Zubadan Inverter-Technologie von Mitsubishi Electric. Die Wärmepumpen werden als 3er-Kaskade im Außenbereich installiert und durch ein 4-Leiternetz mit Frischwasserstationen in jeder Wohnung ergänzt.

Hier überzeugte nicht nur die seit 2016 in mehr als 20 Mehrfamilienhäusern eingesetzte Technik, sondern auch die Energiekosten aus einem vergleichbaren Objekt. Jedes der drei Ecodan Außengeräte verfügt über 11,2 kW Wärmeleistung, womit die Wärmepumpen-Kaskade die Heizlast für das Gebäude problemlos abdeckt und zugleich noch genügend Wärme für die Trinkwarmwasser-Bereitung zur Verfügung stellen kann. Als Energiequelle entziehen die Wärmepumpen die in der Umgebungsluft enthaltene kostenlose Wärme. Die Energiequelle Außenluft gilt zudem zu 100 % als Umweltwärme.

Abbildung Mehrfamilienhaus

Das sagen die Projektbeteiligten

Projektstimmen
Vorschaubild des Referenz-Videos Mehrfamilienhaus "Maingold" in Bremen

Klaus Schierenbeck, TGA-Fachplaner und Energieeffizienzexperte für Wohn- und Nichtwohngebäude (DENA), erklärt:

„Das Zusammenspiel unseres Anlagenkonzepts und des eingesetzten Wärmepumpensystems macht die klimaneutrale und energieeffiziente Wasser- und Wärmeversorgung erst möglich. Der unbestrittene Vorteil von Luft/Wasser-Wärmepumpen ist ihre flexible und kostengünstige Erschließung der Wärmequelle.“

Abbildung Mann schaut sich Wärmepumpen an

Ecodan Wärmepumpen-Kaskaden

Um die einzigartigen Vorzüge der Ecodan Wärmepumpen auch in großen Objekten mit höheren Heizleistungen nutzen zu können, gibt es Ecodan Kaskadenlösungen. Hier werden mehrere Ecodan Luft/Wasser-Wärmepumpen in Kaskaden zusammengeschaltet. Auch hierfür bietet Mitsubishi Electric vorkonfigurierte Sets mit passendem Zubehör.

Zu unseren Wärmepumpen

Vorteile der Luft/Wasser-Wärmepumpenlösung

Vorteile

Leistungsstärker. Effizienter. Sicherer.

Die Kaskadierung von Wärmepumpen bietet zahlreiche Vorteile gegenüber einer einzelnen Wärmepumpe mit entsprechend großer Leistung. Der Betrieb im sehr großen Modulationsbereich einer Kaskade ist wesentlich effizienter, als nur ein Modul in Volllast zu fahren. Denn so können die Einheiten gleichzeitig im Teillastbetrieb arbeiten. Eine Kaskadenregelung mit Auto-Adaptfunktion optimiert das Betriebsverhalten und sucht automatisch den jeweils besten Betriebspunkt für die Anlage. Außerdem bietet eine Kaskade eine Redundanzfunktion bei der Wartung von Einzelgeräten des Systems und führt so zu einer erhöhten Betriebssicherheit. Darüber hinaus werden die Gesamtlaufzeiten der Einzelmodule reduziert und damit die Langlebigkeit erhöht.

KfW-Effizienzhaus-55-Stufe und Klasse EH 55 EE nach GEG 2020

Die Wärmepumpentechnologie war ein wichtiger Baustein, um die Anforderungen an das KfW-Effizienzhaus-55 nach EnEV und des GEG für ein Effizienzhaus EH 55 EE zu erfüllen. Darüber hinaus hat man sich bei der Gebäudehülle für ein Wärmedämmverbundsystem mit einer 20 cm Außendämmung entschieden. Im Zusammenspiel mit den obligatorischen dreifach-verglasten Fenstern und einer Lüftungsanlage, die unter anderem aufgrund der innenliegenden Bäder erforderlich war, wird bei dem Gebäude ein Endenergiebedarf für Heizung und Warmwasser von 12,9 kWh/(m2a) und ein Primärenergiebedarf von 23,2 kWh/(m2a) erreicht.

Einsatzbereich bis zu minus 28 °c Außentemperatur

Ein besonderes Merkmal der hier verwendeten Heiztechnik ist, dass die Wärmepumpen über die patentierte Zubadan Verdichter-Technologie verfügen. Das dabei eingesetzte Einspritzverfahren optimiert die verfügbare Heizleistung. Das heißt, die Wärmepumpen können auch bei sehr niedrigen Außentemperaturen von bis zu minus 15 °C noch 100 Prozent ihrer Heizleistung erbringen. Gleichzeitig erweitert sich der untere Einsatzbereich auf bis zu minus 28 °C Außentemperatur. Damit ist es möglich, das Gebäude mit Wärme zu versorgen und auch bei tiefen Außentemperaturen auf Unterstützung eines elektrischen Heizstabes oder einen zusätzlichen Wärmeerzeuger zu verzichten.

Geringe Vorlauftemperatur für Heizung und Warmwasser

Zur Speicherung der Wärme, bis sie abgerufen wird, und zur Überbrückung von Sperrzeiten des Stromversorgers wurde zusätzlich ein Pufferspeicher in das Anlagenkonzept eingebunden, der jederzeit genügend Wärme liefert. Gleichzeitig stellt der Pufferspeicher Energie für die Abtauung der Außenmodule im Winter bereit. Die gleichmäßige und als äußerst angenehm empfundene Wärmeverteilung erfolgt in dem Mehrfamilienhaus durch Fußbodenheizungen in jeder Wohneinheit, die über ein dynamisches Ventil für den automatischen hydraulischen Abgleich voreingestellt und über Einzelraumregler individuell gesteuert werden können. Als Niedertemperaturheizung eignet sich die Fußbodenheizung hervorragend für die Kombination mit Luft/Wasser-Wärmepumpen, da die geringe Vorlauftemperatur einen positiven Einfluss auf den Wirkungsgrad der Anlage hat.

Zur Trinkwarmwasserbereitung für die 13 Wohnungen steht im Technikraum ein 800-Liter Schichtenpufferspeicher bereit. Hier wird bei einer Brauchwassertemperatur von 53 °C ausreichend Wärme für die Trinkwasserbereitung vorgehalten. Zur Versorgung verfügt jede Wohneinheit über eine eigene Frischwasserstation, die parallel zur Heizungsverteilung die Trinkwarmwasserdistribution übernimmt. Die Auslauftemperatur in jeder Wohneinheit beträgt 50 °C. Durch die indirekte Übertragung der Wärme auf das frisch gezapfte Trinkwasser (Durchlaufprinzip) entfällt die Gefahr von Legionellen und die Vorgabe der Trinkwasserverordnung nach Arbeitsblatt B501 kann energiesparend ohne hohe Temperaturen erfüllt werden.

Funktionsprinzip einer Wärmepumpe

Das Funktionsprinzip der Wärmepumpen ist denkbar einfach: Um die in der Außenluft enthaltene Energie zu nutzen, wird die von den Wärmepumpen aufgenommene Umweltwärme auf ein im geschlossenen Kreislauf zirkulierendes Kältemittel übertragen. Im Kältemittelverdichter wird der Druck erhöht, das Temperaturniveau steigt an, und über einen Wärmeübertrager erfolgt der Energieaustausch vom Kältemittel an das Heizungswasser. Für jede Außeneinheit steht ein Hydromodul im Technikraum zur Verfügung. Dies ist eine unkomplizierte Art, die Heiz- und Wärmepumpenkreisläufe hydraulisch voneinander zu entkoppeln und gleichzeitig einen konstanten Kältemittelvolumenstrom zu gewährleisten.

Die wichtigsten Punkte

Zusammenfassung

  • Das Mehrfamilienhaus in der Bremer Neustadt entspricht den aktuellen Ansprüchen an Komfort, Ausstattung und energetischer Nachhaltigkeit.
  • Das energetische Gesamtkonzept entspricht dem KfW-Effizienzhaus-55-Standard und erfüllt die hohen Anforderungen des GEG für Wohngebäude.
  • Der Wärmebedarf für Heizung und Warmwasser wird mit Luft-/Wasser-Wärmepumpen als Dreier-Kaskade abgedeckt.
  • Die Ecodan Außengeräte stellen durch vergleichsweise niedrige sowie einen geringen Montageaufwand eine besonders wirtschaftliche Alternative dar.
  • Die niedrige Vorlauftemperatur der Fußbodenheizung sowie die Bereitstellung von Trinkwarmwasser ermöglichen einen besonders sparsamen und energieeffizienten Betrieb im Niedrigtemperaturbereich.
  • Durch die Zubadan Verdichter-Technologie ist der Einsatz eines Elektroheizstabes oder eines zusätzlichen Wärmeerzeugers selbst bei besonders niedrigen Außentemperaturen nicht mehr erforderlich.
  • Somit ist die gesamte Anlagentechnik mit besonders niedrigen Heizungs- und Warmwasserkosten für Endverbraucher außerordentlich kostengünstig.

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