Zukunftsorientierte Heizlösung in saniertem Bauernhaus
Ecodan Luft/Wasser-Wärmepumpe im Altbau
SchwarmeMit dem Schepershus, einem klassischen niedersächsischen Hallenhaus aus dem Jahre 1865 mit einigen Stall- und Wirtschaftsgebäuden haben sich die Broscheits 2018 einen Traum erfüllt. Das Wohngebäude hat eine Wohnfläche von rund 320 m2 und war bereits in Teilen saniert. So waren zum Beispiel die alten Fenster und Türen durch neue mit entsprechender Isolierverglasung und zeitgemäßen U-Werten ausgetauscht worden. Auch die Hausinstallationen von Elektro-, Wasser-, Abwasser- und Wärmeverteilung waren durch die Voreigentümer erneuert worden.
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Anforderungen:
- Zukunftsfähige Wärmeversorgung
- Ganzjähriges angenehmes Temperaturniveau
- Hohe Energieeffizienz
Ausgangssituation
AusgangssituationNach dem Einzug hat das Ehepaar weitere Veränderungen und Modernisierungen insbesondere im Wohntrakt vorgenommen. So sind einige Dämmmaßnahmen an der Gebäudehülle des Wohngebäudes – wie beispielsweise der Geschossdecken und Trennwände – umgesetzt worden. Neben dem eigenen, großzügigen Wohnbereich gibt es eine weitere vermiete Wohnung, ein Ferienapartment und ein Ferien-Gästezimmer jeweils mit Bad. Beständig haben die Eigentümer in den vergangenen fünf Jahren kleinere und größere Projekte an dem Haus und auf dem Hof realisiert. Das Jüngste ist der Austausch der alten Gas-Heizungsanlage gegen ein modernes und energieeffizientes Wärmepumpensystem.
„Die Idee, eine Wärmepumpe zu installieren, kam durch die öffentliche Diskussion und aufgrund der Tatsache, dass der Gaspreis enorm gestiegen ist“, erklärt Jens Broscheit, „Bei der Auswahl der Wärmepumpe haben wir uns zunächst über verschiedene Medien informiert und sind so auf Mitsubishi Electric gestoßen. Als wir über die Fachpartnersuche auf der Webseite direkt zu einem Wärmepumpen-Fachbetrieb vor Ort geleitet wurden, stand die Entscheidung für uns eigentlich schon fest.“ Um ganz sicher zu gehen, dass eine Wärmepumpe die richtige Lösung für ihr Gebäude ist, haben die Eigentümer im Winter die Systemtemperatur schrittweise gesenkt und festgestellt, dass die gewünschte Raumtemperatur auch mit einer Heizungsvorlauftemperatur von rund 50 °C erreicht werden kann.
Projektstimme
Projektstimme
„Die gebäudetechnische Herausforderung bestand darin, eine zukunftsfähige Wärmeversorgung für dieses Bestandsgebäude aus dem 19. Jahrhundert zu entwickeln und umzusetzen, um ganzjährig ein angenehmes sowie komfortables Temperaturniveau in dem Gebäude zu gewährleisten.“
Welche Lösung wurde für das Bauernhaus gewählt?
LösungDie Firma Schierenbeck Gebäudetechnik e.K. aus Schwarme hat ein wärmetechnisches Gesamtkonzept erstellt, das die Versorgung des Gebäudes mit Raumwärme und Trinkwarmwasser auf ein versorgungstechnisch sicheres und wirtschaftliches Fundament stellt, ohne dafür fossile Brennstoffe zu nutzen. Klaus Schierenbeck hat als ausgebildeter Installateur- und Heizungsbaumeister, TGA-Fachplaner und Energieeffizienzexperte für Wohn- und Nichtwohngebäude (DENA) das Wärmeversorgungskonzept und die Anlagentechnik fachlich geplant und ausgeführt. „Die gebäudetechnische Herausforderung bestand darin, eine zukunftsfähige Wärmeversorgung für dieses Bestandsgebäude aus dem 19. Jahrhundert zu entwickeln und umzusetzen, um ganzjährig ein angenehmes sowie komfortables Temperaturniveau in dem Gebäude zu gewährleisten“, erklärt Schierenbeck hierzu.
Am Markt stehen hierfür prinzipiell unterschiedliche Möglichkeiten zur Verfügung, von denen jedoch keine so gut für dieses Gebäude in Frage kam wie ein Luft/Wasser-Wärmepumpensystem, das die Energie aus der Außenluft nutzt. Der unbestrittene Vorteil von Luft/Wasser-Wärmepumpen ist ihre einfache und kostengünstige Erschließung der Wärmequelle. „Das Entscheidende waren hier die deutlich geringeren Investitionskosten gegenüber Erd- oder Sole-Wärmepumpen. Denn da spielen Luft/Wasser-Wärmepumpen ihre Vorteile voll aus", so Schierenbeck. Für eine Luft/Wasser-Wärmepumpe sprach aus Bauherrensicht auch, dass die Wärmequelle Luft den geringsten baulichen Aufwand von allen Wärmepumpenlösungen erfordert.
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 Wärmeüberträger erfolgt der Energieaustausch vom Kältemittel an das Heizungswasser. Zum Einsatz kommen zwei kompakte Ecodan Luft/Wasser-Wärmepumpen vom Typ PUD-SHWM140YAA von Mitsubishi Electric, die als Kaskade im Außenbereich installiert worden sind.
Starke Vorteile
VorteileVorteilhafte Kaskadierung
Die Kaskadierung der Wärmepumpen bietet zahlreiche Vorteile gegenüber einer einzelnen Wärmepumpe mit entsprechend großer Leistung. Kaskaden haben einen größeren Modulationsbereich, was zu einem unterbrechungsfreieren Betrieb führt. Effizienter sind Kaskaden, weil die Geräte in Teillast effizienter (energiesparender) laufen. Die Regelung mit Auto-Adaptfunktion optimiert das Betriebsverhalten und sucht automatisch den jeweils besten Betriebspunkt. Außerdem bietet eine Kaskade eine Redundanzfunktion bei der Wartung von Einzelgeräten und führt zu einer erhöhten Betriebssicherheit. Jedes der beiden Ecodan Außengeräte verfügt über 14 kW Nenn-Wärmeleistung. Damit decken die Wärmepumpen die Heizlast des Gebäudes im monovalenten Betrieb ab und stellen gleichzeitig noch genügend Energie für die Trinkwarmwasserbereitung zur Verfügung.
Hohe Effizienz dank Invertertechnologie
Die beiden Außengeräte stehen hinter einem Stallgebäude, so dass sie von der Terrasse aus nicht zu sehen sind. Jede Außeneinheit ist im Technikraum mit einem Hydromodul verbunden. Ein besonderes Merkmal der hier eingesetzten Heiztechnik ist die patentierte Zubadan Invertertechnologie. 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. Mit dem Flash-Injection-Kreislauf des Zubadan Verdichters kann so bei tiefen Außentemperaturen mit einer höheren Drehzahl gearbeitet und die Kältemittelmenge im Wärmepumpen-System kann konstant gehalten werden.
100 Prozent Leistung auch bei bis zu minus 15 °C
Selbst bei sehr niedrigen Außentemperaturen von bis zu minus 15 °C können die Wärmepumpen noch 100 Prozent ihrer Heizleistung erbringen. Gleichzeitig erweitert sich der untere Einsatzbereich auf bis zu minus 28 °C Außentemperatur, bei dem die Wärmepumpen eine für den Heizbetrieb nutzbare Temperatur zur Verfügung stellen. 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 nicht erforderlich.
Speichersystem für die Trinkwarmwasserbereitung
Zur Trinkwarmwasserbereitung steht im Technikraum ein 1.000-Liter-Kombispeichersystem bereit. Der Kombispeicher ist ein spezieller Pufferspeicher und beinhaltet im oberen Teil einen Kupferwärmetauscher zur Erwärmung des Trinkwarmwassers. Im unteren Teil wird in einem ca. 450 Liter großen Speicherbereich Heizungswasser zur Raumwärmeversorgung vorgehalten.
Photovoltaik-Anlage eingebunden
Im Anlagenkonzept erfüllt der Pufferspeicher weitere Aufgaben. Er dient auch zur Überbrückung von Sperrzeiten des Stromversorgers, um jederzeit genügend Wärme zu liefern und stellt gleichzeitig Energie für die Abtauung der Außeneinheiten im Winter bereit. Zusätzlich ist eine bereits vorhandene Photovoltaik-Anlage ebenfalls in das Konzept eingebunden. Sobald der auf dem Dach erzeugte Solarstrom nicht für den Haushaltsstrom verwendet wird und der PV-Solarstromspeicher vollständig aufgeladen ist, wird die überschüssige Energie über einen Elektroheizstab in den Kombispeicher eingebracht. Erst wenn der vorgegebene Solltemperaturwert erreicht ist, wird der Strom ins öffentliche Netz eingespeist.
Die wichtigsten Punkte
Zusammenfassung- Der energetisch teilsanierte Resthof aus dem Jahre 1865 sollte eine passende, zukunftssichere Heizlösung erhalten.
- Zum Einsatz kommt eine Ecodan Luft/Wasser-Wärmepumpe, die als Zweier-Kaskade ausgeführt ist.
- Die Kaskadenschaltung sorgt für einen energieeffizienteren Betrieb und erhöht zugleich die Betriebssicherheit.
- Jedes der beiden Ecodan Außengeräte verfügt über 14 kW Nenn-Wärmeleistung. Damit decken die Wärmepumpen die Heizlast des Gebäudes im monovalenten Betrieb ab und stellen gleichzeitig noch genügend Energie für die Trinkwarmwasserbereitung zur Verfügung.
- Die Zubadan Invertertechnologie der gewählten Modelle sichert auch bei sehr niedrigen Außentemperaturen von bis zu minus 15 °C noch 100 Prozent der Heizleistung.
