Das Einfamilienhaus hat eine beheizte Fläche von 200 m2 und wurde im KfW-40-Standard gebaut. Zur Brauchwassererwärmung und zum Heizen wird eine Wärmepumpe mit Direktverdampfung und Direktkondensation eingesetzt. Es wurde also auf ein Wasser führendes Heizungssystem und einen Solekreislauf im Erdreich verzichtet, wodurch auf beiden Seiten der Wärmepumpe Wärmeübergänge, die immer mit energetischen Verlusten verbunden sind, vermieden werden.
Die Fußbodenheizung
Das Kältemittel wird direkt in den Kupferleitungen der Fußbodenheizung kondensiert. Das hat gleichzeitig zur Folge, dass die Kondensation an kalten Stellen stärker und an wärmeren Stallen schwächer ist, was zu einer gleichmäßigen Temperatur der Bodenfläche führt (maximal 27 °C).
Die Regelung der einzelnen Räume erfolgt über Raumthermostate und Fühler im Estrich, mit denen die Bodentemperatur gemessen werden kann. Jeder Raum kann von der Steuerung einzeln über Magnetventile vom Kältekreislauf getrennt oder wieder zugeschaltet werden.
Insgesamt wurden im Haus für die Fußbodenheizung 1000 m Kupferrohr verlegt. Der mittlere Verlegeabstand der Rohre beträgt in den Wohnräumen 15 cm und im Bad 10 cm in einigen Wohnräumen ist übrigens fest verklebtes, 16 mm starkes Parkett verlegt.
Praxistipp: Im Bereich der Türschwellen sollten die Kupferrohre mit Isolierung in den Estrich eingegossen werden, damit die Rohre durch die schwimmende Verlegung Temperaturunterschiede ausgleichen können und nicht reißen.
Warmwasserbereitung
Eine weitere, separate Wärmepumpe sorgt für die Warmwasserbereitung. Sie arbeitet ebenfalls mit Direktverdampfung / Direktkondensation. Die Kupferrohre des Kondensators sind dazu um den Stahlmantel eines 300-Liter-Boilers gewickelt. Somit kann durch die direkte Einbindung in den Kältekreislauf die Überhitzung des Kältemittels zur Warmwasserbereitung ausgenutzt werden.
Beide Wärmepumpen (Warmwasser und Heizung) sind in einem Gehäuse untergebracht und decken den Wärmebedarf von 40 W pro m2 vollständig.
Erdkollektor
Auf der Quellenseite wird ein Erdkollektor eingesetzt. Dieser besteht bei der Heizungswärmepumpe aus sechs Kreisen, für die jeweils 75 m nahtloses Kupferrohr (10 mm) mit einer PE-Schutzummantelung verlegt wurden. Die Rohre liegen in einem Sandbett in ca. 90 cm Tiefe (frostfreier Boden). Das Sandbett schützt die Rohre und hält die Feuchtigkeit besonders gut, was wiederum die Wärmeentzugsleistung erhöht: Die Entzugsleistung liegt bei nassem Sand im Bereich von 5565 W/m, während sie bei trockenem Sand nur Werte < 20 W/m erreicht.
Sand hat aber vor allem den Vorteil, dass er immer wieder nachrutscht, wenn es einmal zu einer Vereisung der Rohrleitungen gekommen war. Lehm hingegen wird vom Eis etwas weggedrückt, und es bleibt auch nach dem Schmelzen des Eises ein kleiner Spalt zurück, der natürlich die Wirkung des Erdkollektors stark einschränkt.
An einem Verteiler und Sammler werden alle Kollektorkreise in einem Schacht zusammengeführt. Die Verbindungsleitungen vom Haus zum Schacht sollten in je-dem Fall isoliert sein, um dort Eisbildung zu verhindern. Die Fläche des Kollektors entspricht ungefähr der zu beheizenden Fläche, also ca. 200 m2.
Der Erdkollektor für die Warmwasserbereitung hat eine Fläche von ca. 35 m2. Für ihn wurden die gleichen Rohre und die gleiche Verlegetechnik wie bei der Heizungswärmepumpe verwendet, er besteht allerdings aus nur einem Kreis mit 90 m Rohrleitungslänge.
Die Ölrückführung (Ölabscheider in der Anlage) bereitet bei dieser Verlegung eigentlich keine Probleme erst ab einer Höhendifferenz von 2 m ist ein Hebesiphon (Hebebogen) notwendig. Allerdings müssen die Leitungen der Erdkollektoren durch ständiges Absaugen vor dem Stillstand der Anlage leer gesaugt werden.
Wärmerückgewinnung
Bei diesem Projekt wurde auch eine Wärmerückgewinnungsanlage mit Feuchterückgewinnung realisiert. Die Außenluft wird über einen Erdkanal angesaugt, der um das Haus verlegt ist. So ist die Frischluft im Winter nicht ganz so kalt und im Sommer nicht ganz so warm.
Energieversorgung
Nicht nur im Haus wird elektrischer Strom benötigt, auch die Wärmepumpe muss mit Antriebsenergie versorgt werden. Dazu wurde auf dem Dach des Hauses eine Photovoltaik-Anlage installiert, die den gewonnenen Strom über einen eigenen Zähler ins Netz einspeist. Der zur Energieversorgung dem Netz entnommene Strom läuft über einen weiteren Zähler. Aus der Differenz war schon bald zu erkennen, dass das Haus insgesamt auch über eine Winterperiode mehr Strom erzeugt, als es verbraucht.
Somit entstand ein Plus-Energie-Haus, obwohl die Gebäudehülle von der Luftdichtigkeit her nicht den Passivhausstandard erreicht. Es ist jedoch immer eine Frage, wie man den Einsatz der finanziellen Mittel optimiert. Der Aufwand für noch bessere Baumaterialien und eine noch bessere Abdichtung steigt irgendwann exponentiell an. Durch eine intelligente und effiziente Gebäudetechnik kann man jedoch mit geringerem Aufwand in der Gesamtbilanz das Gleiche erreichen.
Ganz wichtig ist jedoch eine integrierte Planung von Anfang an. Nur so können die verschiedenen Maßnahmen sinnvoll miteinander verknüpft und auch im Einzelfall ein finanzielles Optimum erreicht werden. M. S. -
Infos zur Anlage
Heizwärmepumpe
- Nennheizleistung: 8,9 kW
- Leistungszahl: 5,8 (E0/30)
- Kältemittel: R 410A
- Hersteller: Sofath
Planung
- Vertriebsbüro Volker Jentsch, Ingolstadt
Installation
- Volker Jentsch in Zusammenarbeit mit Herbert Piergalski / Erluwa Klimatechnik, Manching
Trinkwasserwärmepumpe
- Nennheizleistung: 2,5 kW
- Leistungszahl: 3,2 (EO/45)
- max. Vorlauftemperatur: 60 °C
- Kältemittel: R 404A
- Hersteller: Sofath
