Ein ehemaliger Pferdehof in Niedersachsen wird nun mit Raumwärme und Trinkwarmwasser versorgt, ohne dafür fossile
Brennstoffe zu nutzen.
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 deutlich einfacher und leichter möglich als gedacht. Eine wichtige Rolle spielen hierbei die Systemvorlauftemperaturen der Wärmeverteilung. Ein ehemaliger Pferdehof bei Schwarme in Niedersachsen zeigt eine erfolgreiche Umsetzung.
Ein ehemaliger Pferdehof, mitten im Grünen mit viel Fachwerk und Feriengästen, die gerne mal für ein paar Tage vorbeischauen: Mit dem Schepershus haben sich die Broscheits einen Traum erfüllt. So eine besondere Immobilie steht nicht alle Tage zum Verkauf. Die Broscheits haben den Resthof – ein klassisches niedersächsisches Hallenhaus aus dem Jahr 1865 mit einigen Stall- und Wirtschaftsgebäuden – 2018 gekauft und sind 2019 dort eingezogen.
Schrittweise Modernisierung
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.
Nach 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 Wärmepumpen-Eignung wurde vorab getestet.
Wärmeerzeugung ohne fossile Energieträger
Die Idee, eine Wärmepumpe zu installieren, kam den Broscheits durch die öffentliche Diskussion und aufgrund der Tatsache, dass der Gaspreis enorm gestiegen war. Zudem bestand eine große Unsicherheit, in welche Richtung der Gaspreis sich zukünftig entwickeln wird. Bei der Auswahl der Wärmepumpe haben sich die Bauherren zunächst über verschiedene Medien informiert und sind dabei auf Mitsubishi Electric gestoßen.
Als man über die Fachpartnersuche auf der Webseite direkt zu einem Wärmepumpen-Fachbetrieb vor Ort geleitet wurde, war bereits eine Vorentscheidung gefallen. 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.
Die Firma Schierenbeck Gebäudetechnik e. K. aus Schwarme hat den Broscheits 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 Installateur- und Heizungsbaumeister, TGA-Fachplaner und Energieeffizienzexperte für Wohn- und Nichtwohngebäude (DENA) das Wärmeversorgungskonzept und die Anlagentechnik fachlich geplant und ausgeführt.
Seine gebäudetechnische Herausforderung bestand darin, eine zukunftsfähige Wärmeversorgung für das Bestandsgebäude aus dem 19. Jahrhundert zu entwickeln und umzusetzen, um ganzjährig ein angenehmes sowie komfortables Temperaturniveau in dem Gebäude zu gewährleisten.
Bild: Mitsubishi Electric
Zum Einsatz kommen zwei kompakte Luft-/Wasser-Wärmepumpen Ecodan von Mitsubishi Electric, die als Kaskade im Außenbereich installiert worden sind.
Bild: Mitsubishi Electric
Für jede Außeneinheit steht im Technikraum ein Hydromodul bereit. Darüber hinaus sorgt das 1000 l-Kombispeichersystem für die Erwärmung des Trinkwarmwassers und des Heizungswassers.
Luft-/Wasser-Wärmepumpe als wirtschaftliche Lösung
Im konkreten Fall standen prinzipiell unterschiedliche Lösungsmöglichkeiten zur Wahl, 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 Vorteil solcher Wärmepumpen ist ihre einfache und kostengünstige Erschließung der Wärmequelle. Das Entscheidende waren hier die deutlich geringeren Investitionskosten gegenüber Erd- oder Sole-Wärmepumpen. Für eine Luft-/Wasser-Wärmepumpe sprach aus Bauherrensicht auch, dass die Wärmequelle Luft den geringsten baulichen Aufwand von allen Wärmepumpenlösungen erfordert.
Zum Einsatz kommen nun zwei kompakte Ecodan Luft- / Wasser-Wärmepumpen PUD-SHWM-140-YAA von Mitsubishi Electric, die als Kaskade im Außenbereich installiert worden sind. Deren Kaskadierung eröffnet zahlreiche Vorteile gegenüber einer einzelnen Wärmepumpe mit entsprechend großer Leistung. Kaskaden haben einen größeren Modulationsbereich, das führt zu einem unterbrechungsfreieren Betrieb. 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 erreicht 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.
Luft-/Wasser-Wärmepumpen: Das Erschließen der Wärmequelle ist weniger aufwendig.
Invertertechnik für hohe Effizienz und sicheren Betrieb
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 spezielle Zubadan-Invertertechnik. 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 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 noch 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. Zur Trinkwarmwasserbereitung steht im Technikraum ein 1000 l-Kombispeichersystem bereit. Der Kombispeicher ist ein spezieller Pufferspeicher und beinhaltet im oberen Teil einen Kupferwärmeübertrager zur Erwärmung des Trinkwarmwassers. Im unteren Teil wird in einem ca. 450 l großen Speicherbereich Heizungswasser zur Raumwärmeversorgung vorgehalten.
Darüber hinaus erfüllt der Pufferspeicher im Anlagenkonzept 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.
Bild: Mitsubishi Electric
Das Wohngebäude hat eine Wohnfläche von rund 320 m², war beim Erwerb bereits in Teilen saniert, und beinhaltet nun etliche Wohnungen.
Altbau mit mehreren Wohnungen
Mit einem ehemaligen Resthof hat sich das Ehepaar Broscheit einen Lebenstraum erfüllt. Das Wohngebäude mit einer Fläche von rund 320 m² umfasst neben dem eigenen Wohnbereich, eine Miet- und eine Gästewohnung sowie ein weiteres Gästezimmer für Ferienbesucher. Nach dem Einzug wurden zusätzlich Dämmmaßnahmen an der Gebäudehülle vorgenommen. Als jüngstes Projekt ist der alte Gas-Wärmeerzeuger durch ein energiesparendes Luft- / Wasser-Wärmepumpensystem ausgetauscht worden. Zum Einsatz kommt eine Luft- / Wasser-Wärmepumpe Ecodan von Mitsubishi Electric, die als Zweier-Kaskade ausgeführt ist.
Volle Heizleistung auch bei -15 C
Fazit
Die Kaskadierung der Wärmepumpen bietet etliche Vorteile gegenüber einer einzelnen Wärmepumpe. Der Betrieb im sehr großen Modulationsbereich einer Kaskade ist deutlich effizienter als der Betrieb nur einer Wärmepumpe, die ihre Leistung weniger exakt anpassen kann und führt darüber hinaus zu einer erhöhten Betriebssicherheit. Die spezielle Zubadan-Invertertechnik der hier gewählten Wärmepumpen sichert auch bei niedrigen Außentemperaturen von bis zu - 15 °C noch 100 Prozent der Heizleistung. Gleichzeitig erweitert sich der untere Einsatzbereich auf bis zu - 28 °C Außentemperatur, bei dem eine für den Heizbetrieb und die Trinkwarmwassererwärmung nutzbare Temperatur zur Verfügung gestellt werden kann. ■
