Zum Einsatz kommt eine Luft/Wasser-Wärmepumpen-Kaskade für behagliche Raumwärme und Warmwasser. In der Loftwohnung sorgt eine zusätzliche Luft/Luft-Wärmepumpen-Lösung im Sommer für kühle Temperaturen und kann bei schnellem Aufheizbedarf auch zum Heizen genutzt werden.
Angepasstes Baukonzept, effiziente Wärmeversorgung
Das Bremer „Viertel“, entstanden vor allem ab Mitte des 19. Jahrhunderts, wird durch die vielen vor allem in den Nebenstraßen erhaltenen Altbremer Häuser geprägt. In einer Baulücke wurde nun ein Wohnprojekt realisiert, welches die vorhandene Architektur der Fassadenstruktur aufnimmt und behutsam in die Moderne überführt. Das Wohngebäude mit ca. 900 m² Wohnfläche beinhaltet eine Tiefgarage, acht Wohneinheiten und einen umlaufenden Balkon für die Loftwohnung in der obersten Etage.
Eine zentrale Herausforderung bei diesem Neubauprojekt war – wie bei allen aktuellen Neubauprojekten – die Gebäudeenergietechnik. Nach den Vorstellungen der Bauherren galt es, eine zukunftsfähige Wärmeversorgung für das gut gedämmte Mehrfamilienhaus zu entwickeln und gleichzeitig in allen Wohnungen ganzjährig ein angenehmes sowie komfortables Temperaturniveau zu gewährleisten. Das Wärmeversorgungskonzept und die Anlagentechnik in diesem klimaneutralen Mehrfamilienhaus stammt vom TGA-Fachplaner Klaus Schierenbeck.
Gute Rahmenbedingungen für Luft/Wasser-Wärmepumpen
Da ein geothermisches System aus unterschiedlichen Gründen nicht in Betracht kam, entschieden sich die Bauherren für ein Luft/Wasser-Wärmepumpensystem mit Inverter-Technik als Dreier-Kaskade mit Frischwasserstationen für jede Wohneinheit. Für eine Luft-/Wasser-Wärmepumpe sprach aufgrund der dichten, innerstädtischen Bebauung auch, dass die Wärmequelle Luft den geringsten baulichen Aufwand von allen Wärmepumpenlösungen erforderte. Als Energiequelle entziehen Luft/Wasser-Wärmepumpen die in der Umgebungsluft enthaltene (latente) Wärme.
Die Energiequelle Außenluft gilt als Umweltwärme, wodurch ein monovalent und regenerativ arbeitendes System eingesetzt werden konnte, das auf fossile Brennstoffe verzichtet. Die Wärmeverteilung erfolgt in dem Mehrfamilienhaus durch Fußbodenheizungen in jeder Wohneinheit, die über ein dynamisches Ventil für den automatischen hydraulischen Abgleich voreingestellt werden. Als Niedertemperaturheizung eignet sich die Fußbodenheizung für die Kombination mit Luft/Wasser-Wärmepumpen, da die geringe Vorlauftemperatur einen positiven Einfluss auf den Wirkungsgrad der Anlage hat.
Kaskadierung mit etlichen Vorteilen
Zur umweltfreundlichen und energieeffizienten Raumwärme- und Trinkwarmwasserversorgung kommen drei Luft/Wasser-Wärmepumpen Ecodan von Mitsubishi Electric mit Zubadan Inverter-Technik und insgesamt 33,6 kW Wärmeleistung zum Einsatz, die als 3er-Kaskade auf dem Dach des Gebäudes installiert wurden. Jedes der drei Geräte erzeugt 11,2 kW Wärmeleistung.
Damit deckt die Wärmepumpen-Kaskade die Heizlast für das Gebäude vollständig ab und kann gleichzeitig genügend Wärme für die Trinkwarmwasser-Bereitung zur Verfügung stellen. „Wir haben uns auch für die Wärmepumpentechnik entschieden, um zu zeigen, dass man damit ohne fossile Energieträger ein Gebäude wirtschaftlich beheizen kann“, kommentiert der TGA-Fachplaner.
Die Kaskadierung der Wärmepumpen hat mehrere Vorteile gegenüber einem einzelnen Gerät mit entsprechend großer Leistung. Denn der Betrieb im großen Modulationsbereich einer Kaskade ist deutlich effizienter, als nur ein Modul in Volllast zu fahren. Auf diese Weise können die Einheiten gleichzeitig im Teillastbetrieb arbeiten. Eine Kaskadenregelung mit Auto-Adaptfunktion optimiert bei den Ecodan-Geräten das Betriebsverhalten und sucht sich automatisch den jeweils besten Betriebspunkt für die Anlage. Außerdem beinhaltet die Kaskade eine Redundanzfunktion bei der Wartung von Einzelgeräten und führt so zu einer erhöhten Betriebssicherheit.
Bild: Mitsubishi Electric
auf dem Dach des Gebäudes installiert.
Einsatzbereit auch bei niedrigen Außentemperaturen
Ein besonderes Merkmal der hier verwendeten Heiztechnik ist die Zubadan-Inverter-Technik der Wärmepumpen. Dieses spezielle Einspritzverfahren optimiert die verfügbare Heizleistung. 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. Damit ist es möglich auch bei tiefen Außentemperaturen auf Unterstützung eines elektrischen Heizstabes oder einen zusätzlichen Wärmeerzeuger zu verzichten.
Das Funktionsprinzip der Wärmepumpen ist 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. Die Maschinen auf dem Dach sind über die Kältemittelleitungen durchs Gebäude verbunden mit dem Wärmeübertrager.
Für jede Außeneinheit gibt es ein Hydromodul im Technikraum im Keller des Wohnhauses. Hier erfolgt der Energieübergang vom Kältemittel auf das Heizungswasser. Dies ist eine unkomplizierte Art, die Heiz- und Wärmepumpenkreisläufe hydraulisch voneinander zu entkoppeln und gleichzeitig einen konstanten Kältemittelvolumenstrom zu erzielen.
Für den taktreduzierten Betrieb wurden zwei Speicher in das Anlagenkonzept eingebunden. Ein Pufferspeicher speichert die Wärme auf Abruf und stellt die erforderliche Energie für die Abtauung der Außenmodule im Winter bereit. Dies dient der Überbrückung von Sperrzeiten des Stromversorgers, um jederzeit genügend Wärme zur Verfügung zu stellen.
Der zweite Speicher ist ein 800 l Schichtenpufferspeicher zur Trinkwarmwasserbereitung für die acht Wohneinheiten. Dieser hält bei einer Brauchwassertemperatur von 53 °C ausreichend Wärme für die Trinkwasserbereitung vor. Zur Versorgung gibt es in jeder Wohneinheit eine Frischwasserstation, die parallel zur Heizungsverteilung die Trinkwarmwasserdistribution übernimmt.
Bild: Mitsubishi Electric
Bild: Mitsubishi Electric
Übergangszeit: Luft/Luft-System kann kühlen oder heizen
Eine modifizierte Heizungslösung wurde für die oberste Wohnung des Mehrfamilienhauses gefunden. Denn sie hat als eine Art Penthouse großzügige Fensterflächen und auf der Südseite große Balkone. Das kann in den warmen Jahreszeiten zu relativ hohen Wärmelasten führen.
Um diese abzuführen und dadurch den Wohnkomfort zu erhöhen, ist diese Wohneinheit zusätzlich mit einem Klimasystem aus der M-Serie und vier Innengeräten MSZEF von Mitsubishi Electric ausgestattet. Die Wohnung kann aber im Sommer nicht nur gekühlt werden, sondern an kälteren Tagen kann die Anlage als Luft/Luft-Wärmepumpensystem auch zum Heizen genutzt werden. Dies spart zusätzlich Energie und Kosten, denn Klimaanlagen der M-Serie sind ebenfalls besonders energieeffizient.
Besonders im Arbeitszimmer während der Homeoffice-Tage besteht jederzeit die Möglichkeit, bei Bedarf kurzfristig zu kühlen oder zu heizen, ohne gleich die Fußbodenheizung aktivieren zu müssen. Von den vier Wandgeräten befinden sich je eines im Schlaf- und Arbeitszimmer sowie zwei im Wohn- Essbereich.
Die Klimageräte der M-Serie sind in kleinen bis mittelgroßen Räumen eine Alternative für mehr Wohnkomfort. Das schlanke Design und die Modellfarbe „glänzendes Weiß“ ermöglichten eine harmonische Integration in das Raumbild. Die EF-Geräte sind zudem im Betrieb leise, weil sie über einen Sleep-Modus verfügen, was beispielsweise im Schlafzimmer sehr wichtig sein kann.
Die Steuerung ist ebenfalls komfortabel: Neben den Raumthermostaten für die Fußbodenheizung und den schnurlosen Funkfernbedienungen für die Klimaanlage, können sowohl die Heizung als auch die Klimainnengeräte mittels eines WIF-Adapters über eine Tablet- oder Smartphone-App bedient werden.
Fazit
Das Mehrfamilienhaus ist mit einer energiesparenden Gebäudeenergietechnik ausgestattet, die eine kostenorientierte und zugleich betriebssichere Wärmeversorgung ermöglicht und in allen Wohnungen ganzjährig angenehme und komfortable Temperaturen gewährleistet.
Zum Einsatz kommt ein Luft/Wasser-Wärmepumpen-System Ecodan von Mitsubishi Electric als Dreierkaskade, das mithilfe seiner Zubadan-Inverter-Technik auch bei tiefen Außentemperaturen für behagliche Raumwärme und Warmwasser in allen acht Wohneinheiten sorgt. Zusätzlich wurde in der Loftwohnung eine Luft/Luft-Wärmepumpen-Lösung der M-Serie von Mitsubishi Electric installiert, mit der die Räume im Sommer gekühlt werden können und die bei schnellem Aufheizbedarf auch zum zusätzlichen Heizen nutzbar ist. ■
Bild: Mitsubishi Electric
Mitsubishi Electric / Schellhorn
