Damit sich das Contracting-Modell lohnt, muss die Heizlösung nicht nur umweltfreundlich und zukunftssicher sein, sondern auch kostengünstiger arbeiten können. Ein wirtschaftlicher Altbau-Heizbetrieb nur mit einer klassischen Wärmepumpe und bei Vorlauftemperaturen bis 60 °C gestaltetet sich jedoch schwierig. Denn in den Wintermonaten braucht die Heizungswärmepumpe dann fast genauso viel Strom, als würde man direkt einen elektrischen Heizstab nutzen.
Zweistufig wirtschaftlich
Enloc hat daher nach einer Lösung gesucht, die zum Beispiel auch Häusern aus den 70er Jahren zu einer effizienten neuen Heizung verhilft. Der Schlüssel zur Wirtschaftlichkeit ist ein zweistufiges System, bei dem die Heizungswärmepumpe Wärme auf niedrigem Temperaturniveau liefert und entsprechend effizient arbeitet und eine zweite, spezielle Wasser-Wasser-Wärmepumpe – die eXergiemaschine – die den Temperatur-Boost auf 60 oder 65 °C vornimmt.
Die eXergiemaschine ist eine Gemeinschaftsentwicklung der varmeco GmbH & Co. KG (Kaufbeuren) und von BMS-Energietechnik AG (Wilderswil, Schweiz). Im Gegensatz zur klassischen Heizungswärmepumpe ist sie für hohe Quelltemperaturen von 30 bis 55 °C ausgelegt.
Vergleichbares gab es früher nicht für den Wohnungsbau, sondern nur für Industrieanwendungen. Für Heizanlagen ist die eXergiemaschine daher eine Lösung, um den Temperaturhub von Nieder- auf Hochtemperatur-Wärme vorzunehmen. Während eine Luft-Wasserpumpe in Altbauten oft nur eine niedrige Systemjahresarbeitszahl von ungefähr zwei erreicht, steigt der Wert durch die eXergiemaschine auf etwa 3,5. Dabei ist der Stromverbrauch der eXergiemaschine bereits mit eingerechnet.
Statt im Jahresmittel pro Kilowattstunde Strom nur die zweifache Menge an Wärme zu erhalten, liefert eine Wärmepumpe plus eXergiemaschine bei demselben Stromeinsatz fast die doppelte Wärmemenge. Daher soll sich die Zusatzinvestition in die eXergiemaschine bei der Altbausanierung lohnen.
Bild: Enloc Construct / Paul Kuchel
Einsatz in Mehrfamilienhäusern
Bei einem beispielhaften Sanierungsprojekt mit fünf rund 50 Jahre alten Mehrfamilienhäusern mit insgesamt 4000 m² Nutzfläche wurde früher mit Erdgas geheizt. Die 87 Wohneinheiten haben einen Wärmebedarf von ungefähr 175 kWh / (m² * a). In den größeren drei Gebäuden existiert je ein eigener Heizungsraum, die beiden kleineren Häuser teilen sich eine Wärmezentrale.
Heute arbeiten in jedem der vier Heizungsräume je eine Luft-Wasser-Wärmepumpe (Leistung ca. 40 kW) und eine eXergiemaschine (40 kW) als Wärmequellen. Damit Wärmeerzeugung und -verbrauch entkoppelt und die Systeme ressourcenschonend sowie verschleißarm betrieben werden, sind jeweils vier 800 l-Heizspeicher eingebaut. Der Heizspeicher bedient die Heizkreise der Gebäude und auch die Frischwasserstationen für Warmwasser. Letztere machen die früher verwendeten Trinkwarmwasserspeicher überflüssig und unterstützen eine hygienischere Warmwasserbereitung.
Wirtschaftlicher heizen bei deutlich weniger CO2-Ausstoß
Um eine gute CO2-Bilanz zu erreichen, haben die Wohngebäude eine Fotovoltaik-Anlage zur Eigenstromversorgung der Wärmetechnik und der Haushalte erhalten. Erdgas kommt nur noch dann zum Einsatz, wenn eine Anlage ausfallen sollte oder wenn an kalten Wintertagen ein sehr hoher Heizbedarf besteht. Durch die Wärmepumpen- und PV-Anlagen wurden die Kosten für die Mieter gesenkt und dank des Ökostromeinsatzes der CO2-Ausstoß um bis zu 95 Prozent reduziert.
Feintuning und Überwachung per Internet
Im Rahmen der neuen Heizungstechnik sind die varmeco-Regelungen aller Heizzentralen über das Internet einsehbar. Daher können deren Betrieb verfolgt und gegebenenfalls neue Einstellungen vorgenommen werden, um die Effizienz zu steigern. Auf diesem Wege lassen sich außerdem Alarmmeldungen einsehen und eine Störung eventuell aus der Ferne beheben.
Fazit
Das Konzept der zweistufigen Wärmepumpenheizung hat Enloc Construct überzeugt. Denn es ist wirtschaftlicher, weil die Heizungswärmepumpe so in dem vorgesehenen Betriebsbereich und entsprechend effizient laufen kann und die eXergiemaschine den weiteren Temperaturhub mit einem COP von über fünf erledigt. Daraus ergeben sich die hohen Systemjahresarbeitszahlen für das Gesamtsystem.
Das Unternehmen will daher ähnliche Projekte mit der eXergiemaschine umsetzen. ■
Bild: Enloc Construct / Paul Kuchel
Bild: Enloc Construct / Paul Kuchel
Bessere Temperaturschichtung
im Pufferspeicher
Die Wärmepumpe eXergiemaschine stellt eine optimierte Temperaturschichtung im Pufferspeicher her. Dazu arbeitet im Inneren des Geräts eine einstufige Wasser-Wasser-Wärmepumpe (mit Nennwärmeleistungen Qth von 3 bis 40 kW), die für eine große Temperaturspreizung von etwa 50 K im Pufferspeicher ausgelegt ist und auch bei Quelltemperaturen von 55 °C und mehr arbeitet.
Während des Betriebs entnimmt die Wärmepumpe über zwei Kreisläufe Wasser aus der Mitte des Speichers. Ein Kreislauf leitet das Wasser zum Kondensator der Wärmepumpe, wo es erhitzt wird, bevor es in den oberen Teil des Speichers gelangt. Der andere Kreislauf führt über den Verdampfer und leitet das dort heruntergekühlte Wasser anschließend in den unteren, kalten Speicherbereich.
Da die Wärmepumpe unabhängig vom Heizwärme- oder Warmwasserverbrauch eine optimierte Temperaturschichtung im Pufferspeicher herstellt, steigert sie auch die Effizienz. Zum Beispiel weil Quellen mit geringem Temperaturniveau teure Energieträger substituieren können. Oder weil das Nachheizen des Pufferspeichers effizienter erfolgt und die selteneren Ladezyklen die Quelle schonen. Mithilfe der Wärmepumpe lässt sich auch mehr Energie mit dem gleichen Volumenstrom transportieren. Bei Neuanlagen dürfen Leitungen daher kleiner ausfallen.
Die eXergiemaschine liegt in der 3- und 5-kW-Ausführung als kompaktes Wandgerät und in den größeren Versionen mit 10 bis 40 kW Wärmeleistung als Standgerät vor. Eine noch größere Lösung für Krankenhäuser, Wohnblöcke oder den Gewerbeeinsatz ist derzeit in der Entwicklung.
Press’n’Relations / Dunker
