NIBE Sole/Wasser-Wärmepumpen heizen und kühlen mit Energie aus der Erde

Eine nachhaltige Lösung für die Zukunft

„Nachhaltigkeit und Klimaschutz waren die zwei Hauptgründe, weshalb bei dem Neubau des Mehrfamilienhauses die Entscheidung auf eine NIBE Sole/Wasser-Wärmepumpe fiel“, betont die Eigentümerin des Gebäudes in Gelnhausen im Main-Kinzig-Kreis im Südosten Hessens. Zur Unterstützung der Wärmepumpe wurde eine 4,2 kWp Photovoltaik-Anlage mit 7 kWh Batteriespeicher installiert, um den Strombedarf der Wärmepumpe sowie den allgemeinen Strombedarf des Hauses zu decken. Nach Aussage des NIBE Effizienzpartners Mike Lorenz von der Lorenz Energie GmbH beliefen sich die Stromkosten für die Wärmepumpe und Haustechnik für alle Wohnungen im Jahr 2020 lediglich auf 950 Euro.

Eigentümerin Larissa Neudert-Marschner und NIBE Effizienzpartner Mike Lorenz (v.l.)

Eine effiziente Energiequelle

Als Wärmequelle für die Sole/Wasser-Wärmepumpe wurde eine besondere Form des Ringgrabenkollektors im hinteren Teil des Gartens eingesetzt. Der Graben für den sogenannten V-Graben-Kollektor hat eine Tiefe von 3,50 Metern und ist unten 2 Meter und oben 4,50 Meter breit. Darin wurden die Kollektoren an die beiden Seitenwände gelehnt oder gestellt. Im Vergleich zu herkömmlichen Ringgrabenkollektoren benötigt der V-Graben-Kollektor deutlich weniger Fläche.

Die Dimensionierung des Erdkollektors wurde basierend auf den Vorgaben der Firma Lorenz durchgeführt. Dazugehörten eine Heizlastberechnung für das Gebäude, die Auslegung der Wärmepumpenleistung sowie eine Begutachtung der Beschaffenheit des Erdbodens und seiner Wärmeleitfähigkeit. Mike Lorenz betont, dass eine präzise Heizlastberechnung und eine daraus resultierende optimale Dimensionierung der Anlage unerlässlich sind. Nur so kann die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Heizungsanlage gewährleistet werden.

Der V-Graben-Kollektor liegt unter der Rasenfläche - heute ist nichts mehr von den Erdarbeiten zu sehen.

Warmwasser wird dezentral bereitgestellt

Die Wohnungen verfügen über eine dezentrale Warmwasserversorgung mit Durchlauferhitzern. Dieses System eliminiert das Legionellen-Problem, welches in Mehrfamilienhäusern auftreten kann. Um eine Verkeimung mit diesen Bakterien zu verhindern, ist es vorgeschrieben, dass eine zentrale Warmwasserversorgung das Wasser auf mindestens 60 Grad temperiert und durch kontinuierliche Zirkulation in den Leitungen stagnationsfrei hält. Allerdings hat diese Art der Warmwasserversorgung einen erheblichen Einfluss auf den Energieverbrauch. Das dezentrale System erhitzt nur das Wasser, das gerade benötigt wird, und ist somit insgesamt energieeffizienter. „Es hat sich herausgestellt, dass dies unter dem Strich wirtschaftlicher sein kann, als eine zentrale Warmwasserversorgung“, fügt Mike Lorenz hinzu.

Im Treppenhaus garantieren drei Infrarot-Deckenstrahlplatten eine konstante Mindesttemperatur. Sowohl der Allgemeinstrom, der für die Beleuchtung im Treppenhaus und im Außenbereich verwendet wird, als auch die Infrarotheizung werden von der PV-Anlage gespeist. Dank der Infrarotheizung entfällt die Notwendigkeit, einen separaten Heizkreis mit eigener Steuerung zu installieren.

Wärmepumpe, Wechselrichter, Pufferspeicher und Zählerkasten sind kompakt im Hauswirtschaftsraum angeordnet.

Kühlen mit der Heizung

Die Eigentümerin hebt einen weiteren Vorteil der Sole/Wasser-Wärmepumpe hervor: die Kühlfunktion über die Fußbodenheizung im Sommer. In dem Erdreich, welches die Sole in den Kollektoren durchströmt, herrschen ganzjährig Temperaturen von etwa 0 bis 10 °C. Im Winter dient dies als ausreichende Wärmequelle für die Heizung und Warmwasserbereitung über die Wärmepumpe. Im Sommer ermöglicht es eine passive Kühlung, mit der eine angenehme Raumtemperatur erzeugt werden kann. Dies erfolgt ganz einfach, indem der Fußboden über die Fußboden-Kühlheizung mit minimal 18 °C gekühlt wird. Die Vorlauftemperatur wird nach unten begrenzt, um eine Unterschreitung des Taupunktes und somit Kondensat zu vermeiden. Anders als bei einer herkömmlichen Klimaanlage, die die Raumluft mit hohem Energieaufwand kontinuierlich kühlt, ist dieses System in der Lage, die Kühle aus dem Erdreich sehr energiesparend in das Haus zu transportieren. Dazu laufen lediglich zwei Umwälzpumpen. Dennoch lässt sich die Raumtemperatur um 2 bis 4 °C senken, was von den Bewohnern als äußerst angenehm empfunden wird.

Mike Lorenz und Larissa Neudert-Marschner

Alles aus einer Hand

Die Entscheidung, den NIBE Effizienzpartner Lorenz Energie GmbH mit der Heizungs- und Elektroinstallation zu beauftragen, hat sich bewährt. Im Vergleich zu einem reinen Heizungsfachbetrieb verfügt die Lorenz Energie GmbH über umfassendere Kompetenzen rund um die Installation. Ein Beispiel dafür ist das Kaskaden-Messkonzept, bei dem verschiedene Anlagen miteinander verbunden werden. Bei diesem Konzept besitzt die Wärmepumpe einen eigenen Zähler, der einen speziellen, kostengünstigen Wärmepumpen- bzw. Heizstromtarif ermöglicht. Dieser vergünstigte Wärmepumpenstrom beinhaltet eine in Ausnahmefällen mögliche Abschaltung des Wärmepumpen-Antriebsstroms für zwei Stunden, dreimal am Tag, um Spitzenlasten im Netz auszugleichen. Da das Heizungssystem, bestehend aus einer Fußbodenheizung und einem Pufferspeicher, die Wärmeenergie über den Zeitraum speichert, nehmen die Bewohner diese Abschaltzeiten nicht wahr. Durch die Kaskadenmessung wird der Solarstrom sowohl für die Wärmepumpe als auch für den Allgemeinstrom genutzt, wobei normalerweise der Strom der PV-Anlage nur einem Stromzähler zugeordnet werden kann. „Eine exakte Heizlastberechnung und damit einhergehend die optimale Dimensionierung der Anlage ist unerlässlich“, sagt Mike Lorenz.