Wärmepumpen im Gebäudebestand
- Ulrich Schaaf
Andreas Wimmer von alpha-innotec, ein Hersteller von Wärmepumpen hat am 04. März 2024 im Haus Hopfensee einen Vortrag zu “Wärmepumpen im Gebäudebestand” gehalten. Wir wurden auf ihn aufmerksam, weil er im Ökologischen Seminarhaus Sulzbrunn bereits einen Vortrag zum Thema Wärmepumpen gehalten hatte. Seine Folien (Download hier) beschäftigten sich schwerpunktmäßig mit den Bedingungen, die Wärmepumpen brauchen, um effizient zu arbeiten.
1. Vortrag
Beispiele von Quartieren
Nach der Vorstellung seiner Firma und deren Produktspektrum zeigte er Quartierslösungen, die mit Wärmepumpen beheizt werden, insb. mit Erdwärme.
Die vorgestellten Lösungen wurden meist mit kalten Wärmenetzen realisiert. Sie haben weniger Wärmeverlust und sind auch zum Kühlen geeignet.
Die Wärme bei diesem Wiesbadener Quartier wird mit dezentralen Wärmepumpen in jedem Haus auf das nötige Wärmeniveau gehoben.
Wärmepumpe
Wärmepumpen sind ein umgekehrter Kühlschrank. Andreas Wimmer benutzte ein Schema vom bwp (Bundesverband Wärmepumpe).
Die Leistungszahl einer Wärmepumpe (COP) gibt an, wieviel Heizenergie entsteht, wenn man 1 kWh Strom verbraucht. Die Leistungszahl 4,0 bedeutet, dass das Vierfache der eingesetzten Stromleistung in nutzbare Wärmeleistung umgesetzt wird.
Die Jahresarbeitszahl (JAZ) gibt gibt das Verhältnis der über das Jahr abgegebenen Heizenergie zur aufgenommenen elektrischen Energie an. Wünschenswert ist eine JAZ von 3 bis 4. oder noch höher.
Verteilung der Wärme im Gebäude
Breiten Raum nahm dieses Thema im Vortrag ein: Wie wird die Wärme einer Wärmepumpe in den Räumen des Gebäudes verteilt? Generell gilt: Der Wärmebedarf soll bei möglichst niedrigen Vorlauftemperaturen gedeckt werden.
In Altbauten kann dies durch Dämmung und durch großflächige Heizkörper erreicht werden,
Oft ist es nicht möglich eine großflächige Fußboden- oder Wandheizung einzubauen; Deckenheizungen können Abhilfe schaffen, wobei die Raumhöhe keine Rolle spielt.
Wärmepumpen in Wärmenetzen
In Nahwärmenetzen können Wärmepumpe zentral oder dezentral eingesetzt werden, wenige Großwärmepumpen zentral oder viele kleinere Wärmepumpen dezentral. Dabei spielt die Temperatur im Wärmenetz eine wichtige Rolle; bei dezentralen Konzepten kann mit niedrigeren Temperaturen gearbeitet werden.
Auf den folgenden Folien 36 bis 39 sind Beispiele für Wärmenetz wiedergegeben.
Andreas Wimmer plädiert für kalte Wärmenetze mit dezentralen Wärmepumpen und sieht die folgenden Vorteile:
Die zweitbeste Lösung sieht er in einer zentralen Lösung, bei der die Großwärmepumpe mit Eigenstrom betrieben wird.
Umweltwärmequellen
Wärmepumpen können mit den verschiedensten Wärmequellen betrieben werden. Das ist natürlich von den jeweiligen Standorten abhängig. In die Folien behandelt er diese Quellen aus folgender Übersicht.
In der Übersicht ist die klassische Wärmequelle Außenluft nicht aufgeführt. Sie wird aber mit Beispielen in den Folien gezeigt.
Weitere Beispiele
Nach diesen grundsätzlichen Ausführungen zu Wärmepumpen bringt Andreas Wimmer noch viele interessante Folien, die folgende Aspekte beleuchten:
Sanierung von Gebäuden mit vorgefertigten Energiemodulen
Wärmepumpen in Mehrfamilienhäuser mit Warmwasserkonzepten
Ein neues leistungsstarkes Modell einer Wärmepumpe auch für hohe Vorlauftemperaturen
Praxisbeispiel mit 2 Wohngebäuden:
Sanierung und neue Energieversorgung mit Kostenvergleich vorher - nachher
2. Diskussion
Neue PVT-Elemente
Andreas Wimmer hatte in seinem Vortrag auch neuartige PV-Module erwähnt, sog PVT-Module. Diese produzieren Strom aber auch Wärme, die zum Heizen gentzt werden kann.
Einige Zuhörer fragten nach:
Die neuartigen Module sind komplexer und derzeit noch teurer. Wenn die Modulpreise durch Massenproduktion günstiger werden, können kombinierte Strom-Wärmelösungen sinnvoll sein.
Erdwärme
Sondensyteme nutzen die Erdwärme aus etwa 100 m Tiefe oder mehr. Erd- oder Grundwasserkollektoren sind ebenfalls sinnvoll und wirksam.
Erdkollektoren für Mehrfamilienhäuser benötigen etwa die 1,5 bis 2-fache Größe wie die Wohnfläche in Gebäuden.
In kalten Netzen kann man mit Erdkollektoren auch kühlen.
Wärmepumpen in Wärmenetzen
Großwärmepumpen, die hohe Vorlauf-Temperaturen (> 75ºC) erzeugen, brauchen viel Strom. Generell ist eine Absenkung der Vorlauf-Temperaturen sinnvoll. Höhere Temperaturen, etwa für die Warmwasser-Bereitung können lokalen Booster-Wärmepumpen erzeugt werden.
Grundsätzlich sind kalte Wärmenetze (< 20ºC) mit dezentralen Wärmepumpen in jedem Gebäude sinnvoller.
Luft-Wasser-Wärmepumpen
Bei den Temperaturen im Allgäu sind die gebräuchlichen Luft-Wasser-Wärmepumpen weniger sinnvoll. Sie arbeiten mit einer Jahres-Arbeitszahl von > 2, wenn es gelingt die Vorlauftemperartur auf 55ºC zu begrenzen.
Kalte Wärmenetze
Andreas Wimmer glaubt, dass sich kalte Wärmenetze auch für Altbauten durchsetzen werden. Jedes angeschlossene Haus braucht dann eine eigene Wärmepumpe, die an den spezifischen Verbrauch im Haus angepasst ist.
gez. U. Schaaf