Projekt präsentiert Lösungen für den Einsatz von Wärmepumpen im Bestand

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2020 wurde das Verbundprojekt »LowEx im Bestand« gestartet, um Lösungen für den Einsatz von Wärmepumpen, Wärmeübergabe- und Lüftungssystemen in sanierten Mehrfamilienhäusern zu finden. Beteiligt sind das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, das Institut für Nachhaltige Technische Systeme (INATECH) der Universität Freiburg und das Karlsruher Institut für Technologie. Nun wurden die Ergebnisse präsentiert.

Wärmepumpen setzen sich in Ein- und Zweifamiliengebäuden immer mehr durch, sowohl bei Neubauten als auch bestehenden Gebäuden. Bei der energetischen Sanierung von Geschosswohnungsbau sind sie jedoch noch kaum verbreitet. „Die Herausforderungen liegen hier in der höheren erforderlichen Leistung des Wärmeerzeugers und der Lage der Gebäude in dicht bebauten Quartieren“, so Jeannette Wapler vom Fraunhofer ISE. Zudem erfolge die Wärmeübergabe und die Trinkwasserbereitstellung in diesen Gebäuden häufig mit hohen Vorlauftemperaturen. Dementsprechend befasste sich das Projekt vornehmlich um die Quellenerschließung und die Absenkung von Systemtemperaturen.

Mehrquellen-Wärmepumpensystem

Gemeinsam mit KES Karlsruher Energieservice verwirklichten die Forscher ein Energieversorgungskonzept für fünf bestehende Mehrfamilienhäuser mit 160 Wohnungen in Karlsruhe-Durlach. Dabei erhielten alle Gebäude eine Photovoltaik-Anlage auf dem Dach. Zwei Häuser werden durch Wärmepumpen mit Spitzenlast-Gaskessel versorgt. In einem der beiden wurde ein Mehrquellen-Wärmepumpensystem installiert,  da in Stadtzentren die Fläche für Erdsondenbohrungen oft nicht ausreicht und Außenluft als Wärmequelle sowohl ineffizient als auch relativ laut ist. Es wurde gemeinsam mit Viessmann entwickelt. Das Mehrquellen-Wärmepumpensystem soll die Vorteile der beiden Wärmequellen Außenluft und Erdreich verbinden, sodass es auch bei reduzierter Bohrfläche die Effizienz einer Solewärmepumpe erreicht wird.

Im ersten Betriebshalbjahr erzielte die Mehrquellenhydraulik hohe Quelltemperaturen mit einem Mittelwert von 8 Grad Celsius. Das entsprach einer Jahresarbeitszahl von 3,2 im ersten ausgewerteten Betriebshalbjahr. Der Spitzenlast-Gaskessel hatte einen Anteil von 31 Prozent an der Wärmebereitstellung. Dies sei vor allem auf die hohen Temperaturanforderungen für hygienisches Trinkwarmwasser zurückzuführen, heißt es. Insgesamt erzielt die Anlage eine Einsparung von CO2-Äquivalenten von 42 Prozent im Vergleich zum Projektstart.

Drei weitere Gebäude wurden mit einem Nahwärmenetz verbunden, das Wärme von Erdgas-Blockheizkraftwerken erhält. Der Strom wird unter anderem für den Betrieb der dezentralen Wärmepumpen verwendet. Ein Energiemanagement sorgt dafür, dass die Wärmepumpen möglichst wirtschaftlich mit dem selbst erzeugtem Strom betrieben werden können.

„Die Demonstratoren haben die Machbarkeit der Sanierung von Mehrfamilienhäusern mit Wärmepumpen und LowEx-Technologien nachgewiesen“, so Manuel Lämmle vom INATECH. „Wichtig ist, sich die jeweilige Situation, einschließlich der Übergabesysteme und des Platzes im Heizungskeller, anzuschauen. Bei der Sanierung sollte unbedingt ein hydraulischer Abgleich des Heizungssystems eingeplant werden und geprüft werden, ob mit dem Austausch einzelner Heizkörper die Vorlauftemperaturen weiter abgesenkt werden können.“

Serielle Sanierung mit vorgefertigten Bauteilen

Auch die Greizer Wohnungsgenossenschaft Textil hat ein Projekt angestoßen, um die Sanierung von Mehrfamilienhäusern voranzutreiben. Mit Unterstützung des Thüringer Energieministeriums, der Deutschen Energieagentur Dena und dem Berliner Start-up Ecoworks wird ein typischer Plattenbau von 1969 energetisch auf den neuesten Stand gebracht. Das umfasst eine zentrale Luft-Wasserwärmepumpe für Heizung und Trinkwassererwärmung, eine 61-Kilowatt-Photvoltaik-Anlage auf dem Dach und Sandwichpaneele mit Dämmkern für die Fassade. Nach der Sanierung wird das Gebäude den Plushausstandard erreichen.

Durch die Dämmung der Fassade mit vorgefertigten Fassadenelementen lässt sich der Bauablauf wesentlich verkürzen. Die exemplarisch bei diesem Projekt umgesetzte Art der Sanierung ließe sich auf etwa 6000 baugleiche Gebäude in Thüringen übertragen, heißt es aus dem Thüringer Energieministerium.

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