Wärmepumpe als Energiemanager

Kompakt informieren

• Mit Blick in die Zukunft, entschied sich Erik ­Braeuninger bei seinem neuen Domizil bei der ­Temperierung für Systeme zur Nutzung erneuer­barer Energien und eine möglichst weitgehende Unabhängigkeit.
• Die Anlage zum Heizen und Kühlen mit einer Sole/Wasser-Wärmepumpe, einem Multifunktions-Puffer-Schichtenspeicher, einem Aktiv-Kühlmodul inklusive Kältespeicher integriert mit StandardRegelungstechnik der Wärmepumpe, zwei Kaminöfen und eine Solarthermieanlage.
• Bei der Dimensionierung hat sich der Bauherr gegen die Bedenken seines Heizungsbauers mit einer kleinen Leistungsgröße für die Wärmepumpe durchgesetzt.

Schauen Sie sich das Gebäude auf­merksam an – ist es möglich, ein Ein­familienhaus dieser Größe mit Betriebskosten von gerade einmal 3,68 Euro/(m² a) im Winter zu beheizen und im Sommer zu kühlen? Erik Braeuninger, Chef der Großhandelsgruppe ­Andreas Paulsen¹⁾, hat das so ermittelt. „Einschließlich der Trinkwassererwärmung“, wie er ergänzt. Weil der Bauherr großen Wert auf ­Unabhängigkeit legt, entschloss er sich beim Bau seines Effizienzhauses 55²⁾ von vornherein gegen eine Erdgas-Heizung und für eine ­Wärmepumpenanlage von Nibe.

„Ein wichtiges Ziel war, das Haus energetisch zu optimieren – ohne gleich ein Passiv- oder gar ein Plusenergiehaus zu bauen. Hohe Priorität hatte, so unabhängig wie möglich von einer externen Energieversorgung zu werden. Beim Strom sind wir einen Kompromiss eingegangen – solange elektrische Energie aus dem öffentlichen Netz noch relativ günstig ist, beziehen wir diese extern. Prophylaktisch haben wir aber schon die Vorbereitungen für den Einsatz einer Klein-Windanlage getroffen.“ Auf den Einsatz einer Photovoltaik-Anlage hat Braeuninger aus optischen Gründen verzichtet.

Warum er eine Wärmepumpe von Nibe gewählt hat? Erik Braeuninger: „Weil ich der Überzeugung bin, dass Nibe die beste Technik an­bietet und die größte Erfahrung bei Wärmepumpen hat. Das Unternehmen stellt alle wesentlichen Komponenten der Wärmepumpentechnik selbst her. Und was aus meiner Sicht ein ganz wesentlicher Vorteil ist: Nibe bietet auch umfassende Regelungstechnik dazu an.“ Während ein renommiertes Unternehmen der Automatisierungstechnik für die Regelung der komplex verschalteten Haustechnik (Wärmepumpe, Solarkollektor, Kaminöfen, Zwischenspeicher usw.) einen Betrag im mittleren fünfstelligen Euro-Bereich aufgerufen hatte, ließ es sich auch zu einem Bruchteil der Kosten erledigen. Braeuninger: „Nibe griff auf ihre StandardRegelungstechnik zurück, konnte deshalb wesentlich günstiger anbieten. Das zeigt mir: Diese Leute wissen wirklich, was sie tun! Zudem ist die Regelung einfach und verständlich auf­gebaut, sodass ich – ohne erst die Bedienungsanleitung studieren zu müssen – selbst bestimmte Parameter einstellen kann.“

Intuitiv bedienbare Regeleinheit

Die neue Nibe-Generation von Sole/Wasser-Wärmepumpen ist mit einer intuitiv bedienbaren Regeleinheit mit großem TFT-Farbdisplay ausgestattet – mit selbsterklärenden Symbolen und klaren, verständlichen Textinformationen zu Status, Betriebsdauer sowie allen Temperaturen in der Wärmepumpe. Das Farbdisplay umfasst in der Hauptebene vier Symbole, die für Innentemperatur, Wärmepumpe, Trinkwarmwasser und Informationen stehen. Hinter dieser simplen Gestaltung verbirgt sich ein leistungsfähiges Steuersystem, mit dessen Hilfe auch der Endkunde z.B. das Raumklima anpassen, die Trinkwarmwasserleistung erhöhen, bei Abwesenheit in den Energiesparmodus umschalten und vieles mehr initiieren kann.

Ein wichtiger Komfortaspekt für die 5-köpfige Familie Braeuninger war, dass die Nibe-Technik nicht nur im Winter zum Beheizen einsetzbar ist, sondern darüber hinaus im Sommer auch zum Klimatisieren. Dazu wurde in den Schlafräumen ein Deckenkühlsystem installiert. Ohne Einsatz des Verdichters senkt das Passiv-Kühlsystem die Raumtemperatur bereits um etwa 6 °C.

Sole/Wasser-Wärmepumpe F1145

Nibe ist einer der Marktführer in Sachen Wärmepumpenwirkungsgrad. Die Basis dafür sind optimierte Verdichter, der Einsatz energiesparender Hocheffizienz-Umwälzpumpen, die energiesparende Trinkwassererwärmung und die optimierte Dämmung des Trinkwarmwasserspeichers. Die Baureihe F1145 zeichnet sich als neue Generation von Sole/Wasser-Wärmepumpen durch eine erhöhte Warmwasserleistung mit verbessertem Wirkungsgrad und gesteigerter Energieeffizienz aus. Mit der integrierten Regelungstechnik und diversen Schnittstellen und Anbindungsmöglichkeiten verfügt der Betreiber über ein komplettes Gebäudemanagement-System für die Heizung, Kühlung, Trinkwassererwärmung und Lüftung – eine Komfortregelung, die es so bislang auf dem Markt nicht gab.

Überzeugend leise sind auch die Betriebsgeräusche: Mit einer Schallleistung von unter 43 dB zählt diese Sole/Wasser-Wärmepumpe zu den leisesten auf dem Markt. Auch wenn die Wärmepumpe bei Häusern ohne Keller im Hauswirtschaftsraum untergebracht ist, hört man sie praktisch nicht.

Multivalente Wärmeerzeugung

Installiert ist im Haus Braeuninger eine multifunktionale Anlage, bestehend aus einer Sole/Wasser-Wärmepumpe F1145, einem Multifunktions-Puffer-Schichtenspeicher MFPSS und einem HPAC Aktiv-Kühlmodul inklusive Kälte­speicher – alles Nibe-Technik. Regelungstechnisch eingebunden sind zwei Kaminöfen und eine Röhrenkollektor-Anlage von Augusta-Solar.

Die drei Geschosse des Hauses sind vollflächig mit einer Fußbodenheizung ausgestattet – damit sind sehr niedrige Vorlauftemperaturen möglich, die optimale Voraussetzung für die Nutzung einer Wärmepumpe: „Selbst bei Außentemperaturen im zweistelligen Minusbereich benötigen wir nur eine Vorlauftemperatur von knapp 38 °C“, berichtet Braeuninger.

Im Heizbetrieb arbeitet die Wärmepumpe witterungsgeführt. Der Rücklauf der Heizkreise wird entweder in den Heizungs-Pufferspeicher gefördert oder zur Wärmepumpe zurückgeführt. Sofern von den beiden Kaminöfen oder der Solaranlage Wärmeenergie bereitgestellt wird, die den eingestellten Sollwert der Regelung übersteigt, entfällt der Start der Wärmepumpe. So ist sichergestellt, dass primär die ­erzeugte Zusatzwärme genutzt wird.

Die Anforderung zur Trinkwassererwärmung erfolgt über einen Temperaturfühler. Wird der hier eingestellte Startwert unterschritten, startet die Wärmepumpe; gleichzeitig schaltet das interne Wechselventil in die Stellung Trinkwassererwärmung. Die Wärmeenergie wird damit direkt am oberen Anschluss des Multifunktions-Puffer-Schichtenspeichers eingespeist. Rücklaufseitig gelangt das abgekühlte Wasser zur Wärmepumpe zurück. Auch hier gilt: Sofern von den beiden Kaminöfen oder der Solaranlage Wärmeenergie bereitgestellt wird, die den eingestellten Sollwert der Regelung übersteigt, entfällt der Start der Wärmepumpe. So ist sichergestellt, dass primär die erzeugte Zusatzwärme genutzt wird.

Passive bzw. aktive Kühlung: Schaltet die Anlage aufgrund der Außentemperatur vom Winter- auf den Sommerbetrieb und wird die Starttemperatur für die Passiv-Kühlung erreicht, aktiviert das System die Solepumpe und fördert kühle Sole (Wärmequellenflüssigkeit) aus dem Erdreich in den Kältespeicher. Die gewünschte Temperatur wird über die Kühlkurve an der F1145 eingestellt. Ermittelt der Vorlauffühler eine Sollwert-Unterschreitung (Vorlauf ist zum Kühlen zu warm), schaltet die F1145 das System von der passiven auf die aktive Kühlung um: Der Verdichter der Wärmepumpe startet und entzieht anstatt der Wärmequelle dem Kältespeicher die Wärme, kühlt also den Speicher aktiv herunter. Die durch den Verdichterbetrieb produzierte Wärmeenergie wird in die Erdsonde abgeleitet. Durch diese Anhebung der Wärmequellentemperatur erhöht sich die Wärmepumpen-Effizienz; in der Übergangszeit sinken die Betriebskosten für die Trinkwassererwärmung und Heizung.

„Heizleistung reicht keinesfalls aus“

Dass trotz über 350000 installierter Heizungswärmepumpen in Deutschland im Handwerk noch manches Know-how-Defizit besteht, hat Erik Braeuninger bei seinem Hausbau beispielhaft erlebt: Der beauftragte Heizungsbauer war der festen Überzeugung, dass die Heizleistung der Wärmepumpe von 17,2 kW für ein solch großes Haus keinesfalls ausreichen werde. Da die Nibe-Spezialisten aber versicherten, dass speziell in Kombination mit zwei Kaminöfen diese Wärmepumpenleistung durchaus in Ordnung sei, übernahm der Bauherr die Verantwortung für diese Entscheidung.

Auch bei der Bemessung der Tiefenbohrung war der Heizungsbauer extrem vorsichtig, schlug eine Tiefenbohrung von 500 m vor. Nachdem die Berechnungen von Nibe hingegen ergaben, dass eine Tiefenbohrung von 380 m ausreichen werde, vergab der Bauherr den Auftrag für vier Tiefenbohrungen von je 100 m. Eine richtige Entscheidung: Selbst im sehr strengen Winter im Februar 2010 mit Außentemperaturen von –20 °C wurde das Haus angenehm warm, ohne dass die Temperatur im Solerücklauf unter die 0-°C-Mark fiel. •

1) Die Firma Andreas Paulsen (AP) wurde 1879 gegründet und ist damit seit mehr als 130 Jahren als Sanitär- und Heizungs-Großhandlung im Geschäft. Anspruch des Unternehmens ist es, als Vollsortimenter im Bereich Sanitär, Heizung und Klima komplette Lösungen mit hohem Nutzwert und außergewöhnlicher Qualität am Markt zu etablieren, Beratung und Unterstützung zu bieten. Rund 400 Mitarbeiter erwirtschaften an heute 36 Standorten in Schleswig-Holstein, Hamburg und Mecklenburg-Vorpommern einen Umsatz von über 100 Mio. Euro.

2) Die Zahl nach dem Begriff Effizienzhaus gibt an, dass der berechnete Jahresprimärenergiebedarf des Gebäudes maximal 55 % des Referenz­gebäudes gemäß EnEV beträgt.

Mehr Infos zum Thema im TGAdossier Wärmepumpe: Webcode 718

Einfache Montage und leichte Inbetriebnahme standen im Lastenheft der Nibe-Entwickler bei der neuen Wärmepumpengeneration weit oben. Ziel war es, auch für Fachhandwerker ohne größere Wärmepumpenerfahrung gute Bedingungen für einen Markteinstieg zu schaffen. Mit hohem Vorfertigungsgrad und Modulbauweise werden die Installationskosten erheblich reduziert, die Montage beschleunigt und Anschlussfehler vermieden. Das Verdichtermodul beinhaltet bereits alle wesentlichen Komponenten der Wärmepumpe, wie Verdichter, den kompletten Kältekreis sowie die Hocheffizienz-Umwälzpumpen der Energieeffizienz-Klasse A für Heizkreis und Wärmequelle. Die kompakte Einheit kann dem Wärmepumpengehäuse fast ohne Werkzeug bei Transport, Lieferung und im Servicefall komplett und leicht entnommen werden. Die Anbindung der Wärmequelle kann seitlich, von hinten oder von oben erfolgen. Alle Geräte können mit weiteren Heizsystemen, Speichern und Solarthermie-Anlagen kombiniert werden. Die Regelung unterstützt dabei den Einsatz von bis zu vier getrennten Heizkreisen sowie die Kombination mit einem Swimmingpool oder Solarsystemen. Die Regeleinheit mit großem TFT-Farbdisplay wird über selbsterklärende Symbole und klare Textinformationen intuitiv bedient. Bei der ersten Inbetriebnahme unterstützt ein ­Startassistent den Installateur bei der Einrichtung der Wärmepumpe. Dazu stellt der Assistent einige Fragen, z.B. zum Systemzubehör, das mit der Wärmepumpe verbunden werden soll. Software-Updates sowie parametrierte Inbetriebnahmedaten können über den USB-Anschluss eingespielt werden. https://www.nibe.eu/de-de/

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