Kompakt informieren
- Für den geringen Energiebedarf künftiger Eigenheime und eine Verpflichtung, den verbleibenden Energiebedarf zu großen Teilen aus vor Ort erzeugter, erneuerbarer Energie zu decken, sind die bisher üblichen Heiz- und Haustechnikkonzepte überwiegend ungeeignet.
- Durch die Aspekte Baukosten, Betriebskosten, Energieeffizienz, Platzbedarf, Regelbarkeit, Handhabungssicherheit und Komfortbedürfnisse wird es zwangsläufig zu Veränderungen in der Heiz- und Kühltechnik kommen.
- Das Kombigerät Genius auf der Basis von Wärmepumpen und einer luftbasierten Wärmeverteilung ist eine inzwischen erprobte, wirtschaftliche und funktionale Lösung für erhöhte Anforderungen heutiger und kommender Gebäudestandards.
Der Energieverbrauch deutscher Ein- und Zweifamilienhäuser für Heizung und Trinkwassererwärmung liegt aktuell bei durchschnittlich 172 kWh/(m2 a) [2] – im konkreten Objekt abhängig von Baujahr und Modernisierungsstand auch deutlich darüber. Von diesen im Bestand dominierenden Energiebedarfen gehen die Konzepte heutiger Heizsysteme überwiegend aus.
Die neue Obergrenze für den Primärenergiebedarf in Eigenheimen, die laut Planung der EU-Kommission schon ab 2021 für Neubauten gelten soll, liegt aber bei lediglich 70 kWh/(m2 a) [1]. Nicht nur das. Rund 40 bis 60 % des Primärenergiebedarfs sollen zudem aus erneuerbaren Quellen vor Ort gedeckt werden.
Vielleicht ändert sich bis zur Verabschiedung einer erneuerten EU-Gebäuderichtlinie noch etwas an den Zahlenwerten, es zeichnet sich jedoch ganz klar ab: Durch die neuen Gegebenheiten erzwungen, steht die traditionelle Heiztechnik vor einem großen Umbruch – und Planer und Fachhandwerker müssen sich neuen Herausforderungen stellen. Denn es gibt einen zweiten starken Trend und im benachbarten Ausland durchaus vielversprechende Erfahrungen: Künftig wird es vermehrt Vorschriften zum Monitoring und damit eine Qualitätssicherung durch Soll-Ist-Vergleiche von Verbräuchen geben. Konzepte, die hier negativ auffallen, wird der Markt schnell aussortieren.
Komplexität nimmt überhand
Sinkender Wärmebedarf, höherer Kühlbedarf, kontinuierlicher Luftaustausch, Nutzung regenerativer Energie am Haus – die veränderten Parameter von Effizienzhäusern erhöhen die Komplexität der Haustechnik deutlich. Und zwar schon heute. Eine Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung ist beispielsweise für die Förderung eines KfW-Effizienzhauses 40 Plus Voraussetzung. Des Weiteren klagen Bewohner hochgedämmter Häuser häufig über zu hohe Raumtemperaturen im Sommer. Denn die inneren Wärmelasten summieren sich im Tagesverlauf ohne Gegenmaßnahmen schnell auf ein unkomfortables Temperaturniveau und die gut gedämmte Gebäudehülle lässt sie auch in kühlen Nächten nur in geringem Umfang entweichen.
Ein ganzjährig behagliches Raumklima erfordert somit eigentlich schon jetzt eine aktive Kühlung – für den Hausstandard ab 2021 ist sie aber unerlässlich. Für jede dieser Funktionen ein separates Gerät bzw. System zu installieren, erfüllt jedoch weder die Forderungen der Bauherren noch die der Fachhandwerker.
„Die wachsende Komplexität der Anlagentechnik ist für Bauherren von Eigenheimen ein Problem. Und zwar nicht allein durch steigende Investitionskosten, sondern allein schon durch den Platzbedarf. Häufig wird auf eine Unterkellerung verzichtet, um Kosten in einer Größenordnung um die 50 000 Euro und mehr zu sparen. Aber von der Wohnfläche einen Technik-Raum abzuzweigen, um darin die Heizungs- und Lüftungsanlage, eventuell noch einen großen Pufferspeicher für eine Wärmepumpe und Solarthermie unterzubringen, ist für viele Hausbauer nicht akzeptabel“, weiß Reiner Hackl Abb. 4, Abteilungsleiter für Wohnungslüftung und Produktmanager Kombigeräte bei Systemair, aus vielen Gesprächen.
Eine weitere Forderung – von Hauseigentümern und Fachhandwerkern gleichermaßen – ist eine einfache Regelbarkeit der gesamten Haustechnik. „Diesen markseitigen Erwartungen, die von den wachsenden Möglichkeiten eines Smart Homes beflügelt werden, steht eine Haustechnik gegenüber, die aktuell noch aus diversen Einzelanlagen besteht“, beobachtet Heizungs- und Lüftungsbauer René Zweigler. „Mehrere Geräte mit eigener Regellogik unter einen Hut zu bringen, ist dann nicht nur technisch aufwendig, sondern auch schwer zu parametrieren. Unterm Strich führt das häufig zu Abstrichen beim Komfort und / oder der Energieeffizienz“, gibt Zweigler den aktuellen Stand aus Sicht eines Fachhandwerkers wieder. „Hinzu kommt, dass inzwischen durch Unternehmenszukäufe einige Hersteller zwar Einzelgeräte für die Lüftung, Heizung bzw. Kühlung aus einer Hand anbieten können – sich aber letztlich mit jedem Gerät ein anderer Ansprechpartner auskennt.“
Vereinfachung durch Luftheizung
Diese veränderten Marktbedingungen hat Systemair, vor einigen Jahren zum Anlass genommen, mit seinem Know-how als Spezialist für die Lüftung und Klimatisierung von Räumen, eine neue Generation von Luftheizung mit dem Namen „Genius“ Abb. 2 zu entwickeln. Hackl zu dem Grundgedanken: „Da Wohnräume in Effizienzhäusern schon allein zum Schutz der Bausubstanz, aber auch zum Komfort maschinell belüftet werden müssen, kam uns die Idee, über das Medium Luft auch zu heizen und zu kühlen. So kann der Bauherr auf eine Wasser führende Wärmeverteilung verzichten – die für Niedrigstenergiehäuser in der Regel sowieso überdimensioniert ist – und Investitionskosten sparen.
Inzwischen haben sich die ersten Genius-Systeme über mehrere Sommer- und Winterperioden bewährt und sind zu einer echten Alternative für neugebaute Eigenheime geworden. Hackl: „Das Kombigerät liefert eine aktive Kühlleistung von bis zu 3 kW und eine Heizleistung bis maximal 5 kW. Das reicht für die sichere Versorgung von Effizienzhäusern nach dem KfW-55-Standard bis rund 190 m2 beheizbare Wohnfläche, inklusive der Trinkwassererwärmung.“ Dabei fügt sich das Gerät unscheinbar in einen Hauswirtschaftsraum ein: Mit 865 mm Breite und 750 mm Tiefe plus den Installationsraum für die Anschlüsse sieht die Haustechnikzentrale wie „weiße Ware“ aus. Hackl: „Das unansehnliche Durcheinander von zig Gehäusen und Leitungen ist damit auch vorbei, was Bauherren immer wieder erfreut kommentieren.“
Vorteile zu Abluftwärmepumpen
Das System Genius übertrifft zudem die Leistungsgrenzen typischer Abluftwärmepumpen deutlich. Dazu ist in dem Gerät außer einem Rotations-Wärmeübertrager, der aus der Abluft Wärme und Luftfeuchtigkeit zurückgewinnt, eine Luft/Luft- bzw. für die Trinkwassererwärmung eine Luft/Wasser-Wärmepumpe installiert Abb. 3. Die Wärmeenergie aus der Außen- und Abluft bietet eine so hohe Leistung, dass der Parallelbetrieb von Trinkwassererwärmung und Raumheizung auch im Winter abgedeckt ist. Ständiges Nachheizen der Zuluft oder des Warmwasserspeichers mit (teurem Netz-)Strom, wie dies von konventionellen Abluftwärmepumpen bekannt ist, wird deshalb vermieden.
Die hohe Leistung von Genius ist auch auf das neue Konzept der Sekundärluft-Nutzung zurückzuführen. Hackl: „Um auch an kalten Tagen den Räumen die erforderliche Wärmemenge zuführen zu können, muss entweder die Lufttemperatur oder das Luftvolumen erhöht werden. Aus Komfortgründen ist es jedoch sinnvoll, die Zulufttemperatur auf 50 °C zu begrenzen. Bei höherem Wärmebedarf muss darum mehr Luftvolumen die erforderliche Energiemenge transportieren. Würde man den höheren Volumenstrombedarf ausschließlich mit kalter, trockener Außenluft decken, würde das die Luftfeuchtigkeit im Raum auf unbehagliche Werte absenken. Also entnehmen wir aus den Zulufträumen einen Teil der Raumluft und erhöhen durch die Luft/Luft-Wärmepumpe sein Temperaturniveau. Die Sekundärluft wird der Zuluft beigemischt, so erreicht diese den erforderlichen Luftvolumenstrom. Im Sommer kann die Wärmepumpe zur aktiven Kühlung der Räume umgeschaltet werden.“
Vereinfachte Planung und Installation
Heizen, Kühlen und Lüften in einer Anlagentechnik zusammenzufassen, reduziert das Investitionsvolumen und macht eine energetisch und klimatisch optimale Regelung erst möglich. Außerdem vereinfacht es die Handhabung für den Benutzer. Doch wie sieht es mit der Planung und Installation aus? Hackl: „Planungsbasis ist weiterhin die Heizlastberechnung und die Berechnung des Luftaustauschs nach DIN 1946-6. Um aber den maximalen Komfort und die beste Energieeinsparung zu erzielen, übernimmt Systemair die Auslegung und Ausführungsplanung als kostenlosen Service.“
Auch bei der Installation einer Luftheizung sieht Hackl viel Potenzial zur Vereinfachung: „SHK-Fachhandwerker kommen nicht umhin, die Installation von Lüftungsanlagen mit anzubieten, um auch künftig im Geschäft zu bleiben. Eine Luftheizung zu installieren, ist nichts anderes. Die einzigen Unterschiede zwischen Genius und einer reinen Wohnungslüftungsanlage sind: Es muss zum einen ein zweiter Kanal für die Sekundärluftentnahme verlegt werden. Zum anderen sind die Zuluftkanäle für höhere Luftmengen ausgelegt und müssen gedämmt werden, weil hierüber ja auch geheizt wird Abb. 1. Die Lüftungskanäle werden ebenfalls von Systemair geliefert. Im Programm steht für jede bauliche Situation das richtige Rohrleitungssystem parat.“
Literatur
[1] Empfehlung (EU) 2016/1318 der Kommission vom 29. Juli 2016 über Leitlinien zur Förderung von Niedrigstenergiegebäuden und bewährten Verfahren, damit bis 2020 alle neuen Gebäude Niedrigstenergiegebäude sind. Amtsblatt der Europäischen Union vom 2. August 2016, L 208/46
[2] Walberg, D.: Typische Energieverbrauchskennwerte deutscher Wohngebäude. Kiel: ARGE-SH Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen, Mai 2012
Wichtig für TGA-Planer, Anlagenbauer und Bauherren
TGA-Planer: Das Heizen eines Ein- oder Zweifamilienhauses über eine Wohnungslüftungsanlage erfordert eine spezielle Auslegung für diesen Fall und ein Konzept, das die Zulufttemperatur begrenzt und zu trockener Raumluft vorbeugt.
Anlagenbauer: Die internationalen, europäischen und nationalen Klimaschutzziele werden zu deutlichen Veränderungen bei der Heiz- und Haustechnik führen. Elektrifizierung, Digitalisierung, kleinste Heizlasten und dichte Gebäude sprechen für Systeme, die Wärmepumpe(n) und Wohnungslüftung in einem Gehäuse kombinieren.
Bauherren: Eine kontrollierte Wohnungslüftung ist schon bei heute errichteten und sanierten Gebäuden aus hygienischen Gründen unverzichtbar. Bei gut gedämmten Gebäuden bietet sich das Heizen über eine dafür ausgelegte Lüftungsanlage an. Optional sind solche Systeme durch eine Umschaltung der integrierten Wärmepumpe auch zur Kühlung geeignet.
Das Sekundärluftprinzip von Genius
Das Sekundärluftprinzip, in 6 dargestellt für die Trinkwassererwärmung parallel zum Heizbetrieb: Aus den Zulufträumen wird bereits temperierte Luft entnommen, über die Luft/Luft-Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau gehoben und der Zuluft wieder beigemischt. Die Zuluft selbst wird über einen Rotations-Wärmeübertrager (bis zu 85 % Wärmebereitstellungsgrad) mit Wärme und Feuchte aus der Abluft konditioniert. Parallel dazu lädt die Wärmepumpe über einen Platten-Wärmeübertrager mit Speicherladepumpe den 150-l-Trinkwarmwasserspeicher im Kombigerät auf. Die Leistungswerte von Genius ermöglichen den Einsatz bereits in Eigenheimen ab KfW-55-Niveau (dieser Standard wird bereits über alle Gebäudegrößen bei 50 % der neu gebauten Wohnungen erreicht) und besser. Die technischen Daten der Haustechnikzentrale „Genius“ im Überblick:
- Luftleistung im Frisch- und Sekundärluftbetrieb: bis 600 m<sup>3</sup>/h (bei 100 Pa extern)
- integrierter Warmwasserspeicher: 150 l
- Filterklassen: Zuluft F7; Abluft G4; Sekundärluft G4
- Ventilatoren: EC-Motoren, Leistungsaufnahme gesamt max. 80 W
- Kompressor: modulierend, reversibel über 4-Wege-Ventil, max. Eingangsleistung 1,8 kW
- Kältemittel: R 410A, 1,2 kg
Kontakt zum Anbieter
2 Heizung, Lüftung, Kühlung, Trinkwassererwärmung – alles platzsparend in einem kompakten Kombigerät, das kaum größer ist als ein Gefrierschrank. Mehr Technik als in Genius zusammengeführt brauchen energieeffiziente Eigenheime dafür nicht.
3 Und so sieht es unter der Haube von Genius aus. Die dreiteilige Modulbauweise vereinfacht den Transport, die Einbringung und die Aufstellung.
4 Reiner Hackl, Abteilungsleiter für Wohnungslüftung und Produktmanager Kombigeräte bei Systemair, im Gespräch. Das Unternehmen übernimmt für Planer und Fachhandwerker die bedarfsgerechte Auslegung der Luftheizung Genius.
5 In die Regelung von Genius einbezogen werden können Infrarot-Heizkörper (im Bild schwarz) oder elektrische Wand- oder Fußbodenheizungen, um beispielsweise während der Badnutzung die Temperatur über den Normalwert anzuheben.
6 Haustechnikzentrale Genius:
