Etagenwärmepumpen

Ein neuer Ansatz zum Heizen in Mehrfamilienhäusern

Mit der modularen Wärmepumpe „MWL“ von Remko für die Innenaufstellung in jeder Wohneinheit steht dem Wohnungsbau ein neues Heizkonzept zur Verfügung. Zwei in den Jahren 2020 und 2021 errichtete Mehrfamilienhäuser in Buxtehude zählen zu den ersten Objekten, bei denen die neue Technik einzog.

Die beiden Mehrfamilienhäuser sind identisch aufgebaut. Sie verfügen über je zwei Wohneinheiten mit 80 m2 Wohnfläche im EG und im ersten OG, die Penthouses im zweiten OG weisen 90 m2 auf und sind mit einer Dachterrasse ausgestattet. Die Bauweise entspricht KfW 55, als Bauträger fungierte die Bauunternehmung Heinrich Meyer GmbH mit Alexander Rautmann in enger Zusammenarbeit mit dem TGA-Fachplaner Andreas Krüger der Böhmke GmbH & Co. Elektro + Sanitär KG.

Gemeinsam mit der Remko GmbH, dem Systemanbieter für neue Energien aus Lage, wurde das Konzept mit der modularen Wärmepumpe pro Wohneinheit exakt auf das Objekt zugeschnitten und umgesetzt. Dies beinhaltete auch die Förderung gemäß des MAP-Programms aus dem Jahr 2020 zum Neubau, denn die vollständige Anlage ist nach Bafa gelistet. Die Installation lag in Händen von Krüger’s Haustechnik GmbH aus Harsefeld.

Ziel: geringerer Aufwand

In Mehrfamilienhäusern werden bislang oftmals zentrale Quellen für Heizung und Warmwasser installiert, von dort erfolgt die Versorgung der einzelnen Wohnungen. Daher müssen Kalt- und Warmwasserleitungen für Trinkwasser sowie Vor- und Rücklauf für die Heizung im gesamten Gebäude verlegt werden. Dies bedingt auch die regelkonforme Dämmung aller Leitungen. Um Legionellen vorzubeugen, muss im Warmwassersystem eine Temperatur von mindestens 60 °C erreicht werden, meist wird dies durch regelmäßiges Aufheizen des Pufferspeichers umgesetzt.

Im Zuge der Gebäudenutzung sind von den Verwaltern einer Immobilie zahlreiche Punkte umzusetzen, die sich auf den Aufwand und damit auf die Kosten auswirken. Hier fallen unter anderem ins Gewicht: die Probeentnahme zur Sicherstellung der Trinkwasserqualität gemäß der 3-Liter-Regel sowie komplexe Abrechnungen von Nebenkosten.

Des Weiteren ist neben Heizung und Warmwasser auch die Lüftung mitzudenken, insbesondere bei gut gedämmten Gebäuden. Hier sei nur auf den Feuchteschutz und den regelmäßigen Luftwechsel zur Erhaltung der Gebäudesubstanz hingewiesen, die bei dicht konstruierten Bauten unerlässlich sind. Wird ein KfW-Standard von 55 oder besser angestrebt, ist eine kontrollierte Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung verpflichtend. Damit kommt ein drittes System ins Spiel, das geplant und installiert werden muss. Mit der neuen modularen Wasser/Wasser-Wärmepumpe lassen sich die drei genannten Bereiche abdecken – in kompakter Form, mit guten Leistungswerten und Vorteilen bei der Installation und der späteren Abrechnung. Das System wird für Wohnungen bis ca. 90 m2 empfohlen. Maßgeblich ist jedoch grundsätzlich der energetische Zustand der Gebäudehülle.

So funktioniert die „MWL“

Die Wärmepumpe besteht aus drei Modulen. Diese bilden zusammen einen kompakten, 205 cm hohen Block. Unten befindet sich der 149 l fassende Trinkwasserspeicher, darauf die Wärmepumpe und oben das (optionale) Lüftungsgerät mit den Anschlüssen. Die Verrohrung für die Zu- und Abluftbereiche erfolgt bauseits. Durch die Abmessungen – die „MWL“ benötigt nur so viel Fläche wie ein Kühlschrank – passt sie in die Küchenzeile oder in einen Abstellraum. Mit einem Schallleistungspegel von 37 dB(A) arbeitet sie leise und stört im Wohnumfeld nicht.

Das Herzstück der „MWL“, die Wasser/Wasser-Wärmepumpe, verfügt über eine Heizleistung von 3,2 kW (bei W20/W35). Das entspricht einem COP von 6,8. Die Anlage setzt die aus einer Wärmequelle bereitgestellte Energie optimal in Raumwärme – ideal für die Fußbodenheizung – und Warmwasser um. Als Temperaturzone dafür gibt der Hersteller 10 bis 35 °C an. Zur Sicherheit ist zudem ein 3-kW-Heizstab integriert, der ebenfalls eine schnelle Warmwasserbereitung ermöglicht. Im Konzept enthalten ist auch ein Platz für den Wärmemengenzähler sowie für die Wasseruhr.

Wie ist die Wärmepumpe angeschlossen?

Bei diesem Konzept wird lediglich die Kaltwasserleitung bis zur „MWL“ geführt, von dort lassen sich alle Zapfstellen in der Wohneinheit anbinden. Ansonsten wird pro Wohneinheit ein Zweileitersystem errichtet, das heißt Vor- und Rücklauf zum zentralen Pufferspeicher als Ringleitung, jeweils mit Stichleitung zur „MWL“. Der Aufwand und die Installationskosten sind daher deutlich geringer. So entfällt auch die Zirkulationsleitung für Warmwasser im Gebäude, denn das liefert die „MWL“ dezentral. Dadurch reduziert sich der Aufwand für die Dämmung in den Installationsschächten deutlich – auch für Kaltwasserleitungen. Diese können durch benachbarte Verrohrungen so stark erwärmt werden, das es zu Legionellenwachstum kommt. 

Die eigentliche Bereitstellung von Heizwärme und Warmwasser findet in jeder Wohneinheit statt. Jeder Mieter oder Eigentümer kann dort seine Wunschtemperatur einstellen. Die „MWL“ wird stromseits in die Elektroverteilung der Wohneinheit eingebunden. So ist jeder Nutzer frei, seinen Stromanbieter auch für diesen Bereich zu wählen.

Das Plug-and-Play-Prinzip reduziert die Installationskosten pro Wohneinheit zusätzlich. Die Module der „MWL“ sind weitgehend vorkonfektioniert und werden in ein stabiles Gestell eingefügt. Dort sind bereits bestimmte Hydraulikkomponenten installiert, etwa für den Anschluss der Quelle, des Heizungsvor- und -rücklaufs und der Kalt- und Warmwasserverrohrung. Daraus resultiert die einwandfreie Zuordnung der Anschlüsse. Sind alle Bauteile eingefügt, wird die Wärmepumpe mit den Seitenwänden und der Front fertiggestellt.

Zugriff auf Quellenspeicher

Je nach Größe des Objekts stehen verschiedene Wärmequellen zur Verfügung. Um ohne fossile Energien auszukommen, präferiert Remko Wärmepumpen, wobei sich die Auslegung immer an der Heizlast des oder der Gebäude orientiert. Das System lässt sich um weitere Zulieferer erweitern und wird daher als Multi-Source bezeichnet. Fotovoltaik kann problemlos eingebunden werden, ebenso wie Solarthermie, BHKW oder Nah- und Fernwärmenetze. Sie werden alle energetisch im zentralen Pufferspeicher erfasst. Die Kombination von Wärmepumpen bietet einen entscheidenden Vorteil: Das Gesamtsystem weist praktisch keine kostenrelevanten Abstrahlverluste auf, ein Überhitzen von Schächten und Durchgangsräumen wird verhindert. Alle Wärmepumpen – die Quelle sowie die „MWL“ in den Wohneinheiten – arbeiten jeweils im energetisch optimalen und vor allem maschinenschonenden Bereich. Damit wird das Gesamtsystem höchst wirtschaftlich und langlebig.

Für die Quelle gilt, dass sie via Pufferspeicher konstant 20 °C liefert. Diese Grundtemperatur wird in der Wohneinheit auf die erforderlichen Werte für Heizung (30 bis 35 °C als Vorlauf für die Fußbodenheizung) und Warmwasser weiter erwärmt. Dieses Verfahren belastet die Wärmepumpen in ihrem Betrieb weniger, was sich positiv auf die Laufzeit auswirkt.

Für die beiden Mehrfamilienhäuser in Buxtehude wurde jeweils eine „Artstyle-Wärmepumpe HTS 200“ mit zwei Außenmodulen als Quelle genutzt. Ein solches Gerät liefert normalerweise eine Heizleistung von 18 kW und weist einen COP von 5,00 auf (bei A7/W35). Durch die Begrenzung auf 20 °C lieferbare Temperatur erhöht sich die Effizienz und damit die Jahresarbeitszahl JAZ deutlich. Die „HTS“ plus Pufferspeicher „KPS 301“ mit 300 l Fassungsvermögen sind jeweils in einem angebauten Technikraum untergebracht. Die Außenmodule mit silberfarbener Hülle stehen auf dem Dach des Anbaus. Die Inbetriebnahme führte der Remko „Checkserv“ durch, eine Serviceleistung des Wärmepumpenherstellers.

Jede Wohneinheit mit eigener Regelung

Die Steuerung sitzt in einem schmalen Elektromodul, das zwischen Wärmepumpe und Lüftung Platz findet. Hier werden die Stecker der drei installierten Elemente eingeführt und für die Wohneinheit die gewünschte Temperatur eingestellt. Dazu kommen optional die bekannten Remko-Regler zum Einsatz, der „EC-1“ oder der „Smart-Control Touch“.

Um den Service und die Wartung leichter zu gestalten, kann eine Fernwartung vorgenommen werden. Die Raumtemperatur steuern die Nutzer individuell wie gewohnt über entsprechende Regler pro Raum.

Positive Erfahrungen

Generell lässt sich festhalten, dass die Betriebskosten eines solchen Systems niedriger sind als die eines konventionellen. Die jährliche Probeentnahme entfällt, denn jede Wohneinheit liegt unter dem Speichervolumen von 400 l und ebenso unter dem Leitungsvolumen von 3 l. Für die Abrechnung relevant sind Wohnfläche und Stromverbrauchswerte, die die Wärmequelle der entsprechenden Wohneinheit benötigt. Sie werden zur gesamten genutzten Wärmemenge und der gesamten Wohnfläche (zum Beispiel im
Verhältnis 70/30) in Relation gesetzt. Eine solche Aufteilung entspricht der aktuellen Heizkostenverordnung, die damit unter anderem die Abstrahlverluste und die Energievorhaltung berücksichtigt. Dem ermittelten Anteil entsprechend zahlen die Nutzer der Wohneinheit exakt die Strom- und Betriebskosten, die die Quellen-Wärmepumpe für sie aufgewendet hat. Das macht die Abrechnung transparent und nachvollziehbar. Die Rückmeldungen der Nutzer zeigen, dass der neue Ansatz äußerst positiv aufgenommen wird.

Info

Multi-Source – Einbindung von Energiequellen

Grundsätzlich können unterschiedliche Quellen genutzt und kombiniert werden, um die modularen Wärmepumpen in den Wohneinheiten zu versorgen. Dies gilt auch für Nahwärmenetze, die insbesondere in Neubaugebieten zum Einsatz kommen. Ebenso lassen sich Abwärme-Quellen einbinden, beispielsweise aus Industrieprozessen. Allen Lieferanten ist gemeinsam, dass sie den Quellen-Pufferspeicher füllen. Dieser wird in der Regel so dimensioniert, dass pro Wohneinheit ca. 50 bis 70 l angesetzt werden. In jedem Fall muss er in der Lage sein, alle angeschlossenen Wohneinheiten zu versorgen. Per Speicherfühler wird permanent kontrolliert, ob die Temperatur noch stimmt. Sinkt sie von 20 auf 18 °C, wird beispielsweise die Wärmepumpe aktiviert.

Soll zusätzlich zur Wärmepumpe eine PV-Anlage eingebunden werden, lässt sich der Quellen-Pufferspeicher größer wählen. In der Übergangszeit und im Sommer kann tagsüber die erzeugte Energie über den Elektroheizstab eingebracht werden, auch über die 20 °C hinaus, die der Speicher liefern soll. Darauf lässt sich zeitversetzt zugreifen, wenn Heizung und Warmwasser abgefordert werden. Ein Mischer im sekundären Hydraulikkreis, zwischen Quellen-Pufferspeicher und „MWL“, lässt dann so viel Kaltwasser zufließen, dass der Zufluss zu den Wohneinheiten konstant auf 20 °C gehalten wird. Auf diese Weise lassen sich PV-Strom, Solarthermieanlagen oder andere Energiequellen für die thermische Energie nutzen.

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