Groß-Wärmepumpen im Fokus

Heizen mit Umweltenergie

In Einfamilienhäusern ist die Wärmepumpe die bereits am häufigsten eingesetzte Heizanlage. Im Bereich Mehrfamilienhäuser und Nichtwohngebäude liegt ihr Anteil nach Schätzungen deutlich niedriger, genaue Daten werden zu den Einsatzbereichen allerdings nicht erfasst. Man kann jedoch davon ausgehen, dass die Nutzung sowohl im Neubau als auch in der Modernisierung ansteigen wird. Denn die zahlreichen Vorteile von Wärmepumpen gelten gleichermaßen für kleine und große Gebäude: Nutzung von regenerativer Energie mit geringem CO₂-Ausstoß, kaum Wartungskosten, keine Kosten für Schornstein und Reinigung sowie Lagerung von Brennstoff, einfache Installation, Förderfähigkeit, Einbindung von Photovoltaik sowie smarte Steuerung. Für einen effizienten Betrieb sind in der Planung allerdings einige Faktoren zu berücksichtigen.

Der Ausgangspunkt

Das Gebäude, die Wärme-pumpe(n) sowie die zu installierende Wärmeverteilung müssen optimal zusammenpassen. Das klingt simpel, setzt aber Sorgfalt bei den zu ermittelnden Eckdaten voraus. Ist die Wärmepumpenanlage zu klein dimensioniert, kann sie nicht genug Leistung erbringen. Ist sie überdimensioniert, arbeitet sie zu oft im Teillastbereich und taktet zu häufig. Das führt womöglich zu zusätzlichen Wartungskosten und verkürzt den Lebenszyklus.

Wird in einem Bestandsgebäude eine größere Modernisierungsmaßnahme umgesetzt, geschieht dies oft in mehreren Etappen. Hier ist zu bedenken, dass die Wärmepumpe auf den Endzustand des Gebäudes ausgelegt werden sollte, um einen effizienten Betrieb zu gewährleisten. Werden zum Beispiel Dämmmaßnahmen realisiert, wird die Heizlast geringer. Für die Übergangszeit kann ein noch vorhandener Wärmeerzeuger eingebunden werden. Auch ein dauerhaft bivalentes System mit zwei Wärmequellen ist eine praktikable Lösung. Dann kann beispielsweise ein Gasbrennwertkessel die Spitzenlast abdecken. Regelungstechnisch ist eine solche Verbindung meist kein Problem.

Ein wichtiger Punkt betrifft die Trinkwassererwärmung. Je höher bei Wohngebäuden der Dämmstandard ist, umso größer ist der Anteil der Leistung, die für die Trinkwassererwärmung benötigt wird. Die Größe der Wohneinheiten und die Belegung/Personenzahl müssen daher möglichst exakt in die Berechnung einfließen, wenn die komplette Versorgung über die Wärmepumpe erfolgt. Dann sind die Faktoren Hygiene, Legionellenschutz und die gewünschte Komfortstufe zu beachten. Auch in gewerblichen Objekten wird üblicherweise vorab geklärt, ob und wie die Versorgung mit Trinkwarmwasser erforderlich ist und umgesetzt werden soll.

Installationsorte

Großwärmepumpen lassen sich ähnlich wie andere Wärmeerzeuger unter gewissen Voraussetzungen und mit Absprache des Herstellers auch auf einem Flachdach installieren. Dazu ist die Statik korrekt auszulegen bzw. zu prüfen sowie die Rohrleitungen und Kabeltrassen entsprechend zu dimensionieren. Am Boden können die Geräte bei enger (Wohn-)Bebauung in der Regel nicht aufgestellt werden. Dies liegt daran, dass die Grenzen der Lärmemission zu beachten sind. Die Eckdaten sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Auf dem Dach platziert gibt es mit Lärm in der Regel kein Problem. Sollte es notwendig sein, bieten Hersteller wie Remko eine zusätzliche Schalldämmung zur Nachrüstung am Kompressor zur Verbesserung des Lärmschutzes an. Im gewerblichen Bereich sind die Vorgaben hinsichtlich Lärmschutz meist weniger streng. Hier kann eine Installation leichter direkt neben einem Gebäude erfolgen.

Die Technik

Für den Einsatz in größeren und großen Gebäuden eignen sich die modularen Energiezentralen aus dem Hause Remko, die mithilfe der Luft-/Wasser-Wärmepumpe „SQW“ umgesetzt werden. Das Grundmodul weist eine Leistung von 40 kW auf. Es lassen sich bis zu zehn Geräte in Kaskade betreiben, was einer Gesamtleistung von 400 kW entspricht. Mit dem modularen Aufbau ist demnach eine sehr gute Anpassung an den ermittelten Wärmebedarf möglich. Die ausgereifte Technik wird komplett in einem Gehäuse untergebracht, eine Kopplung von mehreren Wärmepumpen erfolgt mit den entsprechenden Anschlusssets. Kaskaden liefern eine große Modulationstiefe, sodass die Wärmepumpen sehr flexibel auf die geforderte Leistung reagieren können. Zudem bieten sie eine Ausfallsicherheit des Systems, denn wenn bei einem Gerät eine Störung auftritt, können die Weiteren den Betrieb aufrecht erhalten. Aufgrund der smarten Steuerung der Geräte wird eine gleichmäßige Belastung der einzelnen „SQW“-Wärmepumpen gewährleistet. Im Innern des Gebäudes werden je nach Anlagengröße ein oder mehrere Pufferspeicher eingesetzt, die mit einem Volumen von 1.000 oder 2.000 l zur Verfügung stehen. Sie entkoppeln die Volumenströme und stellen einen gleichmäßigen Betrieb sicher.

Photovoltaik einbinden

Bei Wärmepumpen wird heutzutage eine vorrangige Nutzung von selbst erzeugtem PV-Strom vorgesehen. Photovoltaik bietet sich als wertvoller Partner einer Wärmepumpenanlage an. Die PV-Anlage wird auf den Gesamtbedarf des Gebäudes ausgelegt, der in jedem Fall größer ist als der Bedarf für die Wärmepumpenanlage. Je höher der Anteil an selbst genutztem Strom ist, umso effizienter und umweltschonender läuft das Gesamtsystem im Gebäude. Über das Jahr gerechnet kann man davon ausgehen, dass ein Deckungsgrad von rund 30 % erzielt wird.

Zwei in eins: Heizen …

Zusammen mit einer Wärmepumpe können verschiedene Varianten der Wärmeverteilung eingesetzt werden. Dazu zählt die Kombination mit einer Fußbodenheizung. Diese gilt als besonders wirtschaftlich, denn sie benötigt nur eine niedrige Vorlauftemperatur. In der Regel wird das System mit 35 °C angefahren. In gewerblichen Räumen lässt sich die Wärmepumpe mit einer Betonkernaktivierung koppeln, die ebenfalls mit niedriger Temperatur arbeitet. Ebenso funktioniert die Verbindung mit Deckenstrahlplatten oder modernen Flachheizkörpern.

… und kühlen

Die Möglichkeit, mit einem Wärmepumpensystem zu heizen und zu kühlen, gilt als ein weiterer Pluspunkt. Dafür lässt sich ein vorhandenes Verteilsystem wie Fußbodenheizung oder Deckenstrahlplatten nutzen – etwa in Zweileiterausführung. Bei der Planung ist zu bedenken, dass kein Kondensat entstehen darf. Dies könnte sonst zu Beeinträchtigungen der Anlage und der Bausubstanz führen. Daher wird meist eine Temperaturgrenze zwischen 16 und 20 °C gezogen, die überwacht wird. Häufig werden auch Deckenkassetten, Wandgeräte bzw. Lufterhitzer und -kühler installiert. Hier kann mit Vorlauftemperaturen bis ca. 7 °C gearbeitet werden. Das anfallende Kondensat wird abgeleitet. Die Auswahl hängt von der Nutzung und vom gewünschten Komfort ab.

Möglichkeiten für Trinkwarmwasser

Bei größeren Wohngebäuden stellt die Versorgung mit Trinkwarmwasser einen wichtigen Aspekt dar. Schon zu Beginn eines Projekts ist zu klären, wie die Wasserversorgung realisiert werden soll. Dazu gibt es verschiedene Optionen. So kann die Wärmepumpenanlage nur für das Heizen und Kühlen eingesetzt werden. Die Warmwasserbereitung erfolgt in diesem Fall dezentral in den Wohneinheiten mit Durchlauferhitzern. Bei dieser Variante ist keine Wasserbeprobung durch den Betreiber erforderlich. Eine zweite Möglichkeit ist der Einsatz von Wohnungsübergabestationen. Jede Wohneinheit wird mit einer solchen Station ausgestattet. Das Heizungswasser aus dem Pufferspeicher mit einer Temperatur von 50 bis 55 °C erwärmt über einen Plattenwärmetauscher in den einzelnen Wohnungsstationen das frische Kaltwasser. In der Regel wird an den Übergabepunkten eine Zapftemperatur von 45 °C eingestellt. Da dies direkt in der Wohneinheit geschieht, muss meist nicht beprobt werden, da die 3-l-Regel aus der Trinkwasserverordnung selten zum Tragen kommt.

Service inklusive

Entscheider im Bauprozess können auf Unterstützung von Herstellern zurückgreifen. So bietet Remko eine Beratung bei der Planung an. Auf Wunsch liefert der Systemanbieter die Rohrnetzberechnung für die Großwärmepumpen sowie die Daten für die elektrischen und hydraulischen Anschlüsse. Bei anspruchsvollen Projekten kann eine komplette Begleitung realisiert werden. Ebenso bildet die „CheckServ“ genannte Leistung die Möglichkeit, eine schnelle und sichere Inbetriebnahme durch erfahrene Techniker durchführen zu lassen. Die Garantie kann sich auf fünf Jahre verlängern, wenn zusätzlich zur dokumentierten Inbetriebnahme eine jährliche Wartung erfolgt.

Wartung aus der Ferne

Als sinnvoll Ergänzung besteht die Option, die installierten Geräte per Fernwartung zu prüfen. Hat der Bauherr oder Betreiber der Anlage eine Freigabe für den Installateur und/oder Remko erteilt, wird z.B. eine Störungsmeldung sofort an die Fachleute weitergeleitet. Über das „Smart Web“ kann Remko – in Absprache mit dem Installateur und nach Freischaltung durch den Bauherrn – ohne Termin vor Ort der Zustand der Anlage prüfen. Dabei lassen sich technische Daten abfragen und Einstellungen vornehmen, um so den Betrieb sicherzustellen. Dieses Verfahren erspart dem Betreiber, selbst aktiv zu werden, und vermeidet längere Ausfälle.

Durch den Einsatz von Kältemitteln ist eine jährliche Prüfung der Anlage vorgeschrieben. Hier wird die Dichtheit der Kältemittel führenden Bauteile gecheckt. Dies führt üblicherweise das installierende Unternehmen aus, wenn ein Kälteschein vorliegt. Andernfalls wird dies per „CheckServ“ durchgeführt.

Hohe Förderung möglich

Die Umsetzung moderner Heiz- und Kühlsysteme auf der Basis von Wärmepumpen wird vom Staat gefördert. Dazu steht auch die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) in ihrer neuen Ausgestaltung zur Verfügung. Sie splittet sich in drei Teile, die BEG WG für Wohngebäude, die BEG NWG für Nichtwohngebäude und die BEG EM für Einzelmaßnahmen. Zu den förderfähigen Kosten zählen neben den reinen Anschaffungskosten folgende Bereiche: Installation und Inbetriebnahme, das Hinzuziehen von Experten für Fachplanung und Baubegleitung sowie Ausgaben für die Peripherie. Letzteres gilt für Sanierungen. Hier spielt es für neue Projekte eine große Rolle, denn Demontage und Entsorgung von Bestand, Optimierungen der Verteilsysteme oder Einbau von Speichern können eingebracht werden. Details zu allen Fragen rund um die Förderung sind z.B. beim Bundesverband Wärmepumpe erhältlich. Von Remko gibt es „Fördernavi“: Anhand der Eckdaten kann ermittelt werden, wie hoch die staatliche Unterstützung ausfällt.