Energetische Sanierung meistern

Ab Mitte 2026 bzw. 2028 müssen – nach bisheriger Gesetzeslage - neu installierte Heizungen mindestens 65 Prozent erneuerbare Energien nutzen. Dazu gehören Wärmepumpen, die auch in teilsanierten Gebäuden mit Heizkörpern effizient arbeiten können.

Sanierungsbeispiel Mehrfamilienwohnhäuser

Mit der Wärmepumpe Max-AirMono F 67 von Ratiotherm ausgestattet wurde ein Mehrfamilienhaus in Waldkirch in der Nähe von Freiburg im Breisgau mit insgesamt zwölf Wohneinheiten. Der Wohnkomplex entstand in den Jahren 1958 / 59 und besteht aus zwei direkt aneinander, seitlich leicht versetzt gebauten Hausteilen, die jedoch ansonsten komplett eigenständig und getrennt erschlossen sind.

Es bestehen daher eigene Treppenhäuser, Keller und Speicher, aber auch eigene, autarke Hausanschlüsse für die Gebäudeversorgung (Wasser und Abwasser, Gas, Strom, Telefon). Alle Wohnungen wurden vorher dezentral, mittels eigener Gasdurchlauferhitzer, mit Heizwärme und Warmwasser versorgt.

Ein Technikraum für eine zentrale Heizanlage oder ein Lagerraum für Brennstoff ist in keinem der beiden Häuser vorhanden, da die dezentralen Wärmeerzeuger sich direkt in den Wohnungen (in den Küchen oberhalb der Arbeitsplatten) befinden, sich also von den Mietern eigenverantwortlich betreiben und steuern lassen.

Überschussstrom dient zur direkten Beheizung des Schichtspeichers.

Energiesparendes Anlagenkonzept

Die Wärmeversorgung erfolgt nun über eine für beide Häuser vorgesehene, im Außenbereich angeordnete zentrale Luft-Wasser-Wärmepumpe, die mit Propan als Kältemittel arbeitet und Warmwassertemperaturen bis 70 °C erzeugen kann. Die Wärmepumpe ist auf Betonfundamenten aufgestellt und versorgt die Wärmeverteilungszentrale im Haus über eine kurze, erdverlegte Leitung.

Das Heizsystem wird durch eine PV-Anlage ergänzt, die den Jahresstrombedarf für die Wärmepumpenbeheizung produziert. Im Heizraum befinden sich zwei Heizwasser-Schichtspeicher, eine Frischwasserstation und eine Zweigruppen-Heizungsverteilung. Zudem gibt es eine 12 / 18 kW-Power-to-Heat-Anlage, die den Überschussstrom vor der Netzeinspeisung zur direkten Beheizung des Schichtspeichervolumens nutzt und so zur Entlastung des Hochtemperaturbetriebs der Wärmepumpe beiträgt.

Insgesamt handelt es sich also um ein Zusammenspiel mehrerer Komponenten:

• PV-Anlage;
• Luft-/Wasser-Wärmepumpe Max-AirMono F 67;
• Zwei vor Ort geschweißte Schichtspeicher Oskar mit jeweils 1000 l Fassungsvermögen;
• PVmax-Heater zur Umwandlung von regenerativ erzeugtem Strom aus Photovoltaik (PV), Windenergie oder Biogas in Wärme, die einfach und umweltschonend in den Schichtwärmespeichern gelagert werden kann;
• Individuell programmierte Regelungstechnik;
• Trinkwasserkaskaden.

Luftwärmepumpe: Kältekreise in Reihe oder parallel

Ratiotherm setzt bei seinen Energie- und Heizkonzepten auf das Zusammenspiel verschiedener Wärmepumpen. Ein Schichtspeicher fungiert dabei als Kernstück des Komplettsystems, an den bis zu 18 Wärmequellen angeschlossen werden können. Dazu gehört die Luft-/Wasser-Wärmepumpe Max-AirMono F 67 für eine Gesamtleistung von mehr als 80 kW.

Die drehzahlgeregelte Wärmepumpe in Monoblockbauweise zur Außenaufstellung verwendet das natürliche und umweltfreundliche Kältemittel Propan (R 290). Die Umgebungsluft als Energiequelle strömt mithilfe von zwei Axialventilatoren ungehindert durch die Verdampfer und kann nicht zurück zirkulieren.

Zwei unabhängige Kältekreisläufe sind über eine Kaskadenregelung miteinander verknüpft.

Die Wärmepumpe hat zwei unabhängige, hermetisch abgeschlossene Kältekreise, die über eine intelligente Kaskadensteuerung verknüpft und in einem Gehäuse vereint sind. Zudem gibt es einen gemeinsamen hydraulischen und elektrischen Anschluss. Hydraulisch sind die Kältekreise wahlweise in Reihe oder parallel geschaltet, wodurch eine wasserseitige Spreizung von bis zu 20 K möglich ist.

Durch den großen, V-förmig ausgeführten Verdampfer, der mit alternierenden und hydrophil beschichteten Lamellen versehen ist, wird die Zahl der Abtauzyklen vermindert. Ventilatoren mit 100 cm Flügeldurchmesser verhindern störende Luftgeräusche und ermöglichen einen hohem Luftvolumenstrom. Der dreifach schallentkoppelte Verdichter trägt ebenfalls zu einem geräuscharmen Betrieb der Wärmepumpe bei.

Kältekreisläufe und Steuerung

Die beiden Kältekreisläufe sind hermetisch abgeschlossen und bestehen jeweils aus einem Scroll-Verdichter, einem Verflüssiger (Plattenwärmeübertrager), einem Verdampfer (Lamellenwärmeübertrager) und elektronischen Expansionsventilen, die den Durchfluss des Kältemittels steuern.

Die Kältekreise sind bereits werkseitig betriebsfertig befüllt, wodurch kein Kälteschein zur Montage notwendig ist. Durch das in der Außeneinheit integrierte Sicherheitsventil sowie den Mikroblasenabscheider wird sichergestellt, dass im Leckagefall ein Eintreten des brennbaren Kältemittels in den Heizraum vermieden wird.

Durch die Drehzahlregelung der Wärmepumpe deckt sie ein breites Leistungsspektrum ab und passt sich damit verschiedenen Lasten und Gegebenheiten an. Darüber hinaus ist sie für die Nutzung fluktuierender Energiemengen geeignet und ermöglicht eine intelligente Laststeuerung über alle Energiebereiche hinweg.

Angesteuert kann die Wärmepumpe durch den Zentralregler rZR 16x2 von Ratiotherm oder durch einen anderen Regler. In diesem Fall kann ein externes Display im Heizraum montiert werden, um alle Parameter und Betriebszustände anzuzeigen.

Die Luft-/Wasser-Wärmepumpe kann im Verbund mit den meisten Elektro-, Gas- oder Ölkesseln betrieben werden.

www.ratiotherm.de

Sebastian Meyer,

Leiter Marketing & PR der ratiotherm GmbH & Co.KG, Dollnstein.

Bild: Ratiotherm / Meyer