CO2-freies Quartier
Sanierung in Lünen mit Wärmepumpenkaskade
Bis 2045 möchte der genossenschaftliche Bauverein zu Lünen seinen gesamten Gebäudebestand dekarbonisiert haben. Ein wichtiger Schritt dorthin ist die Sanierung eines Quartiers im Ortsteil Brambauer, bei der die Gebäudehüllen energetisch saniert wurden und durch neue Photovoltaikanlagen bereits Teilautarkie erreicht worden ist. Für die Wärmeversorgung wurde eine kaskadierte Wärmepumpenanlage des Herstellers Stiebel Eltron eingebaut, deren Betriebsleistung sich laufend dem aktuellen Bedarf anpasst.
Gallerie
Rund fünfzig Jahre alt sind die drei Gebäuderiegel, die sich aus je drei Mehrfamilienhäusern zusammensetzen. Umgeben sind sie von einer parkähnlich angelegten Außenanlage mit altem Baumbestand und geschwungenen Wegen. Die Sanierung der Gebäude war durchaus umfänglich und beinhaltete die Erneuerung der Dächer und Fenster sowie der Balkone durch eine wärmebrückenfreie Konstruktion und die Anbringung einer Wärmedämmung auf die Fassaden. Eine große PV-Anlage erzeugt jetzt Strom, der den Bewohner*innen zugutekommt und für den Betrieb der Gebäudetechnik eingesetzt wird.
Kaskadierte Wärmepumpenanlage
Somit steht der Solarstrom auch den neuen Wärmepumpen zur Verfügung, die für die Beheizung und Warmwasserbereitung sorgen. Die Verantwortlichen der Heering Ingenieurgesellschaft aus Menden im Sauerland haben für die Gebäuderiegel eine reine Heizlast von 39 kW errechnet. Nach Berücksichtigung der Warmwasserbereitung und eventueller Sperrzeiten des Energieversorgers haben sie schließlich eine Auslegungsheizlast von insgesamt 51 kW ermittelt. So wurde pro Gebäuderiegel jeweils eine außen aufgestellte, invertergeregelte Kaskadenanlage aus drei Luft-Wasser-Wärmepumpen vom Typ WPL 25 A realisiert. Mit ihr wird sowohl die Raumheizung als auch die Warmwasserbereitung abgedeckt. Um ein Absenken der Vorlauftemperatur auf bis zu 50 °C zu ermöglichen, wurden zudem in allen Wohnungen die Heizflächen ausgetauscht.
Mit den Wärmpumpen wird ein Deckungsanteil von nahezu 99 Prozent erreicht. De facto befinden sie sich also im monovalenten Betrieb, ein elektrischer Heizstab muss nur für ein Prozent der zu erwartenden Heizarbeit einspringen, wenn die Außentemperaturen außergewöhnlich niedrig sind. Außerdem sind die Wärmepumpen für den energieeffizienten Inverterbetrieb ausgerüstet, bei dem die Wärmeproduktion bedarfsabhängig erfolgt. Die Anlage stellt also nur so viel Leistung zur Verfügung, wie für Raumheizung oder Warmwasserbereitung aktuell tatsächlich erforderlich ist.
Intelligentes Zusammenspiel
Eine Besonderheit bietet das Zusammenspiel der drei als Kaskade realisierten Wärmepumpen: Die Laufzeit der einzelnen Wärmepumpe ist so abgeglichen, dass die Geräte über das Jahr gerechnet nahezu identische Betriebsstunden, Verdichter-Drehzahlwerte und Stromverbräuche aufweisen. Im regulären Betrieb laufen deshalb alle drei Geräte weder gleichzeitig noch unter Volllast. Vielmehr läuft zunächst die erste Pumpe bis zu einer gewissen Leistungsgröße. Ist diese erreicht, wird die zweite zugeschaltet und der Betrieb der ersten reduziert. Die Zuschaltung der dritten Pumpe erfolgt dann bei Bedarf nach demselben Prinzip. Dadurch wird eine einseitige Belastung einzelner Wärmepumpen vermieden und somit eine höhere Lebensdauer sichergestellt.
Trinkwasserbereitung
Die von den Wärmepumpen zur Verfügung gestellte Wärme von 50 °C wird auch für die Trinkwasserbereitung per zentralem Durchlaufspeicher verwendet. Um dabei die Hygiene sicherzustellen, ist ein Zirkulationsbetrieb installiert. Die Zirkulationswärmeverluste werden mithilfe eines kleinen elektrischen Wandspeichers ausgeglichen, der die Temperatur jedoch nur um wenige Grad anheben muss, sodass keine betriebsrelevanten Nachteile entstehen.
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