Nachbericht zur klimaaktiv Schulung Effiziente Warmwasserkonzepte. Messergebnisse im großvolumigem Wohnbau

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1 Nachbericht zur klimaaktiv Schulung Effiziente Warmwasserkonzepte. Messergebnisse im großvolumigem Wohnbau Das Interesse an dieser klimaaktiv-veranstaltung am im Seminarraum der Energie- und Umweltagentur NÖ in St. Pölten war mit 30 Teilnehmenden sehr groß. DI Mag. Ulrike Wernhart von der Niederösterreichischen Energie und Umweltagentur stellte in ihrem Vortrag den Zwischenbericht des Projekts Wärmemonitoring im mehrgeschoßigem Wohnbau vor. In diesem, von der Wohnbauforschung und der Abteilung RU3 finanziertem Projekt, wurden die Wärmeflüsse von zwei, in Passivhaus bzw. Niedrigenergiehausbauweise errichteten, mehrgeschoßigen Wohnbauten, gemessen. Das eine Gebäude mit 12 Wohnungen wird mit einem zentralen Warmwassersystem versorgt, die 8 Wohnungen des zweiten Gebäudes erhalten ihr Warmwasser in einer Mischform bereitgestellt: Die zentral erzeugte Wärme versorgt dezentrale Boiler in den einzelnen Wohnungen. 1

2 Es stellte sich heraus, dass der Heizwärmeverbrauch gegenüber der Energieausweisberechnung um 60 bis 80% höher lag, der Warmwasserwärmeverbrauch hingegen durch den Defaultwert in der Energieausweisberechnung gut geschätzt bzw. in einem Projekt sogar überschätzt wurde. Beide Gebäude werden mit der Wärme aus Luftwärmepumpen versorgt. Der Stromverbrauch für Heizungs und Warmwasserversorgung lag pro Wohneinheit in beiden Gebäuden zwischen und kwh. Ulrike Wernhart präsentierte anhand von Energieflussdiagrammen der beiden Wohnungsobjekte Energieeffizienzkennzahlen: so lagen die Jahresarbeitszahlen der Wärmepumpen bei der kleinsten Systemgrenze nur zwischen 2,5 und 2,7. Ein Wert, der zwar auch durch andere Studien belegt ist, aber trotzdem sehr gering ausfällt. Weiters wurden die Speicherverluste, die Verteilverluste und die Übergabeverluste beider Systeme präsentiert und mit Literaturwerten verglichen. Herr Ing. Dieter Bayer von der Firma BES präsentierte den mehrgeschoßigen Wohnbau in der Schloßbergstraße in Viehofen. Dieser Wohnbau mit 1800m² WNFl und 36 Wohnungen hat einen Erdsolespeicher unter der Tiefgarage. Dieser wird mit den solaren Überschüssen einer 100m² Solaranlage gespeist. Im Winter dient diese Wärme als Entzugswärme für eine Wärmepumpe, die diese Wärme für Heizung und Warmwasserversorgung hochpumpt. Herr Ing. Beyer betont, dass der Erdsolespeicher die gesamte Wärmemenge, die überschüssig ist, aufnehmen kann und dass thermische Solaranlagen hier ihre Vorteile haben. Im Messjahr 2017/18 konnten kwh aus dem Erdsolespeicher entnommen werden, kwh konnte die Solaranlage direkt in die Warmwasserbereitung liefern und kwh war der Anteil der Gasheizung an der Warmwasserbereitung. Aufgrund der sehr guten Temperatursituation (Wärme aus dem Erdspeicher, Niedertemperaturheizung) konnte die Wärmepumpe eine Jahresarbeitszahl von 5,0 erreichen. Der Nutzungsgrad der Wärmespeicherung liegt bei diesem Projekt in der Messperiode bei 87%, der Verteilnutzungsgrad im 2 Leiternetz bei ca. 80%. 2

3 Herr Ing. Dietmar Stampfer stellte seine Erfindung vor: Wohnungsstationen mit Frischwassermodulen können damit wesentlich effizienter betrieben werden. Die Rücklauftemperatur in den Pufferspeicher ist wesentlich geringer und die Verteilverluste halbieren sich, wie Messungen zeigten. Das Problem bei den Wohnungsstationen mit Frischwassermodul ist, dass die Wärmetauscher ständig mit Vorlaufwasser auf Betriebstemperatur gehalten werden. Dieser Kurzschluss zwischen Vorlauf und Rücklauf erfolgt durch eine Warmhaltebrücke. Diese ist ein Ventil, an dem die nötige Durchflussmenge eingestellt wird. Eine sehr häufige Fehlerquelle ist, dass dieses Ventil verstellt wird, nämlich zu stark aufgedreht wird. Die Folge ist eine starke Anhebung der Rücklauftemperatur. Dies ist für die Einbindung von z. B: Solaranlagen der auch für Fernwärmeanschlüsse ineffizient. Die Erfindung, nämlich die Vorlaufzirkulation, behebt diese Fehlerquelle. Nicht der Wärmetauscher in der Wohnungsstation wird ständig durchflossen, sondern es wird nur der Vorlauf zur Wohnungsstation auf Betriebstemperatur gehalten. Kurz vor der Wohnungsstation, eventuell schon am Steigstrang, erfolgt der Abzweiger der Zirkulationsleitung. Diese Zirkulationsleitungen haben eine geringe Dimension und werden eng anliegend an die Vorlaufleitung verlegt und gemeinsam mit dieser gedämmt. Im Keller oder im Heizraum sitzen die Ventile zur Einregulierung dieser Zirkulationsleitung. Das hat zwei Vorteile: es gibt nicht in jeder Wohnungsstation ein Ventil, sondern zentral nur wenige Ventile, die einreguliert werden, und die von den Wohnungsnutzern auch nicht verstellt werden können. Obwohl mit dieser Konstruktion nicht der gesamte Wärmetauscher auf Betriebstemperatur gehalten wird, sondern nur die Vorlaufleitung, kommt laut Herrn Ing. Stampfer das Warmwasser trotzdem schnell zur Entnahmearmatur. Der Vorteil dieser Erfindung sind reduzierte Verteilverluste, es wird nur die Vorlaufleitung mit gering dimensionierter Zirkulationsleitung warm gehalten, und die Temperatur der Rücklaufleitung beträgt nur ca. 30 C. Der zweite Vorteil ist die geringe Rücklauftemperatur zurück in den Pufferspeicher. Das ist von großem Vorteil bei Fernwärmestationen und bewirkt eine Effizienzsteigerung bei Solaranlagen. 3

4 Herr Ing. Peter Krimbacher stellte ein Konzept mit kaskadierter Warmwasserbereitung vor. Dieses ist besonders für Wärmeerzeuger von Vorteil, deren Effizienz stark von der Vorlauftemperatur abhängt, nämlich Wärmepumpen. Mit der Heizungswärmepumpe wird im Winter das Gebäude mit einer Fußbodenheizung und dementsprechend mit einer niedrigen Vorlauftemperatur versorgt. Die Warmwasserbereitung erfolgt ebenfalls mit einer Wärmepumpe, jedoch dezentral in jeder Wohnung. Die Wärme für die Warmwasserbereitung bezieht die Wärmepumpe aus der Fußbodenheizung. Die Firma Ovum schließt die Wärmeversorgung der Wärmepumpe wie einen Fußbodenheizkreis am Fußbodenheizungsverteiler an. Der Vorteil im Winter ist, dass es für die Warmwasserbereitung keine extra Verteilverluste für die Warmwasserbereitung gibt, weil das Wärmeverteilnetz auf geringem Temperaturniveau gehalten wird, und sowieso mit der Wärmeverteilung für die Heizung mitläuft. Der Vorteil im Sommer ist noch größer. Auch hier gibt es keine Verteilverluste, da die Heizzentrale (Wärmepumpe) in großen Teilen des Sommers gar nicht in Betrieb genommen werden muss: die Wärme für die Warmwasserbereitung wird dem Fußboden entzogen. Das hat zusätzlich den Vorteil, dass die Wohnungen im Sommer geringfügig gekühlt werden. Es werden im Sommer also nicht Wärmeverteilverluste in das Gebäude eingebracht, welche die Überhitzung noch verschärfen, sondern im Gegenteil, das Gebäude wird gekühlt. Nur an Tagen, an denen die Wassertemperatur in den Fußbodenheizkreisen unter eine gewisse Temperatur sinkt, sodass die Gefahr von Kondensation an den Bauteiloberflächen droht, schaltet die Heizzentrale ein und liefert dem Gebäude Wärme. Der Nachteil dieses Systems ist sicher, dass in der Wohnung Platz für die Wasserwärmepumpe vorgesehen werden muss. Der große Vorteil ist jedoch eine sehr große Effizienz in der Warmwasserbereitung mit gleichzeitigem Kühleffekt im Sommer. In einer anschließenden Exkursion zu einer mehrgeschoßigen Wohnhausanlage in der Schloßbergstraße in Viehofen mit 1800m² Wohnnutzfläche und 36 Wohnungen konnten sich die Teilnehmenden und zusätzlich auch externe TeilnehmerInnen von dem Warmwasserversorgungssystem mit einem Erdsolespeicher unter der Tiefgarage, der mit den solaren Überschüssen von einer 100m² großen thermischen Solaranlage gespeist wird, überzeugen: 4

5 10 kw Photovoltaikanlage und 48 kwh Batteriespeicher 5

6 4.000 Liter Pufferspeicher. Jährliche Heiz- und Warmwasserkosten/Wohnung: ~ 320. In der Wohnhausanlage wird auch E-Carsharing angeboten: Wärmeverteil- und Übergabestation in einer Wohnung: 6