Energieeffizienz mit Wärmepumpe und Holzpellets Dipl.-Ing. Matthias Schmitz-Peiffer, Dipl.-Ing. Matthias Gaudig Ingenieurgesellschaft BBP Bauconsulting mbh Wolfener Str. 36 Q, 12681 Berlin Schmitz-Peiffer@baucon.de Internet: www.baucon.de Abstract: In autumn 2011 five new residential buildings were finished. There is heat pump in each building only for space heating. A boiler for wood pellets with 30 kw supplies all 5 buildings with energy for hot water. This concept saves a coefficient of performance above 4. The performance is measured by a monitoring system.
Holzpellets Lager Warmwasser mit Holzpellets Kessel ca. 75 C Erdsondenfeld Heizung mit Wärmepumpe Sole-Wasser Tvl max. 45 C Arbeitszahl > 4 Warmwasser Pelletkessel Hygienisches Warmwasser 60 C im Puffer Durchfluss Heizzentrale Option:Thermische Solaranlage Wärmenetz
Im Herbst 2011 wurden 5 neue Wohngebäude fertiggestellt. Das Grundstück liegt im Versorgungsgebiet der Fernwärmesatzung der Stadt Erfurt. Es wurden mehrere Alternativen zur Fernwärme untersucht. Gemäß Fernwärmesatzung müssen alternative Wärmeversorgungsanlagen entweder emissionsfrei sein oder Brennstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen nutzen bis zu einer Leistung von 30 kw. Eine Kombination aus Wärmepumpe, Solarthermie und Kessel für den Brennstoff Holzpellets wies die günstigsten Vollwärmekosten und die geringsten CO2- Emissionen auf. Raumheizung Die geplante Wärmepumpe entnimmt Wärmeenergie aus dem Erdreich bei einer Temperatur von ca. 10 C und pumpt diese Wärmeenergie mittels Verdichter und Expansionsventil auf ein höheres Temperaturniveau von ca. 40 C, bei dem sie für die Raumheizung genutzt werden kann. In einem geschlossenen Rohrsystem wird Sole (Wasser mit Zusätzen) bis zu 100 m tief ins Erdreich gefördert. Dabei erwärmt sich diese aufgrund der höheren Erdtemperatur. Im Vorfeld hat eine Messung der Entzugsleistung der Erdwärme durch eine Probebohrung mit einem Thermal-Response-Test stattgefunden. Mit diesem Ergebnis ist das Sondenfeld so zu dimensionieren, dass eine monovalente Wärmeversorgung möglich ist. Das heißt, dass der Wärmebedarf für die Raumheizung ganzjährig zu 100 % aus der Wärmepumpenanlage gedeckt werden kann. Eine zweite Wärmequelle steht für die Raumheizung nicht zur Verfügung. Es ist der Einsatz von Wärmepumpen in Verbindung mit einer Fußbodenheizung vorgesehen. Über die Wärmepumpen soll die Möglichkeit der passiven Kühlung in den Sommermonaten im Zusammenhang mit der vorgesehenen Fußbodenheizung genutzt werden können. Dadurch werden die Sonden gleichzeitig regeneriert. Es sind entsprechende Umschalteinrichtungen und Wärmetauscher vorgesehen.
Warmwasserbereitung Zur Warmwasserbereitung dient die Kombination einer Kesselanlage für den Brennstoff Holzpellets mit der Möglichkeit für die Nachrüstung einer dezentralen thermischen Solaranlage. In jeder der Heizzentrale werden Pufferspeicher aufgestellt, die sowohl von der Solaranlage als auch von dem Kessel für Holzpellets beheizt werden können. Die Trinkwassererwärmung erfolgt aus dem Pufferspeicher im Durchflussprinzip. Die Pelletskesselanlage, die im Kellergeschoss des Hauses C installiert wird, besteht im Wesentlichen aus dem Kessel für Holzpellets mit 30 kw, einem Gewebelager für Holzpellets, einer Raumaustragung und einer Abgasanlage. Die Wärme wird über ein Wärmenetz in den Kellern und in der Erde zu den Pufferspeichern transportiert. Optional kann eine thermische Solaranlage mit ca. 15 m² pro Haus nachgerüstet werden. Die Erfahrung mit Wärmeversorgungsanlagen hat gezeigt, dass die Effizienz nur durch automatische Überwachung gesichert werden kann. Der Verfasser empfiehlt daher die Installation eines Überwachungssystems der Strom- und Wärmemengenzähler über dass auch Störmeldungen übertragen werden können. Die geplante Wärmeversorgung erfüllt die Kriterien für die Förderung von Bafa und KfW Effizienzhaus 55, letzteres auch ohne Solaranlage. Jahresauswertung 2012, Messwerte von Strom- und Wärmemengenzählern Raumheizung: 52,35 kwh/m²a Warmwasser: 29,24 kwh/m²a Arbeitszahl: 4,21 Mittelwert (nur Wärmepumpen für Raumheizung) Jahresauswertung 2013, Messwerte von Strom- und Wärmemengenzählern Raumheizung: 53,83 kwh/m²a Warmwasser: 31,67 kwh/m²a Arbeitszahl: 4,20 Mittelwert (nur Wärmepumpen für Raumheizung)
Haus C: - Wärmemengezähler Raumheizung Vorlauf rot, Rücklauf blau - Außentemperatur grün Haus E: - Wärmemengezähler Raumheizung Vorlauf rot, Rücklauf blau - Außentemperatur grün
Haus E: Arbeitszahl als Tagesmittel Haus E: Arbeitszahl als Stundenmittel
Haus E: - Temperatur Warmwasser, rot und Zirkulation, violett Haus C: Kessel für Holzpellets, 30 kw, - Vorlauf rot, Rücklauf blau, Wärmeleistung, grün