Auf die nachfolgend beschriebenen Systemlösungen sind wir durch mehrere
Gespräche mit dem Ingenieurbüro Dieter Stein, Bammental, aufmerksam geworden.
Wir möchten die Lösungen kurz vorstellen.
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Wir haben uns inzwischen intensiv mit den möglichen Heizkonzepten
für unser Energiesparhaus auseinandergesetzt. Obwohl wir bereits mit dem Bau
begonnen haben steht die entgültige Konzeption unseres Heizkonzeptes noch nicht
fest. Derzeit steht fest, dass ein Solarkollektor (9m²) zum Einsatz kommt,
welcher in den Sommermonaten und in der Übergangszeit genug warmes Wasser für
den Brauchwasserbedarf bereitstellen kann. Zusätzlich befindet sich im
Brauchwasserspeicher ein Heizstab für den Notbetreib. Bild 1
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| Mit der oben dargestellten Anlage ist
es jedoch nicht möglich, in den Wintermonaten ausreichend viel
ausreichend warmes Wasser herzustellen. Deshalb benötigen wir auf jeden
Fall eine weitere, wetter- und sonnenscheinunabhängige
Wärmequelle. Standardmäßig dient als derartige Wärmequelle eine
Verbrennungsheizung. Da wir auf keinen Fall selber fossile Brennstoffe
verbrennen wollen, bestand bis jetzt die Idee, mit einem wasserführenden
Pelletkaminofen die Wärmelücke zu schließen. Der Pelletofen sollte im
Wohnzimmer aufgestellt werden und 80% seiner Wärmeabgabe an einen
Pufferspeicher übergeben, als welchem Brauchwasser und Heizungswasser
für Radiatoren entnommen werden kann. Das Konzept ist an anderer Stelle
bereits ausführlich referiert worden. Der Pelletofen hat jedoch den
Nachteil, dass die Pellets nur als Sackware gekauft werden kann, welche
unverhältnismäßig teuer sind. Zudem werden dabei auch 20% der Wärme an
den Raum abgegeben, auch wenn dort keine Wärme benötigt
wird.
Bild 2
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Des Rätsels Lösung ist der Einsatz einer Wärmepumpe. Die
Wärmepumpe pumpt Wärme aus dem Erdreich in den Kombikessel und erzeugt
dort warmes oder besser sogar heißes Wasser, welches für den
Brauchwasserbedarf und für die Erwärmung der Radiatoren mit heißem
Wasser decken kann. Die Betrachtung hat nur einen kleinen Haken, sie ist
unwirtschaftlich, wie aus den zuvor dargestellten theoretischen
Betrachtungen ersichtlich wird. Trotzdem ist dies die standardmäßig
eingesetzte Variante.
Bild 3 |
| Bisher hat die Betrachtung wenig mit Betonkernaktivierung zu
tun gehabt, das wird sich hiermit ändern. Die Wärmepumpe übergibt
normalerweise - wie in obiger Grafik ersichtlich, die freiwerdende Wärme
an ein anderes Transportmedium, meißt Wasser, welche über den
Wärmespeicher an Radiatoren gepumpt wird. Hierfür muß das Wasser wie in
die Solarkollektoren gepumpt werden.
Bild 4 |
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Es ist jedoch auch möglich, dass der warme, unter Druck
stehende Teil des "Kältemittelkreiskaufes" seine Wärme nicht
an Wasser sondern an andere Feste Baukörper abgeben kann. Als fertige
Lösung wird z.B. eine Wandheizung angeboten, die über eine Wärmepumpe
betrieben wird, ohne dass das Wärmetransportmedium wechselt. In der
Wärmepumpe selber verbleibt nur der Verdichter und das Expansionsventil.
Da wir jedoch keine Wandheizung wünschen und auch eine klassische
Fußbodenheizung im Estrich nicht möglich ist, suchen wir derzeit nach
einer Möglichkeit, die Wandheizung in den Boden zu legen, was einer
Betonkernaktivierung entspricht. Die klassische Betonkernaktivierung
arbeitet im Gegensatz zu der gerade beschiebenen Lösung mit Wasser,
welches in Kunststoffleitungen geführt wird. Doch auch diese
Lösung ist uns noch nicht ausgereift genug.
Bild 5 |
| Nicht ausgereift deshalb, weil die Wärmepumpe nicht mit der
Solarkollektoranlage kombiniert ist. Die linke Darstellung ähnelt Bild 3,
trotzdem haben wir die Grafik neu zusammengestellt, weil das
Wirkungsprinzip auf den Kopf gestellt wurde. Die Wärmepumpe ist nicht
mehr mit der wärmeabgebenden, sondern mit der wärmeaufnehmenden Seite
mit dem 1.Pufferspeicher verbunden. Dargestellt ist der Winterbetrieb.
Im Winterbetrieb erreicht die Temperatur im Pufferspeicher
bei alleiniger Beheizung über die Solarkollektoren keine 35 Grad. Damit
kann weder Brauchwasser erwärmt werden, noch reicht es für den Betrieb
von Heizkörpern. Jedoch ist der Solarspeicher immer noch eine sehr gute
Wärmequelle für die Wärmepumpe.
Bild 6 |
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Bild 7 |
| Bild 7 ist eine Kombination aus
Bild 3 und Bild 6. Die Sonnenkollektoren heizen den großen Pufferspeicher
auf 30 Grad auf. Die Wärmepumpe entnimmt permanent Wärmeenergie aus dem
großen Pufferspeicher in den kleinen Brauchwasserspeicher oder nutzt die
Wärme für die Betonkernaktivierung. Auf diese Weise kann im
Winterbetrieb weit mehr Wärme über die Solarkollektoren gewonnen werden,
als über die gängige Variante. Zudem erreicht die Wärmepumpe über die
hohen Vorlauftemperaturen sehr hohe Heizzahlen (bis 8) und sind somit
höchst wirtschaftlich. |
 Bild
8 |
| Bild 8 zeigt ein Detail der
Wärmepumpe genauer. Im Winter wird als Wärmequelle für die Wärmepumpe
auch der Solarspeicher genutzt. Im Solarspeicher werden an kalten Tagen
nur niedrige Wassertemperaturen erreicht. Mit der gespeicherten
Wärmeenergie alleine kann weder geheizt noch warmes Brauchwasser erzeugt
werden jedoch ist das Wasser immer noch wärmer als das Erdreich, aus dem
die Wärmepumpe normalerweise die Wärmeenergie bezieht. Die Wärmeenergie
des großen Solarspeichers wird mittels WP in den kleinen
Brauchwasserspeicher überführt, aufgrund "relativ hoher"
Vorlauftemperatur mit einer akzeptablen Heizzahl. |
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Bild
9 |
| Bild 9 zeigt die
Gesamtkonfiguration der Anlage einschließlich der
Fußbodenkernheizung.
Die Betonkernaktivierung sollte nicht wie standardmäßig mit einer
wassergeführten Anlage erfolgen, sondern wie von herrn Stein
vorgeschlagen mit Kältemittel betrieben werden. Diese Konfiguration ist
bisher für Wandheizungen erprobt, als Heizun in der Betondecke fanden wir
bisher keine Referenzinstallation. Uns interessiert nun speziell die
Anforderungen an das Rohrmaterial, das in der Betondecke verlegt werden
könnte. Zudem interessiert uns ein Lösungsvorschlag für die genaue
Verschaltung und Steuerung der Gesamtanlage. |
| Index:
1 - Wärmepumpe
2 - großer Pufferspeicher
3 - Verdichter WP
4 - Expansionsventil WP
5 - Bypass zum Pufferspeicher
6 - Bypass vom Pufferspeicher |
7 - Umschalter zum kleinen Brauchwasserspeicher
in WP
8 - kleiner Brauchwasserspeicher
9 - Solarkollektor
10 - Betonkernaktivierung
11 - Wasserzufuhr/Entnahme
12 - Kreiselpumpe Solarkollektor |