Projekt
Bereits beim Bau der Gebäude entschied sich die Eigentümergemeinschaft für den Einsatz einer Grundwasser-Wärmepumpe. Der Betrieb erfolgte über ein Contratingmodell. 2020 musste die 18 Jahre alte Anlage umgerüstet werden und eine neue Contractingphase war notwendig, da für die bestehende Wärmepumpenanlage keine Ersatzteile mehr lieferbar waren. Dabei wurde nicht nur die alte Anlage ausgetauscht, sondern auch bauliche und im Betrieb sinnvolle Anpassungen umgesetzt. Innerhalb des Forschungsprojektes „SanBest“ wurde eine Betriebsanalyse vorgenommen und die Entwicklung eines Geschäftsmodells mit Effizienzgarantie unterstützt.
- 65% Erneuerbare Energien
- Sanierung
- Wärmepumpe
- Wohngebäude
Bautafel:
BAUVOLUMEN
3.430 m² (beheizter Wohnfläche)
ENERGETISCHER ZUSTAND
Baujahr Gebäude 2002, Gebäudehülle gedämmt mit 20 cm Wärmedämmverbundsystem, Fußbodenheizung, Heizwärmebedarf ca. 60 kWh/m²a, Heizung und TWW-Erwärmung zentral über Grundwasser-Wärmepumpe
VERWENDETE GEBÄUDETECHNIK
Niedertemperatur (NT)-Wärmepumpe, max. 67 °C, Leistung: 146 kWth (W10/W35),
Hochtemperatur (HT)-Wärmepumpe, max. 75 °C, Leistung: 77kWth (W10/W35)
Heizungspufferspeicher 900 l
zwei zentrale TWW-Speicher à 900 Liter, mit Zirkulation
Anlagenbeschreibung
Das neue Anlagensystem besteht aus zwei Wärmepumpen: Eine Niedertemperatur-Wärmepumpeübernimmt die Beheizung des Gebäudes. Die Hochtemperatur-Wärmepumpe erwärmt das Trinkwarmwasser. Als Wärmequelle wird das Grundwasser über einen Saug- und Schluckbrunnen genutzt. Zusätzlich werden zwei zentrale TWW-Speicher und ein Heizungspufferspeicher mit je 900 Liter Fassungsvermögen eingesetzt.
Ziele & Erfolge
Die ursprüngliche Wärmepumpenanlage zeigte eine unzureichende Effizienz mit einer Jahresarbeitszahl von 1,9. Das TWW wurde primär über den Heizstab erzeugt. Das hohe Effizienzpotenzial der Anlage durch die hohe Grundwassertemperatur und niedrige Vorlauftemperaturn dank Fußbodenheizung, blieb so ungenutzt. Das neue System besteht aus zwei Grundwasser-Wärmepumpen, wobei eine primär für Heizwärme und eine zur Erzeugung von Hochtemperatur-Wärme zur Trinkwassererwärmung genutzt wird. Durch einen Wärmecontainer konnte der Heizbetrieb während des Austausches der alten Komponenten weiterlaufen. Ebenfalls wurde die Brunnenanlage ertüchtigt. Die Betriebsanalyse der neuen WP-Anlage ergab weiteres Optimierungspotenzial: Die Niedertemperatur-Wärmepumpe wurde überdimensioniert, d.h. die thermische Leistung wurde zu hoch gewählt. Das führt vor allem in den Übergangszeiten von Frühling und Herbst zu häufigem An- und Ausschalten der Anlage und einem ineffizienten Betrieb.
Maßnahmen im Überblick
Vorher:
- Baujahr Gebäude 2002
- Gebäudehülle gedämmt mit 20 cm Wärmedämmverbundsystem
- Fußbodenheizung
- Heizwärmebedarf ca. 60 kWh/m²a
- Heizung und TWW-Erwärmung zentral über Grundwasser-Wärmepumpe
Maßnahmen:
- 2020 Ersatz von vorhandener Grundwasser-Wärmepumpe durch zwei neue Grundwasser-Wärmepumpen und Optimierung des Heizsystems
Nachher:
- Niedertemperatur (NT)-Wärmepumpe, max. 67 °C, Leistung: 146 kWth (W10/W35)
- Hochtemperatur (HT)-Wärmepumpe, max. 75 °C, Leistung: 77kWth (W10/W35)
- Heizungspufferspeicher 900 Liter
- zwei zentrale TWW-Speicher à 900 Liter mit Zirkulation
- Heizbetrieb 4,0 JAZ, Trinkwassererwärmung 2,5 JAZ
Lessons learned
Drei Punkte lassen sich als Haupt-Erkenntnisgewinn aus dem Projekt ziehen: So konnte durch die Unterbringung der Anlage in einem geschlossenen Raum und die konsequente Entkopplung der Anlage vom Gebäude die Übertragung von Schallwellen durch den Baukörper verhindert werden. Außerdem mussdie Dimensionierung der Komponenten an den Bedarf angepasstsein. Vor allem die thermische Leistung der Wärmepumpe sollte bei 2-stufig geregelten Verdichtern nicht zu groß gewählt werden. Die Leistungsanpassung kann gegenüber modulierenden Verdichtern nicht stufenlos erfolgen. Bei überdimensionierten Anlagen erfolgt so ein An- und Ausschalten (Takten) der Anlage, was zu ineffizientem Betrieb und vorzeitigem Verschleiss führt. Eine Betriebsüberwachung- und -Analyse ermöglicht den Betriebim Contracting-Modell mit Effizienz-Garantie. Im konkreten Fall garantiert der Betreiber der Anlage eine JAZ von 4,0 für den Heizbetrieb und 2,5 für die Trinkwassererwärmung.
Weitere Informationen zum Forschungsvorhaben: „SanBest“ Sanierung und integrierte Energieversorgung von Bestandsgebäuden in der Wohnungswirtschaft (gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK), Förderkennzeichen 03EGB0007A)
