Wärmepumpe und Photovoltaik im Einklang

Modernes Stadthaus mit Vorbildcharakter

Wärmepumpe und
Photovoltaik im Einklang

Durch die massive Absenkung der Einspeisevergütung für Strom, der mit einer Photovoltaik-Anlage erzeugt wird, lohnt es sich noch mehr, diesen selbst zu nutzen. Neben dem normalen Haushaltsbedarf kann dadurch eine Wärmepumpe als Heizsystem betrieben werden, um den Eigenverbrauch weiter zu optimieren. In Niedersachsen ist ein modernes Wohnhaus entstanden, das genau diese Idee umsetzt. Das moderne Energiekonzept entspricht den Bedürfnissen der Bewohner – und es ist ausbaufähig. Eine effiziente Luft/Wasser-Wärmepumpe von Stiebel Eltron trägt ihren Anteil dazu bei.

Die Natur wird durch die zurückgenommene Architektur bewusst inszeniert und so zum prägenden Element. (Bild: Stiebel Eltron GmbH & Co. KG)

(Bild: Stiebel Eltron GmbH & Co. KG)

Für den Architekten Axel Nieberg aus Hannover war die Aufgabenstellung für dieses Neubauprojekt anspruchsvoll: Auf einem 2.000m² großen Grundstück direkt am Wald sollte ein Wohnhaus entstehen, das sich in das gewachsene Umfeld am Rande der 70.000 Einwohner-Stadt einfügt. Von außen sollte das Haus möglichst schlicht sein. Innen wünschten sich die Bauherren eine Atmosphäre, die ruhig, ausladend und komfortabel ist. So entstand ein modernes Stadthaus mit zurückhaltender Flachdach-Architektur und einer Wohnfläche von rund 320m².

Die hier individuell verkleidete Luft/Wasser-Wärmepumpe WPL 25 A ist schalloptimiert aufgestellt. Die Wärmepumpenregelung steigert den Eigenverbrauch von erzeugtem Solarstrom durch den optimal gesteuerten Betrieb der Wärmepumpe. (Bild: Stiebel Eltron GmbH & Co. KG)

Die hier individuell verkleidete Luft/Wasser-Wärmepumpe WPL 25A ist schalloptimiert aufgestellt. Die Wärmepumpenregelung steigert den Eigenverbrauch von erzeugtem Solarstrom durch den gesteuerten Betrieb der Wärmepumpe. (Bild: Stiebel Eltron GmbH & Co. KG)

Klimafreundlich wohnen als Zukunftsziel

Das Gebäude ist nach KfW 70-Standard errichtet. Um den Neubau besonders umweltfreundlich mit Wärme und Warmwasser zu versorgen, setzte der SHK-Fachbetrieb ProHeSa Gebäudetechnik auf ein zukunfts- und ausbaufähiges Haustechnikkonzept. Geschäftsführer Ferdi Günaydin schlug vor, zwei Technologien miteinander zu kombinieren: eine invertergeregelte Luft/Wasser-Wärmepumpe als Heizungsanlage sowie eine Photovoltaik-Anlage, die einen Anteil des Strombedarfs im Haushalt deckt. Überschüsse werden ins Netz eingespeist. ProHeSa übernahm die komplette Planung des Systems einschließlich der Anlagenberechnung sowie die komplette Ausführung.

Pufferspeicher und Trinkwarmwasser-Standspeicher SBB 300 Trend sind hervorragend gedämmt, sodass keine Wärme verloren geht. An der gegenüberliegenden Wand befinden sich der Wechselrichter (rot) und der Doppeltarifzähler (siehe Detail). (Bild: Stiebel Eltron GmbH & Co. KG)

Pufferspeicher und Trinkwarmwasser-Standspeicher SBB 300 Trend sind so gedämmt, dass keine Wärme verloren geht. An der gegenüberliegenden Wand befinden sich der Wechselrichter (rot) und der Doppeltarifzähler. (Bild: Stiebel Eltron GmbH & Co. KG)

Komponenten im Detail

Bei der Wahl der Luft/Wasser-Wärmepumpe entschied sich der Fachbetrieb für ein Stiebel Eltron-Gerät. Die außen aufgestellte Wärmepumpe WPL 25A ist eine leistungsstarke Kompakteinheit. Zu den Merkmalen gehören die Material- und Verarbeitungsqualität, das ansprechende Design und der leise Betrieb. Der Schallleistungspegel beträgt nach EN12102 lediglich 56 dB(A). Mindestens genauso wichtig ist jedoch die Effizienz, die mit dieser Außenluft-Wärmepumpe einhergeht. Aufgrund der modulierenden Betriebsweise passt sich die WPL 25A an den mit der Außentemperatur schwankenden Wärmebedarf des Gebäudes an und arbeitet vor allem im Teillastbetrieb effizient. Dazu reguliert sie permanent und stufenlos die Drehzahl des Verdichters. Die Laufzeiten des Verdichter-Kompressors werden verlängert, die Taktfrequenz minimiert, was Energie einspart und die Lebenszeit der Wärmepumpe erhöht. Die Auswirkungen der Inverter-Technologie sind vor allem in den Übergangszeiten spürbar, wenn Tages- und Nachttemperaturen stark schwanken: Dann bleiben die Raumtemperaturen nahezu gleichmäßig. Dank der Dampf- und Nassdampfzwischeneinspritzung kommt die Wärmepumpe mit niedrigen Außentemperaturen zurecht: Je niedriger die Außentemperatur, desto höher die mögliche Leistung. Auf dem Dach des Wohnhauses befindet sich die nach Süden ausgerichtete Photovoltaik-Anlage. Unbeschattet fangen die Solarmodule ein Maximum an Sonnenenergie ein und erzielen eine Leistung von 3,7kWp. Die Photovoltaik-Anlage steigert den ökonomischen Betrieb der Luft/Wasser-Wärmepumpe, indem sie den größtmöglichen Anteil ihres Strombedarfs mit selbsterzeugtem Solarstrom deckt. Ein Wechselrichter übernimmt das Strommanagement im Haus. Zum einen wandelt er den gewonnenen Sonnenstrom (Gleichstrom) effizient in Netzstrom (Wechselstrom) um, zum anderen stellt er den Eigenstrom vorrangig bereit für sämtliche Abnehmer wie Haushaltsgeräte, Beleuchtung und die Wärmepumpe.

Pufferspeicher und Trinkwarmwasser-Standspeicher SBB 300 Trend sind hervorragend gedämmt, sodass keine Wärme verloren geht. An der gegenüberliegenden Wand befinden sich der Wechselrichter (rot) und der Doppeltarifzähler (siehe Detail). (Bild: Stiebel Eltron GmbH & Co. KG)

(Bild: Stiebel Eltron GmbH & Co. KG)

Heute Wärme speichern – in ein paar Jahren auch Strom

Als Speicherlösung kommen von Stiebel Eltron ein 200-Liter-Pufferspeicher SBP 200 E zur Heizungsunterstützung und ein 300-Liter-Trinkwarmwasserspeicher SBB 300 Trend zum Einsatz. Die Wärmepumpe gewinnt Umweltwärme aus der Umgebungsluft und erwärmt mit dieser Energie das im Pufferspeicher bevorratete Heizungswasser sowie das Warmwasser im separaten Trinkwasserspeicher. Im Idealfall nutzt die Heizung als Antriebsenergie den selbst produzierten Solarstrom vom Dach. Erst wenn der aktuelle Bedarf der Wärmepumpe und aller anderen Stromverbraucher im Haushalt gedeckt ist, speist die PV-Anlage überschüssigen Strom ins Netz ein. Ebenso wird manchmal weiterhin Strom aus dem Netz bezogen. Installiert ist deshalb ein Doppeltarifzähler, der in den vom Netzbetreiber definierten Zeiten vom Hochtarif auf den günstigeren Niedertarif umschaltet. „Wenn man nur die Anschaffungskosten betrachtet, ist das Zusammenspiel von Wärmepumpe und PV-Anlage nicht unbedingt die wirtschaftlichste Lösung. Ganz anders sieht es aus, wenn das System einen Stromspeicher enthält, weil dadurch die Effizienz des gesamten Haustechnik-Konzeptes erheblich steigt“, berichtet Günaydin. Solch ein Speicher lässt sich auch nachrüsten. Für die Umwelt lohnt sich die Nutzung der Sonnenwärme jedoch schon jetzt. „Und für die spätere Investition in einen Stromspeicher, der die Familie nahezu autark von Energieversorgern macht, sind bereits alle wichtigen Vorkehrungen getroffen“, erläutert der Fachmann.

Effiziente Wärmeverteilung

Mit niedrigen Vorlauftemperaturen arbeitet die Luft/Wasser-Wärmepumpe besonders effizient. Deshalb ist die optimale Wärmeverteilung ein wichtiger Bestandteil im Heizkonzept. Sie erfolgt im gesamten Haus über eine Fußbodenheizung. Rund 2.300m Fußbodenheizung sind verlegt und tragen zur Behaglichkeit bei. Auch unter gestalterischen Gesichtspunkten war sie die erste Wahl. Architektur und Wärmekomfort stehen somit im Einklang. Mit dem Energiekonzept ist auch Architekt Axel Nieberg mehr als zufrieden: „Dieses Haus hat Vorbildcharakter, denn es nutzt das Potenzial klimafreundlicher Technologien konsequent aus.“

Stiebel Eltron GmbH & Co. KG
www.stiebel-eltron.com

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