Das Sonnen-plus für die Arbeitszahl

Konzepte zum Heizen mit Sonnenenergie und Umweltwärme

Dienstag, 08.11.2016

Wärmepumpen, die Umweltwärme wie Luft oder Erdreich nutzen, sind weit verbreitet. Viel seltener findet man aber Projekte, bei denen die Sonne der Wärmepumpe einen Teil der Arbeit abnimmt. Kommt dann sogar die Betriebsenergie aus regenerativen Quellen, kann man dem Bauherren ein voll regeneratives System übergeben.

Im bayerischen Burgsinn bei Gemünden am Main ist ein solches Konzept realisiert worden: Dort hat die Haustechnik Kern aus Eichenberg in einem neuen Einfamilienhaus mit 210 m² Wohnfläche ein Solar-Wärmepumpen-Energiesystem der Roth Werke GmbH installiert. Dieses ermöglicht einem Vier-Personen-Haushalt, gegenüber einer Gas-Brennwertheizung mit Solaranlage rund drei Viertel der jährlichen Energiekosten einzusparen, wie der Hersteller aus dem hessischen Dautphetal berichtet.

Schema der Funktion der Erdregister beim Roth — Quelle: Roth Werke
Die Erdregister beim Roth "Solargeo"-Energiesystem nehmen überschüssige Solarwärme auf und regenerieren somit das Erdreich. Zur Energieverteilung dienen Flächenheiz- und -kühlsysteme.

Zu diesem Ergebnis tragen sechs Solarkollektoren bei, die zur Brauchwassererwärmung, der Einspeisung in die Heizung oder der Versorgung der Wärmepumpe dienen. Wird die Wärme nicht gebraucht, kann sie ins Erdreich abgegeben werden, um sie zu einem späteren Zeitpunkt zu nutzen. Indem die Sonne die Quelltemperatur der Wärmepumpe erhöht, steigert sie merklich deren Effizienz. Bei Roth spricht man davon, dass so eine System-Jahresarbeitszahl von 5,3 zu erreichen sei – einem Drittel mehr als bei üblichen geothermisch versorgten Wärmepumpen.

Bernd Steidl, Fachberater Energieerzeugung bei Roth. — Quelle: Roth Werke
Spezieller Beratungsservice: Bernd Steidl, Fachberater Energieerzeugung bei Roth, kam zur Inbetriebnahme des Gesamtsystems nach Burgsinn.

Einige Komponenten der Anlage verdienen eine besondere Erwähnung:

So gibt es einen Solar-Kombi-Schichtenspeicher, mit 800, alternativ auch 1.000 l Inhalt, in dem sich in der oberen Hälfte ein Solarwärmeübertrager für Brauchwasser und im unteren Bereich einer für die Heizung befinden.

Neben einem Flächenheizsystem, einer KfW-40-Dämmung, einer kontrollierten Wohnraumlüftung (KWL) mit Wärmerückgewinnung (WRG) und einem Holzofen verfügt das Haus vor allem über eine Erdregisteranlage, die in acht Gräben in bis zu 2 m Tiefe im Garten angelegt wurde. Jedes dieser Erdregister ermöglicht, eine Leistung von rund 1.000 W bereitzuhalten.

Nach Fertigstellung ist Installateur Daniel Kern vom "Solargeo"-System der Firma Roth überzeugt: "Die Installation des Gesamtsystems dauerte rund zwei Wochen und funktionierte reibungslos. Aus dem Fach kommend, kann ich sagen, dass »Solargeo« eine geniale Innovation ist und mit Roth haben wir einen kompetenten Partner gefunden." Die Philips-Universität Marburg bestätigte Roth, dass sich die höheren Investitionskosten einer solchen Anlage unter Berücksichtigung der staatlichen Förderung für Wärmepumpen und Solar innerhalb von acht bis neun Jahren amortisieren können.

Die Baggerarbeiten für die Einbringung der — Quelle: Roth Werke
Wenn die Register in der Erde sind, wird die Erde wieder eingefüllt. In wenigen Stunden sind die Baggerarbeiten für die Einbringung der "Solargeo"-Register erledigt. Je Register muss man – abhängig von der Bodenbeschaffenheit – ein bis zwei Stunden einplanen.

Solar-Wärmepumpe erst wenig verbreitet

Auf der Suche nach einer Heizung, die möglichst hohe Anteile an Umweltwärme nutzt, und dazu verlässlich, preiswert und umweltfreundlich Energie bereitstellt, stößt man immer wieder auf die Grenzen bisheriger Wärmepumpensysteme:

Luft-Wärmepumpen erzielen in vielen Fällen keine ausreichenden Jahresarbeitszahlen, mit Sonden gekoppelte sind oft teuer und dürfen aus Gründen des Grundwasserschutzes nicht überall realisiert werden. Und große solarthermische Anlagen liefern bisweilen im Sommer zu viel Wärme, während sie im Winter fehlt oder mittels großvolumiger und teurer Speicher zwischengelagert werden müsste.

Die Kombination von Solarthermie und Wärmepumpe könnte da der Königsweg sein, wobei als Wärmequelle nicht nur Luft und Erdreich, sondern auch Eisspeicher infrage kommen. Neben der Gewinnung von Wärme eröffnet dies auch Möglichkeiten einer Kühlung durch die Sonne.

Doch vor allzu großer Euphorie sei auch gewarnt: Solare Wärmepumpensysteme werden von nur wenigen Herstellern als Gesamtsystem angeboten, selbst wenn etliche die Komponenten dafür im Portfolio hätten. Zudem gibt es nur wenige Planer und Handwerker, die mit der Realisierung solcher Anlagen Erfahrung haben.

Die Aussage der Internationalen Energieagentur, die von 2010 bis 2013 in Task 44 die Kombination von Solar- und Wärmepumpensystemen untersucht hatte, war ernüchternd: So hieß es, echte integrierte Systeme seien noch relativ neu und in vielen Fällen seien es mehr Hinzufügungen als optimale Kombinationen.