Erneuerbare Energien

Vieles spricht für die Kaskade

Mit zwei Luftwärmepumpen zum energieeffizienten Mehrfamilienhaus

Dienstag, 18.04.2023

Als Einkommensquelle für den Ruhestand errichtete die Familie Mayer in der „Schwäbischen Toskana“ ein Acht-Parteien-Mietshaus. Der Anspruch: generationenübergreifender Wohnkomfort bei klimafreundlicher Technik und niedrigen Nebenkosten. Die KfW-Effizienzklasse „40 Plus“ erreichte man in nur einem Jahr Bauzeit – mittels eines stimmigen Maßnahmenpakets. Zum Einsatz kam ein hocheffizientes Heizungssystem mit Luft/Wasser-Wärmepumpen-Kaskade, ergänzt um Photovoltaik-Anlage (PV) und Batteriespeicher. Acht barrierefreie Mietapartments von 44 bis 105 m2 mit gehobener Ausstattung und komplett vorgerüstet für E-Mobilität: Das private Bauprojekt im baden-württembergischen Ellhofen sollte in jeder Hinsicht zukunftssicher werden.

Oben PV-Anlage, unten zwei Luft/Wasser-Wärmepumpen: Für ihr Acht-Parteien-Objekt setzte Familie Mayer ganz auf erneuerbare Energietechnik.
Quelle: August Brötje GmbH, Rastede
Oben PV-Anlage, unten zwei Luft/Wasser-Wärmepumpen: Für ihr Acht-Parteien-Objekt setzte Familie Mayer ganz auf erneuerbare Energietechnik.

Die Bauleitung führte Eigentümerin Sandra Mayer selbst, gemeinsam mit Architekt Rolf Ingelfinger aus Erlenbach. Für einen Großteil der handwerklichen Arbeiten konnte sie Uwe Mandel aus Wimmental gewinnen. Der gelernte Flaschner und SHK-Meister beschäftigt heute zehn Mitarbeiter und bedient ein umfangreiches Haustechnik-Portfolio. „Die Zusammenarbeit mit Uwe Mandel hat sehr gut funktioniert. Wir kennen uns auch schon seit einigen Jahren“, so die Bauherrin.

Für die Planung und Installation der Heizungsanlage zog SHK-Meister Mandel einen bewährten Kontakt zurate: Willy Emmert, Technischer Außendienst für Brötje beim Fachhändler Gienger und Renz Haustechnik. Um eine möglichst unabhängige Stromversorgung zu gewährleisten, machte es Sinn, das Gebäude mit einer leistungsstarken PV-Anlage zu versehen und diese mit einem Wärmepumpensystem zu koppeln. Hier entschied man sich für eine Variante, die im Gaskesselbereich längst Standard ist: Statt ein großes Gerät anzuschaffen, ließen die Mayers eine Kaskade aus zwei kleinen Wärmepumpen-Modellen installieren. Zwei Brötje-Luft/Wasser-Wärmepumpen vom Typ „BLW NEO 12“ decken nun gemeinsam den Wärmebedarf bzw. die Heizlast von 24 kW. „Wir haben uns für dieses Modell entschieden, weil es uns als sehr leise und effizient empfohlen wurde“, erläutert Sandra Mayer. Die „BLW NEO 12“ eignet sich mit einem Schallleistungspegel von etwa 50 dB(A), nach Angaben des Herstellers, ideal für die Platzierung in Wohngebieten.

Der Hauptvorteil der Wärmepumpen-Kaskade: Sie arbeitet flexibler und damit stromsparender als ein Einzelgerät. Bei niedrigem Bedarf läuft nur eine Wärmepumpeneinheit, erst bei höherer Anforderung schaltet sich die zweite dazu. So erreichte die Anlage in Ellhofen nach der ersten Heizperiode die bemerkenswerte Jahresarbeitszahl (JAZ) von 7,7 – nach Betreiber-Angaben; reiner Heizbetrieb, ohne Trinkwassererwärmung. Hinzu kommen längere Laufzeiten, die sich positiv auf die Lebensdauer auswirken, sowie die höhere Betriebssicherheit. Ein weiteres Plus von Kaskaden-Modellen: Bei Bedarf könnte man auch Wärmepumpen unterschiedlicher Art und Leistung miteinander verbinden.

Die Außeneinheiten der Heizungswärmepumpen sitzen auf Alusockeln in einem Kiesbett. Hier kann Kondenswasser problemlos versickern.
Quelle: August Brötje GmbH, Rastede
Die Außeneinheiten der Heizungswärmepumpen sitzen auf Alusockeln in einem Kiesbett. Hier kann Kondenswasser problemlos versickern.

Rasche Installation

Die beiden Außeneinheiten (H x B x T pro Gerät: 1.724 x 971 x 981 mm) sind freistehend auf dem Tiefgaragendach platziert, wo keine angrenzenden Wände das Betriebsgeräusch verstärken. Sie stehen auf ca. 1 m hohen Aluminiumsockeln, die in eine Grube mit Grobschotter eingelassen sind. Anders als auf einem Betonfundament versickert hier Kondenswasser problemlos und wird dann abgeleitet. Der elektrische Anschluss sowie Heizungsvor- und -rücklauf führen durch den Boden unter den Wärmepumpen in den Heizungsraum.

„In Ellhofen hatten wir zwischen den Außen- und Inneneinheiten rund 8 m zu überbrücken. Bis zu 25 m sind technisch unproblematisch“, erläutert Willy Emmert. „Natürlich benötigt man für die hydraulische Verrohrung der Kaskade etwas mehr Fläche als bei einem Einzelgerät, ansonsten fällt beim Verlegen der Leitungen kaum Mehraufwand an. Ab einer Leistung von rund 20 kW sind die Installationskosten für zwei kleine Wärmepumpen sogar niedriger als die für ein großes Gerät. Und im Betrieb laufen die kleinen effizienter.“

Das Trinkwasser fließt im Keller durch eine Enthärtungsanlage, die Erwärmung erfolgt dann dezentral über separate elektrische Durchlauferhitzer in jeder Mieteinheit. Das bringe einige Vorteile mit sich: Anstatt Heißwasser zu speichern und unter Temperaturverlust durch lange Rohrleitungen zu pumpen, erzeugt man es bedarfsgerecht direkt in der Wohnung. Außerdem kann die Wärmepumpenanlage unabhängig von der Trinkwasserverordnung betrieben werden. Stattdessen halten die Luftwärmepumpen das Heizungswasser in einem 850 l fassenden Pufferspeicher auf 30 bis 35 °C. Das genügt für die Versorgung der Fußbodenheizungen in den Apartments.

Solarstrom satt

Voraussetzung für das Förderprogramm KfW-„40 Plus“ war neben einem dezentralen Lüftungssystem auch die Nutzung von Mieterstrom. Ein Unterfangen, das selbst die fachkundige Bauherrin an ihre Grenzen brachte: „Die Bürokratie rund um den Mieterstrom ist maximal anstrengend. Mich wundert es nicht, dass dies so wenig umgesetzt wird.“

Heute liefert eine PV-Anlage in Ost-West-Ausrichtung bis zu 39 kWp elektrische Leistung und speist damit auch die Wärmepumpenanlage. Für Stromüberschüsse steht ein Batteriespeichersystem bereit. In der Regel ist der Stromgewinn so groß, dass kaum Elektrizität zugekauft werden muss. Bei der Qualität des Mauerwerkes wollten die Mayers ebenfalls keine Kompromisse eingehen. Sie suchten ein umweltfreundliches Baumaterial, das ohne weitere Dämmstoffschichten die Wärme im Haus hält. Die Wahl fiel auf Planziegel aus natürlichem Ton, die alle erforderlichen Materialeigenschaften mitbrachten. Durch den Verzicht auf eine Dämmschicht verkürzte sich die Bauphase spürbar.

Zufrieden mit dem Heizkonzept (v. l. n. r.): Willy Emmert, Technischer Berater für Brötje, Bauherrin Sandra Mayer und Uwe Mandel, SHK-Meister und Flaschner.
Quelle: August Brötje GmbH, Rastede
Zufrieden mit dem Heizkonzept (v. l. n. r.): Willy Emmert, Technischer Berater für Brötje, Bauherrin Sandra Mayer und Uwe Mandel, SHK-Meister und Flaschner.

Fazit

Konsequent hohe Qualitätsansprüche, kompetente Kontakte und viel Engagement haben sich für die Mayers ausgezahlt. Schon zwei Jahre nach Planungsbeginn im Frühjahr 2020 stand ihr KfW-geförderter Mehrfamilienhaus-Neubau bereit zum Bezug. Alle acht Wohneinheiten waren in kürzester Zeit vermietet.

„Es war ein spannendes Projekt mit viel Zeitaufwand. Während der Bauphase haben wir uns jede freie Minute um den Fortgang und die Details gekümmert. Im Nachhinein sind wir stolz, dass alles so gut geklappt hat“, resümiert Sandra Mayer. „Alle Firmen und Handwerker kommen aus der Region. Wir kennen sie als zuverlässig und stets erreichbar, wenn es schnelle Entscheidungen zu treffen gilt. Und uns ist wichtig, dass das Geld ebenfalls in der Region bleibt.“

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