Wärmepumpenkaskade heizt ReihenhäuserVon fossilen Brennstoffen zu erneuerbarer Energie: Vorbild im Wohnungsbau
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Energy Unit 2.0 modernisiert die Wärmeversorgung zweier Mehrfamilienhäuser
Heizungsmodernisierung im Mehrfamilienhausbestand
Wenn Heizsysteme in Mehrfamilienhäusern modernisiert werden müssen, treffen technische Anforderungen häufig auf begrenzte Platzverhältnisse und bewohnte Gebäude. Genau diese Situation fand die Dortmunder Gesellschaft für Wohnen (DOGEWO21) bei zwei Mehrfamilienhäusern aus den 60er Jahren vor. Als einer der Wärmeerzeuger ausfiel, stellte sich die Frage nach einer zukunftsfähigen Heizlösung.
Gesucht wurde ein Heizsystem, das sich auch unter schwierigen Rahmenbedingungen im Bestand realisieren lässt: Der Technikraum im Gebäude ist klein, größere Umbaumaßnahmen im laufenden Wohnbetrieb sollten möglichst vermieden werden. Gleichzeitig wollte der Wohnungsanbieter einen weiteren Schritt in Richtung klimafreundlicher Wärmeversorgung gehen. Die Entscheidung fiel schließlich auf eine Wärmepumpenlösung: eine modular aufgebaute Energy Unit 2.0, eine Heizzentrale mit Wärmepumpentechnik, die außerhalb des Gebäudes aufgestellt wird und beide Häuser mit Wärme versorgt.
„Um 2045 klimaneutral zu werden, sind Investitionen von deutlich über einer halben Milliarde Euro in unseren Bestand nötig. Dafür braucht es eine vorausschauende Dekarbonisierungsstrategie, die alle heutigen und zukünftigen innovativen Lösungen einbezieht.“Samuel ŠerifiSprecher der Geschäftsführung, DOGEWO21
Der Hausentwurf
Mehrfamilienhäuser mit begrenztem Technikraum
Die beiden Mehrfamilienhäuser im Dortmunder Süden stammen aus dem Jahr 1967 und umfassen jeweils zehn Wohnungen auf fünf Etagen. Pro Gebäude stehen rund 720 m² Wohnfläche zur Verfügung, die einzelnen Wohnungen sind etwa 72 Quadratmeter groß. Typisch für Gebäude dieser Bauzeit erfolgt die Wärmeverteilung über klassische Radiatoren.
Eine besondere Herausforderung bei der Modernisierung war der sehr begrenzte Technikraum im Gebäudeinneren. Dort war 2008 eine gasbasierte Zentralheizung mit rund 100 kW Heizleistung installiert worden. Als diese ausfiel, musste kurzfristig eine neue Lösung her. Das neue Heizsystem sollte sich im Bestand und bei laufendem Wohnbetrieb nachrüsten lassen, größere Umbaumaßnahmen sollten weitgehend vermieden werden. Gleichzeitig bestand der Anspruch, eine tragfähige Lösung für die zukünftige Wärmeversorgung zu schaffen.
Das Energiekonzept
Wärmepumpenkaskade liefert rund 80 kW Heizleistung
Die neue Heizzentrale wurde auf einer Freifläche hinter den Häusern errichtet und versorgt beide Gebäude über eine erdverlegte Wärmeleitung. Zwei getrennte Heizkreise binden die Wärme in die jeweiligen Verteilsysteme ein. Zum Einsatz kommt eine modular aufgebaute Energy Unit 2.0, die Wärmepumpen- und Hydraulikmodul in einer kompakten Einheit vereint.
Herzstück der Anlage ist eine sechsstufige Wärmepumpenkaskade aus Luft/Wasser-Wärmepumpen vom Typ aroTHERM plus VWL 125/8.1 mit dem natürlichen Kältemittel R290. Jede Wärmepumpe liefert jeweils 12 kW Heizleistung, sodass das Gesamtsystem eine Leistung von rund 80 kW erreicht. „Die integrierte Kaskadenlogik sorgt dafür, dass die Geräte gleichmäßig ausgelastet werden und sich der Betrieb kontinuierlich an den aktuellen Wärmebedarf anpasst“, erklärt Matthias Junge, Projektleiter Serielles Sanieren bei Vaillant. Vorlauftemperaturen bis zu 55 °C ermöglichen den effizienten Betrieb auch mit den vorhandenen Radiatoren. Für einen stabilen Anlagenbetrieb sorgen zwei Pufferspeicher vom Typ Vaillant allSTOR plus mit jeweils 800 Litern Speichervolumen. Bei besonders niedrigen Außentemperaturen unterstützt ein elektrisches Zusatzheizgerät eloBLOCK VE 14 mit bis zu 14 kW Leistung die Anlage.
Die Energy Unit 2.0 wurde industriell vorgefertigt und anschlussfertig geliefert. Dadurch konnten Aufstellung, Anschluss und Inbetriebnahme innerhalb weniger Stunden erfolgen, sodass die Unterbrechung der Wärmeversorgung entsprechend kurz blieb. Eine moderne Holzfassade sowie Stahlelemente binden das System in das bestehende Quartier dezent ein. Ein weiterer Vorteil: „Durch die Einhausung der Wärmepumpen konnten die Schallemissionen deutlich reduziert werden – in der Standardausführung in Dortmund auf einen maximalen Schallleistungspegel im Tagbetrieb von 64,2 dB(A)“, so Tobias Jahn, Regionalvertriebsleiter Nordwestdeutschland bei Alois Müller.
In der Heiztechnik bezeichnet man den Begriff "Kaskade", wenn mehrere Wärmeerzeuger entweder parallel oder hintereinander geschaltet werden.
Weitere Informationen finden Sie in unserem Heiztechniklexikon.
Installierte Heiztechnik
- Wärmepumpenkaskade: 6 x aroTHERM plus VWL 125/8.1 (je 12 kW)
- Pufferspeicher: 2x allSTOR plus (je 800 l)
- Zusatzheizgerät: eloBLOCK VE 14 (14 kW)
- Systemregler: sensoCOMFORT 720
- Internetkommunikationsmodul: sensoNET VR 921
Die Kosten-Nutzenbetrachtung
Effizienter Betrieb, digitale Steuerung, deutliche CO₂-Reduktion
Für das Dortmunder Projekt erwartet Matthias Junge eine Jahresarbeitszahl (JAZ) von mindestens 3,5. „Und das, bei zwei Bestandsgebäuden ohne bisherige energetische Sanierungsmaßnahmen“, betont der Projektleiter Serielles Sanieren bei Vaillant. Durch den Umstieg von der gasbasierten Wärmeversorgung auf das Wärmepumpensystem reduziert sich der jährliche CO₂-Ausstoß um rund 20,5 Tonnen. Gleichzeitig verbessert sich die Energieeffizienzklasse der Gebäude von F auf B.
Für einen zuverlässigen Anlagenbetrieb sorgt zudem die digitale Systembetreuung. Die Steuerung erfolgt über den Systemregler Vaillant sensoCOMFORT. In Verbindung mit dem Internetmodul sensoNET lassen sich Betriebszustände, Störmeldungen sowie alle relevanten Systemeinstellungen jederzeit einsehen. Monitoring und Servicezugriff sind über die myVAILLANT App sowie online über das myVaillant Portal möglich. Betreiber und Servicepartner können so den Betrieb der Anlage jederzeit im Blick behalten und bei Bedarf schnell reagieren.
„Das Projekt leistet einen wichtigen Beitrag zu unserer Dekarbonisierungsstrategie“, sagt Samuel Šerifi, Sprecher der Geschäftsführung bei DOGEWO21. „Weitere gemeinsame Projekte mit innovativen Partnern sind ausdrücklich vorstellbar. Denn eines ist klar: Die Wärmewende als eine der komplexesten Herausforderungen unserer Zeit wird nur durch konsequente Zusammenarbeit aller Beteiligten gelingen“.
Die Jahresarbeitszahl (JAZ) gibt die Effizienz eines Heizsystems über ein Jahr an, indem sie das Verhältnis von eingesetzter Energie zu erzeugter Heizwärme darstellt.
Weitere Informationen finden Sie in unserem Ratgeber.
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