Beim Neubau von Einfamilienhäusern sind Wärmepumpen schon heute die führende Heizungsart. Bei Mehrfamilienhäusern – zumal im Bestand – gibt es dagegen noch viele Zweifler. Können Wärmepumpen dafür ausreichend Umweltwärme liefern? Die Antwort lautet eindeutig ja. Zum einen gibt es heute ausreichend leistungsfähige Einzelanlagen und zum anderen gibt es so genannte Wärmepumpen-Kaskaden.
Unter einer Wärmepumpen-Kaskade versteht man ein System, bei dem zwei oder mehrere kleinere Wärmepumpen zusammenschaltet werden und auf diese Weise sowohl getrennt voneinander als auch koordiniert zusammenarbeiten können. Bei niedrigem Wärmebedarf kann es sein, dass nur eine der Pumpen tatsächlich läuft, bei steigendem Bedarf werden weitere Geräte durch die zentrale Steuerungseinheit des Systems stufenweise hinzugeschaltet. Eine solche Kaskade ist flexibler als eine einzelne große Wärmepumpe.
Flexibel und effizient
Für die Anwendung bei Mehrfamilienhäusern ist die koordinierte Zusammenarbeit mehrerer kleiner Wärmepumpen in einer Kaskade langfristig meist auch wirtschaftlicher als der Betrieb einer großen Einzelanlage. Zudem sinkt die Wahrscheinlichkeit eines kompletten Heizungsausfalls. Fällt eine Wärmepumpe aus, können die anderen oft weiterheizen.
Zwar sind die Anschaffungskosten für mehrere, zur Kaskade zusammengeschlossenen Wärmepumpen zunächst meist höher als für eine größere Einzelanlage. Doch dafür ist der Betrieb der Kaskadenlösung in der Regel deutlich effizienter, sodass sich die Zusatzinvestitionen in vielen Fällen schnell amortisieren.
Mehrere kleine anstatt einer großen Wärmepumpe haben zudem den Vorteil, dass das System zur gleichen Zeit für unterschiedliche Aufgaben verschiedene Temperaturen bereitstellen kann. So kann beispielsweise eine Wärmepumpe morgens und abends den Warmwasser-Pufferspeicher mit relativ hohen Temperaturen erhitzen, während zeitgleich ein anderes Kaskadenmodul die deutlich geringere Vorlauftemperatur für eine Niedertemperatur-Flächenheizung liefert.
Dass viele kleinere Wärmepumpen unterschiedliche Aufgaben übernehmen können, ist auch von Vorteil, wenn das Wärmepumpensystem nicht nur Heizwärme und Warmwasser liefern, sondern zu bestimmten Jahreszeiten auch für den Kühlbetrieb eines Gebäudes zuständig sein soll. Bei einer Einzelanlage müsste die Warmwasserbereitung stets unterbrochen werden, wenn die Pumpe gerade im Kühlmodus arbeitet. Eine intelligent koordinierte Wärmepumpen-Kaskade kann dagegen beide Aufgaben gleichzeitig erfüllen.
Kompakte Komplettlösung
Viele Wärmepumpen-Hersteller bieten heute komplett vorkonfigurierte Kaskadenlösungen an – inklusive Regelungstechnik und hydraulischer Einbindung. Damit reagieren sie auf den wachsenden Markt für Wärmepumpentechnik bei größeren Gebäuden wie etwa Mehrfamilienhäuser, Bürogebäude, Hotels oder Schulen.
Eine weiterentwickelte Kaskadenlösung für den Mehrfamilienhausbestand hat kürzlich beispielsweise Vaillant auf den Markt gebracht. Die kompakte „Energy Unit 2.0“ (siehe Fotos) entstand in Zusammenarbeit mit dem Anlagenbauer Alois Müller. Bei dem System handelt es sich um eine modular aufgebaute Wärmepumpen-Heizzentrale zur Außenaufstellung, die in vier Baugrößen (S, M, L und XL) mit zwei bis sechs Wärmepumpen angeboten wird.
Die Energy Unit 2.0 ist aber weit mehr als nur eine Ansammlung von Luft/Wasser-Wärmepumpen. Sie umfasst auch – je nach Baugröße – ein bis zwei Pufferspeicher, ein elektrisches Zusatzheizgerät sowie ein Hydraulikmodul als Schnittstelle zwischen Wärmepumpe und dem Heizungsrohrnetz des jeweiligen Gebäudes. Alle Komponenten werden industriell vorgefertigt und mitsamt einer optisch ansprechenden Einhausung aus Holz und Stahl anschlussfertig geliefert („Plug and Heat“). Der Installationsaufwand vor Ort reduziert sich dadurch deutlich.
„Für die Wärmewende im Mehrfamilienhaussegment brauchen wir wirtschaftlich tragfähige Konzepte, die sich schnell und einfach umsetzen lassen, vor allem im Bestandsbau, und ohne Eingriffe in die Wohnbereiche“, erläutert Thorsten Baude, Key Account-Manager Wohnungswirtschaft bei Vaillant. Der skalierbare, modulare Aufbau der neuen Energy Unit 2.0 ermöglicht eine wirtschaftliche Dimensionierung für Bestandsgebäude unterschiedlicher Größe. Die Integration von Pufferspeicher und Zusatzheizgerät gewährleistet nach Angaben von Vaillant einen stabilen und effizienten Betrieb auch bei niedrigen Außentemperaturen.
Renovierungsprojekt in Dortmund
Die XL-Variante der Energy Unit 2.0 wurde kürzlich bei einem Renovierungsprojekt in Dortmund erstmals erfolgreich in Betrieb genommen. Sie dient dort nun als neue Umweltwärme-Quelle für zwei 1967 gebaute Mehrfamilienhäuser der Dortmunder Gesellschaft für Wohnen (DOGEWO21). Die sechsstufige Wärmepumpen-Kaskade, die eine Gesamtleistung von rund 80 kW erreicht, versorgt insgesamt 20 Wohneinheiten mit einer Gesamtfläche von knapp 1.500 m2 ganzjährig mit Heizwärme.
Das Dortmunder Projekt zeigt laut Vaillant, wie sich serielle Heizungssanierung, hohe Effizienz und begrenzte Platzverhältnisse im Bestand wirtschaftlich miteinander verbinden lassen. Die beiden Mehrfamilienhäuser verfügten bislang über Gas-Zentralheizungen. Nach dem Ausfall eines der Wärmeerzeuger entschied sich DOGEWO21 bewusst für eine nachhaltige Wärmepumpen-Lösung, die über zwei Pufferspeicher mit je 800 Litern Fassungsvermögen verfügt.
Technisches Herzstück der Energy Unit in der XL-Variante sind die sechs Luft/Wasser-Wärmepumpen vom Typ „Vaillant aroTHERM plus VWL 125/8.1“. Deren erwartete Jahresarbeitszahl liegt bei mindestens 3,5. Das bedeutet, dass die Anlage aus 1 kWh Strom im Jahresmittel etwa 3,5 kWh Wärme macht. Das ist ein guter Effizienzwert, der eine wirtschaftliche Betriebsweise verspricht.
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Durch die Einhausung der XL-Wärmepumpen-Kaskade liegt der maximale Schallleistungspegel übrigens bei 64,2 dB(A) im Tagbetrieb. Zusätzlich lässt sich die Energy Unit aber auch noch mit schalldämpfenden Wetterschutzgittern ausstatten. Dadurch sind deutlich reduzierte Abstände zur Wohnbebauung möglich, ohne dass es zu laut für die Hausbewohner wird.
