Ein besonderes Einfamilienhaus in Apen

Komplexes Zusammenspiel

In der Heizbranche werden Hybridlösungen immer häufiger zum Standard. Eine interessante Anlage wurde von BRÖTJE in einem Einfamilienhaus in Apen verwirklicht: die Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik mit einem großen Pufferspeichervolumen. Auf einen Solarstromspeicher wird bislang verzichtet. Das System zielt damit auch auf die Thematik ab, wie Eigenstrom im Haus alternativ gespeichert werden kann. Außerdem zeigt sich hier die wachsende Bedeutung einer intelligenten Regeltechnik.

Apen ist eine kleine Gemeinde im niedersächsischen Ammerland. Sie befindet sich etwa auf halber Strecke zwischen dem ostfriesischen Leer und Bad Zwischenahn. 2021 haben hier Ahmet Düman und seine Frau mit den beiden kleinen Kindern ihr Traumhaus bezogen. Die Wohnfläche des zweigeschossigen Baus ist großzügig bemessen: 295 m2 stehen zur Verfügung, außerdem noch 130 m2 ebenerdige Nutzfläche. Das Haus präsentiert sich als Massivbau im KfW-55-Standard, in einem klassisch-friesischen Landhaus-Stil.

Beachtliche Referenzen

Düman ist einer von zwei Geschäftsführern der Osterhues Haustechnik GmbH mit Sitz in Oldenburg. Es handelt sich um ein mittelständisches Unternehmen im Geschäftsfeld der Energie- und Gebäudetechnik, das beachtliche Zahlen vorlegen kann. Man beschäftigt 80 Mitarbeiter, die in spezielle Teams gefasst sind. Der Fachbetrieb ist in der Wärme- und Kältetechnik ebenso zu Hause wie in der Luft- und Klimatechnik, Sanitär, Elektrotechnik oder Gebäudeautomation. Vor diesem Hintergrund war es naheliegend, in der eigenen Immobilie auf moderne Haustechnik zu setzen.

Hybridlösung in Apen

Im Haus der Dümans wurde eine Hybridlösung aus Wärmepumpe und Photovoltaik verbaut. Bei der Wärmepumpe handelt es sich um die BRÖTJE BLW NEO 18, eine Luft-/Wasser-Wärmepumpe. Die PV-Anlage kommt auf 9,24 kWp. In das System wurden zwei Pufferspeicher integriert: Ein Pufferspeicher Typ COSMO CPS 500 bedient den Heizkreis, der die Fußbodenheizung versorgt. Er wird niedertemperiert mit 45 °C geführt und hat ein Fassungsvermögen von 500 l. Der Pufferspeicher mit 800 l steht für Warmwasserspeicherung bereit. Außerdem kommt eine zentrale Frischwasserstation zum Einsatz. Als weitere Komponenten sind eine kontrollierte Wohnraum-Lüftung mit Wärmerückgewinnung und ein 10-kW-Heizkamin zu nennen. Er wird allerdings separat bedient und ist nicht in das Heizsystem eingebunden.

Speicherweg PtH

Das Volumen des Warmwasserspeichers ist nur auf den ersten Blick erstaunlich groß, denn der Warmwasserbedarf im Gebäude ist beträchtlich. BRÖTJE geht hier in Apen einen besonderen Weg, das Warmwasser in der benötigten Temperatur bereitzustellen: Das Unternehmen setzt auf die Kombination aus Wärmepumpe, Photovoltaik und Trinkwasserstation. Warmwasser allein mit einer Wärmepumpe bereitzustellen ist eine Herausforderung an sich; erst recht in großen Wohngebäuden. Die Lösung besteht darin, neben der Trinkwasserstation PV-Strom zur Hilfe zu nehmen – als Power to Heat (PtH). Eigenstrom, der aktuell nicht auf die eine oder andere Weise im Haus genutzt werden kann, wird in Form von Wärme gespeichert. Dazu bedarf es einer Wärmepumpe oder optional eines Heizstabs im Pufferspeicher, über den durch PV-Strom das Wasser erwärmt wird.

Photovoltaikwärme

„Photovoltaikwärme“ kursiert bereits als neuer Begriff in der SHK-Branche, wenn es um PtH-Anwendungen geht. Darüber hinaus anfallende PV-Überschüsse werden ins Netz gespeist. PV-Strom in Form von Wärme zu speichern statt direkt in einem Solarstromspeicher berührt auch einen Umstand, der interessanterweise wenig angesprochen wird: PV-Speichersysteme als Pufferspeicher haben eine Lebensdauer von deutlich mehr als 20 Jahren – Solarstromspeicher schaffen das (noch) nicht. Sie müssen also in dieser Zeit sehr wahrscheinlich einmal ausgetauscht werden. Die Kosten dafür sind (noch) hoch.

Vorfahrt für Wärmepumpe

PtH ist in diesem System die letzte „Bastion“ vor dem Einspeisen ins Netz. Im Vordergrund steht der direkte Verbrauch von Eigenstrom im Haushalt – und eben auch für die Wärmepumpe. Die Zuteilung, wohin wann ab welchem Schwellenwert der Strom fließt, ist Aufgabe des Reglers. Hier zeigt sich die wachsende Bedeutung von intelligenten Reglern, die die Verteilung des Eigenstroms in Hybridsystemen managen. Im Haus der Dümans übernimmt das der Elektro-Eigennutzungsregler (EER) von BRÖTJE. Wird länger als 5 Minuten ausreichend Strom für den Betrieb der Wärmepumpe in das Netz eingespeist, läuft die Wärmepumpe mit einer Sicherheitszeit von 8 Minuten zum Starten und Einschwingen für eine Mindestlaufzeit von 15 Minuten bis zur maximalen Leistung an. Der PV-Strom wird so lange wie möglich genutzt. Die Kommunikation mit der Wärmepumpe erfolgt via ModBus. Bei Einsatz der NEO-Wärmepumpen kann ab dem definierten Schwellenwert der selbst erzeugte Strom bis zur maximalen Leistungsaufnahme der Wärmepumpe modulierend abgenommen werden. In Hybrid-Systemen gilt es immer, verschiedene Konstellationen zu berücksichtigen und dann das System entsprechend zu steuern bzw. die Energieflüsse in die aktuell passende Richtung zu lenken.

Das Thema Schall

Aber es gibt noch einen weiteren Aspekt. Ahmet Düman lobt den leisen Betrieb der Wärmepumpe. Das mag für eine ländliche Ortschaft wie Apen vielleicht noch nicht ganz so relevant sein, andernorts und grundsätzlich aber schon. Die Anforderung, Luft-/Wasser-Wärmepumpen schallarm zu entwickeln und schallarm einzubauen, wird immer wichtiger. Wärmepumpen setzen sich als Wärmeerzeuger zunehmend durch. Und zugleich werden die Grundstücke der Bauherren in der Stadt oder in Stadtnähe immer kleiner. Es ist also einerseits die Aufgabe, die Wärmepumpen möglichst frei aufzustellen und reflektierende, schallharte Flächen zu meiden. Es ist andererseits aber auch die Aufgabe der Technik, durch geeignete Konstruktionen den Schalldruck weiter zu reduzieren. Bei einer Luft-/Wasser-Wärmepumpe sind die beiden hauptsächlichen Geräuschquellen der Verdichter und der Ventilator. BRÖTJE hat hier bei seinen NEO Wärmepumpen einen sogenannten „Eulenflügelventilator“ verwendet. In Verbindung mit einer schalloptimierten Gehäusekonstruktion macht er den Betrieb von der technischen Seite her noch leiser.

Energiewende und Hybridsysteme

Vorgaben und Fristen für die Förderung von Bauprojekten befinden sich derzeit in einem schwer vorhersehbaren Wandel, auch vor dem Hintergrund des Kriegs in der Ukraine und dem Willen, sich von fossilen Brennstoffen möglichst schnell unabhängig zu machen. Wer aktuell KfW-Förderung erhalten will, muss mindestens den Standard gemäß KfW 40 erfüllen. Die Koalition schreibt außerdem mit der Änderung des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) vor, dass jede neu eingebaute Heizung auf Basis von 65 Prozent erneuerbarer Energien betrieben werden muss, beginnend mit dem 1. Januar 2024. Hybridlösungen gibt es ja schon lange, der Klassiker ist die Kombination von einem Gaskessel mit Solarthermie. Neue Kombinationen gewinnen vor dem Hintergrund des geplanten Ziels der Energieunabhängigkeit laufend an Bedeutung. Dazu gehört insbesondere der Einsatz von Eigenstrom in der Wärmeversorgung eines Hauses. Zudem ist ersichtlich, dass die Qualität und Intelligenz der Regelung, wie die eines Elektro-Eigennutzungsreglers, immer wichtiger werden. Der Ansatz, der in Apen vom Hausherrn und BRÖTJE gewählt wurde, ist hier eine interessante Alternative.

Bautafel:

Das Wohnhaus der Familie Düman in Apen. Es ist im klassisch-friesischen Landhaus-Stil gehalten und wurde im November 2021 bezogen.

Auf dem Flachdach des Anbaus wurde eine aufgeständerte PV-Anlage (9,24 kWp) installiert.

Das Hybridkonzept in Apen basiert u. a. auf Power to Heat: Überschüssiger Solarstrom vom Dach wird in Form von Wärme als Warmwasser gespeichert. Im Bild die beiden dort verbauten Pufferspeicher.

Im Haus der Dümans wurde eine Hybridlösung aus Wärmepumpe und Photovoltaik verbaut. Bei der Wärmepumpe handelt es sich um die BRÖTJE BLW NEO 18, eine Luft-/Wasser-Wärmepumpe.

Außengerät der BRÖTJE BLW NEO 18. Auch das Thema Schall gewinnt an Bedeutung. Gefragt sind gute technische Lösungen in Verbindung mit schalloptimierten Gehäusekonstruktionen.

In komplexer werdenden Hybridsystemen sind intelligente Regelungs- und Einstellungsmechanismen notwendig, sodass die Einzelkomponenten im Gesamtsystem harmonisch korrespondieren.

Die Verteilqualitäten eines guten Reglers sind gefragt. Im Wohnhaus in Apen bewerkstelligt das der Elektro-Eigennutzungsregler EER von BRÖTJE.

Hydraulikschema.