Mühltal: saniertes Plusenergiehaus heizt mit Wärmepumpe

Das energy+Home, ein vormals typisches 1970er Jahre Haus in Mühltal im zentralen Rhein-Main-Gebiet, demonstriert beispielhaft, dass die Sanierung von alten Bestandsgebäuden hin zu einem klimaneutralen Plusenergiegebäude möglich ist. Das Energiekonzept fokussiert dazu den Einsatz einer Luftwärmepumpe in Kombination mit einer Photovoltaikanlage. Das im März 2012 präsentierte Gebäude zählt zu einer der ersten Sanierungen eines Wohnhauses zu einem Plusenergiehaus mit Elektromobilität.

Das 1970 in Hanglage errichtete Wohnhaus war mit 154 m² Wohnfläche für einen 4- bis 5-Personen-Haushalt ausgelegt. Ölzentralheizung, zentrale Warmwasserversorgung, überdachter Balkon und Terrasse sowie eine beheizte Garage gehörten zur Ausstattung des nach damaligen Vorstellungen hochwertigen Einfamilienhauses.

Das Energiekonzept des energy + Home sieht als Wärmeerzeuger eine Luft/Wasser-Wärmepumpe geoTHERM plus von Vaillant vor. Es handelt sich um eine Wärmepumpe, die der Außenluft Umweltwärme entzieht und diese an einen Warmwasserspeicher überträgt. Vorteil einer Wärmepumpe ist, dass für die Erzeugung von 3 kWh Wärme im Jahresdurchschnitt nur etwa 1 kWh Strom benötigt wird. Es werden dementsprechend etwa 66 % der benötigten Energie regenerativ aus der Umwelt gewonnen.

Das Heizkonzept sieht eine individuelle Beheizung der einzelnen Räume mit einer Niedertemperatur-Flächenheizung im Fußboden vor. Da der Umweltenergieanteil einer Wärmepumpe bei niedrigen Temperaturen im Heizsystem des Gebäudes besonders groß ist, wirkt sich der Einsatz eines Flächenheizsystems, das mit Temperaturen von etwa 35°C arbeitet, positiv auf die Effizienz der Wärmepumpe aus.

Auf den Einsatz von Solarthermie zur Warmwassererzeugung im Sommer wird bewusst verzichtet, da die Wärmepumpe bei hohen Außenlufttemperaturen im Sommer einen besonders großen Umweltenergieanteil von teilweise über 85 % nutzen kann. Der Effizienzgewinn wäre beim Einsatz einer Solarthermie-Anlage sehr gering und daher wirtschaftlich nicht sinnvoll.

Bei tiefen Außenlufttemperaturen hingegen sinkt die Leistung von Luftwärmepumpen ab. Daher kann es in sehr kalten Perioden vorkommen, dass die Leistung der Luftwärmepumpe für die gesamte Wärmeversorgung des Gebäudes nicht vollständig ausreicht. Der Wirkungsgrad kann optional durch die Vorerwärmung der Luft hinter den dunklen Fassadenpaneelen erhöht werden.

Um die regenerative Wärmeversorgung weiter zu steigern, wird zusätzlich ein Holzkaminofen mit Warmwasserwärmetauscher im Gebäude installiert. Die Wärme des Ofens wird über einen Wärmetauscher direkt zur Warmwassererzeugung genutzt. Der Anteil der Gesamtleistung, der für die Speisung der Fußbodenheizung und des Warmwasserspeichers genutzt werden kann, liegt bei über 70 %. Durch die thermische Verwertung des heimischen und klimaneutralen Energieträgers Holz kann die Leistung der Wärmepumpe an kalten Tagen, an denen ihre Effizienz geringer ist, deutlich reduziert werden. Neben der wohligen Kaminwärme entsteht für die Bewohner die Sicherheit, jederzeit – in anhaltenden Kälteperioden – das Grundbedürfnis nach Wärme individuell decken zu können.

Der notwendige Strom zum Betrieb der Wärmepumpe wird durch eine PV-Anlage erzeugt. Die Photovoltaik-Anlage von Eternit mit 146 monokristallinen Solesia Photovoltaik-Modulen erzielen auf dem 150 m² großen Satteldach eine Nennleistung von 12,41 kW_p, der voraussichtliche Jahresertrag liegt bei 9.734 kWh/a. Damit kann die Photovoltaik-Anlage den Haushaltsstrom und das Heizsystem und die Luft-Wasser-Wärmepumpe versorgen.

Erwirtschaftete Energieüberschüsse aus der Photovoltaikanlage in der Sommerperiode werden in das öffentliche Netz eingespeist, das im Gegenzug den Stromverbrauch über den Netzverbund absichert. Aus ästhetischen Gründen werden die neuartigen Photovoltaikmodule ebenflächig in das Dach integriert und nicht als Fremdkörper additiv aufmontiert.

Der darüber hinaus produzierte Stromüberschuss von über 3.400 kWh reicht aus, um mit einem elektrisch betriebenen PKW bei einem Verbrauch von 14 kW/100 km etwa 20.000 km/a zurückzulegen, was einer täglichen Fahrleistung von 100 km / Arbeitstag entspricht.

Durch eine hocheffiziente Wärmedämmung der Außenhaut und ein ausgeklügeltes Energiekonzept mit einer hocheffizienten Luft-Wasser-Wärmepumpe, energieeffizienten Haushaltsgeräten und optimierter Tageslichtversorgung konnte der Energieverbrauch extrem reduziert werden. Für den Haushaltsstrom wurde ein Bedarf von 2500 kWh/a errechnet, der zusammen mit dem für das Heizsystem benötigten 4150 kWh/a komplett von der Photovoltaikanlage auf dem Dach mit 12,8 kW_p gedeckt wird.