Wärmepumpen-Kaskade heizt Kubox-Quartier in Potsdam

Auf dem ehemaligen Gelände der Ruinenbergkaserne entstanden auf einer Grundstücksfläche von ca. 7.000 m² drei Wohngebäude mit insgesamt 102 Eigentumswohnungen. Das KUBOX – Quartier Potsdam wird mit Hilfe von 100 Metern tiefen Erdsonden beheizt, deren Erdwärme von Wärmepumpen genutzt wird, um die Wohnungen über innovative thermisch aktivierte Decken zu beheizen. Um alle Leistungsszenarien abzubilden werden mehrere Wärmepumpen in Kaskade eingesetzt.

Das KUBOX-Quartier „Potsdam-Ruinenberg" in der Nähe des Stadtzentrums von Potsdam und dem Park Sanssouci ist seit Anfang 2012 fertiggestellt worden und gilt mit einer 30 Prozent höheren Energieeffizienz als der damals aktuellen Energieeinsparungsverordnung (EnEV 2009) seitdem als Beispiel für ökologisches Heizen mit Erdwärme und Solarwärme. Um diese Wärme so effizient wie möglich zu nutzen, wurde im Kubox-Quartier in Potsdam eine sogenannte Betonkern- und Deckenaktivierung eingeplant.

Hierbei nutzt eine hocheffiziente Wärmepumpen-Kaskadenanlage zum einen das Gebäudefundament als Speicher für Wärme, die dann vor allem bei niedrigen Temperaturen effektiv genutzt werden kann. Zum anderen versorgt die Heizungsanlage die einzelnen Wohnungen mittels Deckenaktivierung direkt über die Geschossdecken mit Wärme. Die große Speichermasse ermöglicht es dann, die Wohnungen mit einer sehr niedrigen Vorlauftemperatur thermisch stabil zu heizen bzw. zu temperieren.

Zum Einsatz kommen zwei eine Erdwärme- und eine Hybrid-Wärmepumpe vom Hersteller MHG aus Buchholz in der Nordheide, aus denen die Heizungsfirma Martin Böcker gemeinsam mit MHG eine Wärmepumpen-Kaskade bestehend aus einer ThermiStar SZ Erdwärmeheizung mit einer Heizleistung von 82 kW und einer ThermSelect mit 45,4 kW. Die hybride Wärmepumpe ThermSelect kombiniert eine Luft/Wasser-Wärmepumpe mit einer Sole/Wasser-Wärmepumpe in einem kompakten Gerät.

Die notwendige Erdwärme wird über 3 Felder zu je fünf Sonden in einem Abstand von jeweils 5 Metern gewonnen. Ein zusätzlicher Fundamentspeicher wird mit überschüssiger Wärme aus der Sonnen- und aus der Erdwärme gespeist. Der Speicher liegt unter den Gebäuden und ist zu allen Seiten gut isoliert. Die eingespeiste Wärme temperiert das Bauteil der unteren Fundamentschicht. Die so gespeicherte Wärme steht dann bei Bedarf zusätzlich zur Verfügung.

Die Sole/Wasser-Wärmepumpe deckt die Grundlast, die ThermSelect den Warmwasserbedarf. Letztere kann in der Übergangszeit und im Sommer auf die wärmere Außenluft als Energiequelle umschalten. Je nach Außentemperatur schaltet das Regelungssystem die Anlage auf die effizientere Sole/Wasser- oder Luft/Wasser-Funktionsweise um. Bei einer besonders hohen Auslastung der Sole/Wasser-Wärmepumpe, wie z. B. im Winter, unterstützt das Gerät zusätzlich den Heizbetrieb.

Im Sommer übernehmen die Decken der Wohnungsquartiere zusätzlich eine Kühlfunktion. Dabei wird das Erdreich genutzt, ohne dass die Verdichter der Wärmepumpen in Betrieb gehen müssen. Über einen zusätzlichen Wärmetauscher zur passiven Kühlung wird die Wärme aus den Decken direkt an die Sole übertragen. Die Erdwärmesonden geben die Wärme an das Erdreich ab. Die im Kühlbetrieb in das Erdreich eingebrachte Wärme kann in der Heizperiode dann teilweise zurückgewonnen werden.

Zur Warmwasserversorgung stehen 3 Pufferspeicher mit jeweils 1500 Litern Fassungsvermögen mit integrierten Wärmetauschern bereit. An jedem Speicher ist zusätzlich eine separate thermische Solaranlage angeschlossen. So werden Verteilungsverluste durch eine zentrale Solaranlage verringert. An Tagen mit hoher Sonneneinstrahlung können die Betriebskosten der Heizanlage so auf ein Minimum reduziert werden.