Information zur Haustechnik
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Information zur Haustechnik Inhaltsverzeichnis zur Haustechnik 1 Allgemeines zur Haustechnik ................................................................................................ 1 1.1 Wärmepumpe ........................................................................................................................... 1 1.1.1 1.1.2 1.1.2.1 Funktionsweise ................................................................................................................. 1 Vorteil von Wärmepumpen.............................................................................................. 1 Nutzwärme ..................................................................................................................... 1 1.1.2.2 Bezeichnungen von Elektro-Wärmepumpen ............................................................ 1 1.1.3 1.1.3.1 Heizungsanlage................................................................................................................. 2 Betriebsweise ................................................................................................................ 2 1.1.3.1.1 Monovalenter Betrieb.............................................................................................. 2 1.1.3.1.2 Monoenergetischer Betrieb.................................................................................... 2 1.1.3.1.3 Bivalenter Betrieb .................................................................................................... 2 1.1.3.2 Wärmequellen ................................................................................................................ 2 1.1.3.2.1 Wärmequelle Luft..................................................................................................... 2 1.1.3.2.2 Wärmequelle Grundwasser.................................................................................... 2 1.1.3.2.3 Wärmequelle Erdreich............................................................................................. 2 1.1.3.2.4 Erdreich-Flächenkollektor ...................................................................................... 3 1.1.3.2.5 Erdreich-Erdsonde .................................................................................................. 3 1.1.3.3 Aufstellung von Wärmepumpen ................................................................................. 3 1.2 Wohnungslüftungssysteme ................................................................................................... 3 1.2.1 1.2.2 1.3 Dezentrale Wohnungslüftungssysteme ........................................................................ 3 Zentrale Wohnungslüftungssysteme ............................................................................ 4 Warmwasserversorgung- elektronisch geregelt ................................................................. 4 1.3.1 1.3.2 1.4 Elektronische Durchlauferhitzer ..................................................................................... 4 Dezentrale Warmwasserversorgung ............................................................................. 5 Informationsquellen................................................................................................................. 5 2 Die Haustechnik für Ihr HAP(PY)-Reihenhaus..................................................................... 6 2.1 Grundgedanke.......................................................................................................................... 6 2.2 Planung ..................................................................................................................................... 6 1 Seite 1 1 Allgemeines zur Haustechnik 1.1 Wärmepumpe 1.1.1 Funktionsweise Im Prinzip funktionieren Wärmepumpen wie ein Kühlschrank mit umgekehrter Zielsetzung: Während dem Kühlgut im Kühlschrankinneren mit Hilfe eines Verdampfers Wärme entzogen und diese durch einen Verflüssiger an der Geräterückseite an die Umgebung abgegeben wird, entziehen Wärmepumpen der Umwelt Wärme und "pumpen" sie auf ein höheres Energieniveau, um sie für Heizung und Warmwasserbereitung nutzbar zu machen. Im Unterschied zu konventionellen Heizsystemen vollzieht sich in der Wärmepumpe jedoch kein Verbrennungsprozess, sondern ein thermodynamischer Kreisprozess: Aufgrund seines niedrigen Siedepunktes verdampft ein im System zirkulierendes Kältemittel unter dem Einfluss der aufgenommenen Umweltwärme. Die dem System ebenfalls zugeführte Antriebsenergie bewirkt eine Verdichtung des dampfförmigen Kältemittels; durch die Erhöhung des Drucks steigt zugleich dessen Temperatur. In einem Kondensator wird das Kältemittel wieder verflüssigt, wobei es sowohl die zugeführte Antriebsenergie als auch die Wärmeenergie aus der Umwelt auf einem höheren Temperaturniveau an das Heizmedium abgibt. Der Kreislauf schließt sich, indem ein nachgeschaltetes Entspannungsventil den Druck wieder vermindert. 1.1.2 Vorteil von Wärmepumpen Wärmepumpen sind Heizsysteme, die ein Mehrfaches der aufgewendeten Endenergie als Nutzwärme abgeben und dem Bauherren dadurch helfen langfristig viel Geld einzusparen. Grund: Sie nutzen die gespeicherte Sonnenenergie in den Wärmequellen Grundwasser, Außenluft und Erdreich. Auch Prozesswärme aus Abluft, Abwasser und Kühlung, deren Energieinhalt normalerweise nicht genutzt wird, ist eine gute Wärmequelle. 1.1.2.1 Nutzwärme Die Nutzwärme setzt sich zusammen aus der Wärmemenge, die der Wärmequelle durch Abkühlung entzogen wird, und der Menge, die der aufgewendeten Antriebsenergie entspricht, um die Wärmepumpe zu betreiben. Das Verhältnis von Nutzen zu Aufwand, also von Heizarbeit zu Antriebsarbeit, wird Arbeitszahl genannt. Sie wird mit β (Beta) bezeichnet. Da die Heizarbeit (Nutzwärme) stets größer als die Antriebsarbeit ist, liegt die Arbeitszahl immer über 1. Mit Wärmepumpen wird heute etwa 3 bis 5 mal mehr Heizwärme erzeugt, als Aufwand an elektrischer Energie notwendig ist. Das entspricht Jahresarbeitszahlen von 3 bis 5. Die Jahresarbeitszahl mit 100% multipliziert ist eine vergleichbare Größe zum Jahresnutzungsgrad von Öl- oder Gasheizungen. 1.1.2.2 Bezeichnungen von Elektro-Wärmepumpen Medium der Wärmequelle Medium der Heizungsanlage Bezeichnung Elektro-Wärmepumpe Luft Wasser Luft/Wasser-Wärmepumpe Erdreich (Kollektor/Sonde) Wasser Sole/Wasser-Wärmepumpe Wasser Wasser Wasser/Wasser-Wärmepumpe Je nach Wärmequelle und je nach Wärmeträger im Heizsystem wird von Luft/Luft-, Luft/Wasser-, Wasser/Wasser- oder Erdreich/Wasser-Wärmepumpenanlagen gesprochen. Hierbei steht jeweils zuerst die Wärmequelle und dann der Wärmeträger im Heizsystem, an den die Wärme abgegeben wird. 1 Seite 1 1.1.3 Heizungsanlage Die Wärmeabgabe erfolgt wie bei jeder Zentralheizung über Heizkörper (Konvektoren, Radiatoren) oder integrierte Heizflächen, wie z. B. eine Fußbodenheizung. Die Warmwasserversorgung erfolgt zentral über einen Speicher. Sie kann auch getrennt von der Wärmepumpenanlage dezentral über Durchlauferhitzer und Kleinspeicher vorgesehen werden. 1.1.3.1 Betriebsweise Die Betriebsweise wird vorrangig durch die Wärmequelle bestimmt. Daneben können die Auslegung des Heizsystems in vorhandenen Anlagen oder das Tarifmodell des jeweiligen Energieversorgungsunternehmens die Wahl der Betriebsweise beeinflussen. 1.1.3.1.1 Monovalenter Betrieb Durchgesetzt hat sich der monovalente Betrieb, hier ersetzt die Wärmepumpe den traditionellen Heizkessel. Sie deckt den Wärmebedarf des Gebäudes das ganze Jahr über zu 100 %. Dieser Anwendungsart sollte, wenn möglich, der Vorzug gegeben werden. In der Regel werden Sole/Wasser- oder Wasser/Wasser-Wärmepumpen monovalent betrieben. 1.1.3.1.2 Monoenergetischer Betrieb Die Wärmepumpe deckt einen Großteil der benötigten Wärmeleistung ab. An wenigen Wintertagen mit besonders niedrigen Temperaturen ergänzt ein elektrischer Heizstab die Wärmepumpe. Diese Betriebsart ist u.U. bei der Luft/Wasser-Wärmepumpe sinnvoll. 1.1.3.1.3 Bivalenter Betrieb Die Wärmepumpe deckt den Wärmebedarf zum größten Teil allein. Unterhalb einer bestimmten Außentemperatur arbeitet die Wärmepumpe und der zweite Wärmeerzeuger, z.B. eine Ölheizung, zusammen oder der zweite Wärmeerzeuger übernimmt die Heizung allein. Diese Betriebsart kam bei der Renovierung von Altbauten unter Beibehaltung des vorhandenen Kessels zum Einsatz, wird jedoch heute kaum noch angewendet. Grund: Der bivalente Betrieb ist nur bedingt zu empfehlen. Zwei Heizsysteme benötigen zusätzliche Stellflächen im Keller. Zudem ist durch Wärmedämmmaßnahmen, z.B. Austausch der Fenster, ein zweites Heizsystem nicht notwendig. Hier bietet sich ein Austausch wegen der heute ausreichend hohen Arbeitstemperaturen von Wärmepumpen auch bei niedrigen Temperaturen an. Es gibt diese Geräte für Innen- und Außenaufstellung , d. h. auch der Verdampfer ist im Innenbereich aufgestellt. 1.1.3.2 Wärmequellen 1.1.3.2.1 Wärmequelle Luft Luft als Wärmequelle ist leicht zu erschließen. Der bauliche Aufwand ist gering. Ventilatoren führen die Außenluft durch den Verdampfer der Wärmepumpe, wobei ihr Wärme entzogen wird. Die um ca. 5K abgekühlte Luft wird nach außen zurückgeführt. Der große Vorteil dieser Wärmequelle liegt darin, dass sie überall vorhanden ist und fast überall genutzt werden kann. Die Wärmequelle Luft hat über den Zeitraum der Heizperiode jedoch eine schwankende Temperatur, die die Jahresarbeitszahl beeinflusst. 1.1.3.2.2 Wärmequelle Grundwasser Grundwasser ist ein idealer Wärmespeicher. Der Vorteil liegt in der über das ganze Jahr konstanten Wassertemperatur. Selbst an kalten Wintertagen besitzt das Wasser noch eine Temperatur von + 7 bis + 12° C. Wo Grundwasser als Wärmequelle genutzt werden kann, lohnt sich der Einsatz. Mit Hilfe einer Förderpumpe wird das Grundwasser zum Verdampfer der Wärmepumpe transportiert. Hier wird es durch die Wärmepumpe um bis zu 5 K abgekühlt. Das Wasser wird in seiner chemischen Beschaffenheit nicht verändert. Anschließend wird das abgekühlte Wasser über einen Schluckbrunnen wieder dem Grundwasser zugeführt. 1.1.3.2.3 Wärmequelle Erdreich Das Erdreich speichert eingestrahlte Sonnen-energie in Form von Wärme aus Regen und Wind sowie durch die direkte Sonneneinstrahlung. Der Wärmegewinn aus dem Erdinneren ist dagegen vernach-lässigbar klein. Die gespeicherte Wärme wird über die horizontal oder vertikal verlegten Erdwärmetauscher – auch als Erdkollektoren oder Erdsonden bezeichnet – entzogen. Seite 2 1.1.3.2.4 Erdreich-Flächenkollektor Das Erdreich ist ein guter Wärmespeicher, um eine monovalente Elektro-Wärmepumpe wirtschaftlich zu betreiben. Die Temperatur im Erdreich nahe der Oberfläche liegt entsprechend der Jahreszeit zwischen -5° C und +17° C. Ein Rohrschlangensystem wird ca. 0,2 m unterhalb der Frostgrenze (in etwa 1 bis 1,2 m Tiefe) verlegt (Bild 6). Bei Neubauten ist die Verlegung problemlos möglich, da sowieso zahlreiche Erdarbeiten vorgenommen werden müssen. Ein frostsicherer Hilfskreislauf (Sole) nimmt die Erdwärme auf und überträgt diese Wärme über den Verdampfer auf das Arbeitsmittel der Elektro-Wärmepumpe. Die Wärmeleitfähigkeit des Erdreiches nimmt mit steigendem Wasser-gehalt zu. Ideal sind daher lehmig-feuchte Böden. Die Erfahrung zeigt, dass hier im Mittel ständig eine Leistung von ca. 25 W/m² entnommen werden kann. 1.1.3.2.5 Erdreich-Erdsonde Eine Alternative zum Wärmeentzug aus dem Erdreich mit Kollektoren sind Erdsonden. Das Erdreich hat von ca. 10 m Tiefe an das ganze Jahr über eine relativ konstante Temperatur von etwa 8 – 10° C. Ein frostsicherer Hilfskreislauf nimmt hier ebenfalls die Erdwärme auf und überträgt diese Wärme über den Verdampfer auf das Arbeitsmittel der Wärmepumpe. Für die Erdsonde wird in einem Spül- oder Hammerbohrverfahren eine Bohrung mit einem Durchmesser von ca. 20 cm erstellt. In diese Bohrung wird die Erdsonde eingebracht. Diese vertikalen Erdsonden reichen in Tiefen von 50 m bis zu 100 m. Das System bietet sich beim Neubau von Einund Mehrfamilienhäusern, selbst bei kleinsten Grundstücken, an. 1.1.3.3 Aufstellung von Wärmepumpen Ein nicht zu Wohnzwecken verwendeter Raum, wie z. B. ein Kellerraum, ein Abstellraum, ein Hausarbeitsraum oder auch die Garage, können für die Aufstellung einer Wärmepumpe genutzt werden. Der Platzbedarf ist dabei nicht größer als für einen konventionellen Heizkessel. Zusätzlicher Platzbedarf ist gegebenenfalls für einen Pufferspeicher und/oder einen Warmwasserspeicher zu berücksichtigen. Wärmequellenanlage und Wärmepumpe sollten nicht weit voneinander entfernt liegen, um lange Leitungswege und damit Wärmeverluste zu vermeiden. Für die Außenaufstellung konzipierte Geräte werden vor allem als Luft/Wasser-Wärmepumpe angeboten. Hier ist zu beachten, dass das Gehäuse in ausreichender Form gegen Korrosion geschützt ist. Die Herstellerangaben sind unbedingt zu beachten. Bei außen aufgestellten Wärmepumpen müssen Luftschallemissionen durch Strömungs- und Ventilatorgeräusche beachtet werden, die vor allem bei Luft/Wasser-Wärmepumpen auftreten können. Hier ist es wichtig, bereits im Vorfeld den Geräuschemissionspegel vom Hersteller zu erfragen. 1.2 Wohnungslüftungssysteme 1.2.1 Dezentrale Wohnungslüftungssysteme Über einen Wärmeüberträger wird ein Großteil der in der Abluft enthaltenen Wärme an die Zuluft übertragen und in den Raum zurückgeführt. In Kombination mit einem Speicherkern bilden sie ein vollwertiges Heizsystem. Dezentrale Lüftungsgeräte mit Wärmerückgewinnung sparen Energie und sorgen für hygienisch einwandfreie Raumluft. Die Geräte sind für den Neubau nach Niedrigenergiehausstandard konzipiert oder für den gut wärmegedämmten, sanierten Altbau. Sie werden für die Be- und Entlüftung sowie die Beheizung von Einzelräumen eingesetzt und sind als Abluft-/Zuluftgeräte z.B. in Fensterkonstruktionen, an Außenwänden oder in Fensterstürzen einbaubar. Wie die Geräte für die zentralen Anlagen sind die Raumlüftungsgeräte mit einem hochwertigen Kreuzstrom-Wärmeaustauscher für die Lüftung mit Wärmerückgewinnung, Filtersystemen für Zuluft/Abluft und einer integrierten Heizung ausgestattet. Die Luftleistung je Gerät beträgt - je nach Größe - 15 bis 30 m3/h. Seite 3 1.2.2 Zentrale Wohnungslüftungssysteme Die Technik der Wärmerückgewinnung macht es möglich, einen großen Teil der Wärme, die in der Abluft enthalten ist, wieder zu verwerten. Lüften ist grundsätzlich der Austausch von warmer, feuchter und verbrauchter Raumluft mit Außenluft. Beim Niedrigenergiehaus soll jeglicher Energieverbrauch möglichst gering sein. Dicht schließende Fenster verhindern allerdings den notwendigen Luftaustausch, ohne den ein ungesundes Raumklima und Schimmelpilz drohen. Was kann man für ein gesundes Raumklima tun? Beim ständigen Öffnen der Fenster ginge wertvolle Heizenergie verloren. Die Lösung ist die Wohnungslüftung mit Wärmerückgewinnung. Dabei werden Wohn- und Schlafräume dauernd mit gefilterter Frischluft versorgt. Aus Küche, Bad und WC führt das Zentralgerät die verbrauchte Luft nach außen. Die Energieeinsparung erfolgt dabei durch die im Zentralgerät integrierte Wärmerückgewinnung, die die Abluftwärme auf die Zuluft überträgt und bis zu 80 % und mehr des Lüftungswärmeverlustes vermeidet. Etwa das Achtfache des Stromeinsatzes für das Lüftungssystem wird über die Wärmerückgewinnung an Heizwärme eingespart, wobei die Luft im Gebäude durch das Gerät alle zweieinhalb Stunden einmal komplett ausgetauscht wird. 1.3 Warmwasserversorgung- elektronisch geregelt Warmes Wasser sollte so Energie und Kosten sparend wie möglich bereitet werden. Deshalb ist die Platzierung der Entnahmestellen und die Auswahl der Geräte bei der Planung zu beachten. Zur Frage "zentrale oder dezentrale Warmwasserversorgung": Längere Warmwasserleitungen kosten mehr Geld, Wasser und Energie. Die Leitungen müssen deshalb so kurz wie möglich sein. Als Energie verschwendend haben sich Zirkulationsleitungen erwiesen. Sie sollten vermieden werden. Liegen die Entnahmestellen weit auseinander, ist es zweckmäßig, für jede ein separates ElektroWarmwassergerät vorzusehen. Elektro-Warmwassergeräte lassen sich dabei ohne Einschränkungen überall installieren. Befinden sich in einem Raum mehrere Entnahmestellen nahe beieinander, lassen sie sich vorteilhaft über einen geeigneten Elektro-Wasserwärmer versorgen. Er wird möglichst nah an der meistbenutzten Entnahmestelle installiert. Der elektronische Durchlauferhitzer ist hier besonders geeignet. Er passt seine Heizleistung der jeweiligen Warmwasserentnahme stufenlos an. Hierdurch kann die Auslauftemperatur unabhängig von der jeweiligen Auslaufmenge exakt auf dem gewünschten Wert gehalten werden. Der Komfort dieser Art der Warmwasserbereitung ist mit einer zentralen Versorgung, die eine Zirkulationsleitung hat, vergleichbar. Darüber hinaus zeichnet sich der Elektro-Durchlauferhitzer durch vergleichsweise geringe Investitionskosten aus. Eine weitere umweltfreundliche Variante ist die Nutzung von Sonnenenergie mit einer Solarkollektoranlage. Wird die erforderliche Nacherwärmung mit dezentralen Elektro-Warmwassergeräten ausgeführt, lässt sich der Energieeinsatz für die Nacherwärmung minimieren. 1.3.1 Elektronische Durchlauferhitzer Elektronische Durchlauferhitzer besitzen einen hohen Komfort. Die Wassertemperatur kann, je nach Wunsch, gradgenau an der Temperaturanzeige eingestellt und verändert werden. Eine Zumischung von Kaltwasser entfällt. Sie versorgen ein bis mehrere Zapfstellen im Bad und können -falls Küche und Bad eine gemeinsame Installationswand besitzen auch die Küchenspüle mit einer anderen Temperatur versorgen. Gegenüber der Vorgängergeneration - den hydraulischen Durchlauferhitzern, sind sie sparsamer und komfortabler - Temperaturschwankungen beim Wechsel der Entnahmemenge gehören der Vergangenheit an. Ändert sich die Wassermenge, z.B. durch gleichzeitige Entnahme warmen Wassers an einer anderen zugeschalteten Verbrauchsstelle, so regelt die Elektronik die Leistungsaufnahme des Gerätes und die Wassertemperatur bleibt konstant. So ist auch die Versorgung mehrerer nahe beieinander liegender Zapfstellen (z.B. Dusche und Waschtisch) ohne Komfortverlust gewährleistet. Kleindurchlauferhitzer und Kompaktdurchlauferhitzer eignen sich besonders für Küchenspülen und Waschbecken. Es entstehen wie bei allen Durchlauferhitzern keine Bereitschaftsverluste. Durch ihre geringen Abmessungen lassen sie sich überall leicht integrieren. Seite 4 1.3.2 Dezentrale Warmwasserversorgung Die dezentrale Warmwasserbereitung mit Strom ist besonders wirtschaftlich und energiesparend. Die Erwärmung des Wassers erfolgt genau dort, wo es gebraucht wird - an der Spüle in der Küche, am Waschtisch, an der Dusche oder der Wanne im Bad. Durch die verbrauchsnahe Installation werden Wärmeverluste in den langen Warmwasserleitungen einer zentralen Anlage vermieden. Darüber hinaus wird der Wasserverbrauch selbst deutlich verringert. Der unproblematische Einbau der Geräte ist auch bei Sanierungsvorhaben oder der Ausstattung weiterer Räume wie z.B. einem Hobbyraum oder Gästezimmer vorteilhaft. Die Produktpalette umfasst vielfältige Gerätevarianten, es kommen Durchlauferhitzer und Speicher mit unterschiedlich Leistungsstufen und Ausführungen in Frage. In Mehrfamilienhäusern ermöglicht die dezentrale Warmwasser-Versorgung eine exakte, verbrauchsabhängige Kostenabrechnung - jeder zahlt über die Stromrechnung nur soviel, wie er wirklich verbraucht hat. Zusätzliche Kosten, die bei zentralen Systemen außer den Brennstoffkosten anfallen, wie Abrechnungsgebühren, Erfassungskosten und Stromkosten für Pumpen und Hilfsaggregate entfallen. 1.4 Seite 5 Informationsquellen www.waerme-plus.de www.stiebel-eltron.de 2 Die Haustechnik f ür Ihr HAP(PY)-Reihenhaus 2.1 Grundgedanke Damit Sie sich einen Überblick über die verschiedenen Haustechnikangebote machen können, haben wir Ihnen die unter Kapitel 1 dargestellte Möglichkeiten dargestellt. 2) Für uns ist wichtig, mit der Haustechnik das Herz des 3-Liter-Hauses in Ihr HAP(PY)-Reihenhaus einzusetzen. Die Haustechnik für Ihr HAP(PY)-Reihenhaus wird entsprechend der Hausgröße und der Wärmebedarfsberechnung konzipiert. 1) 2.2 1) 2) 3) 4) 5) 6) Planung Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung: Kapazität entsprechend Hausgröße und entsprechend der Wärmebedarfsberechnung. Wärmeerzeugung entsprechend Hausgröße und Wärmebedarfsberechnung, Anlage als Luftwasserwärmepumpe oder systembedingter alternativer Komponentenzusammenstellung. Steuerung zur Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung einschließlich Pumpe und Steuerung Kombinierter Warmwasserund Pufferspeicher oder systembedingter alternativer Warmwasserbereitung, auch dezentral Zuluftleitungen und Abluftleitungen für Kanalsystem. Heizkörper: Formschöne, moderne und reinigungsfreundliche Platten- bzw. Kompakt-Heizkörper, fertig lackiert mit Thermostatventil oder systembedingte alternative Heizfläche. Seite 6
