Wärmepumpenkaskade & Klimaanlage für ein Mehrfamilienhaus
Referenz zum effizienten und klimaneutralen Heizen und Kühlen
BremenWarme Sommer, lange Übergangszeiten und Energieversorgungssicherheit sind Faktoren, mit denen sich Bauherrn bei der Planung der Heizungsanlage auseinandersetzen müssen. Dabei gilt es, die Anforderungen an Behaglichkeit, Energie- und Kosteneffizienz sowie Zukunftssicherheit in Einklang zu bringen. In einem Mehrfamilienhaus-Neubau sind diese Aufgaben mit energieeffizienter Wärmepumpentechnologie realisiert worden. Zum Einsatz kommt eine Luft/Wasser-Wärmepumpen-Kaskade für behagliche Raumwärme und Warmwasser. In der Loftwohnung sorgt eine zusätzliche Luft/Luft-Wärmepumpen-Lösung im Sommer für kühle Temperaturen und kann bei schnellem Aufheizbedarf auch zum Heizen genutzt werden.
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Anforderungen:
- zukunftsfähige, regenerative Wärmeversorgung
- energiesparende, umweltschonende Gebäudeenergietechnik
- kosteneffiziente und zugleich betriebssichere Wärmetechnik
- angenehme und komfortable Temperaturen in Sommer und Winter
Anforderungen
AnforderungenDas Bremer „Viertel“ entstand im Wesentlichen anlässlich der Stadterweiterung ab Mitte des 19. Jahrhunderts. Charakteristisch für diese Bauperiode sind die vielen vor allem in den Nebenstraßen erhaltenen Altbremer Häuser. In eine Baulücke hat Jürgen Steinbach auf dem ehemals elterlichen Grundstück ein modernes Wohnprojekt realisiert, welches den aktuellen Anforderungen an Energieeffizienz und Klimaschutz entspricht. Das ca. 900 m2 große Wohngebäude verfügt über eine Tiefgarage, acht Wohneinheiten und einen umlaufenden Balkon für die Loftwohnung in der obersten Etage.
Eine zentrale Herausforderung bei diesem Neubauprojekt war – wie bei allen aktuellen Neubauprojekten – die Gebäudeenergietechnik. Nach den Vorstellungen der Bauherren galt es, eine zukunftsfähige Wärmeversorgung für das gut gedämmte Mehrfamilienhaus zu entwickeln und gleichzeitig in allen Wohnungen ganzjährig ein angenehmes sowie komfortables Temperaturniveau zu gewährleisten.
Welche Lösung wurde für das Mehrfamilienhaus gewählt?
Wärmepumpen-KaskadeEcodan Luft-/Wasser-Wärmepumpen als Dreier-Kaskade
Das Wärmeversorgungskonzept und die Anlagentechnik in diesem klimaneutralen Mehrfamilienhaus stammt vom TGA-Fachplaner und Energieeffizienzexperten für Wohn- und Nichtwohngebäude (DENA) Klaus Schierenbeck. Da ein geothermisches System aus unterschiedlichen Gründen nicht in Betracht kam, überzeugte der Berater Bauherrin und Bauherr von einem Luft/Wasser-Wärmepumpensystem mit Inverter-Technologie als Dreier-Kaskade mit Frischwasserstationen für jede Wohneinheit. Für eine Luft-/Wasser-Wärmepumpe sprach aufgrund der dichten, innerstädtischen Bebauung auch, dass die Wärmequelle Luft den geringsten baulichen Aufwand von allen Wärmepumpenlösungen erforderte. Als Energiequelle entziehen Luft/Wasser-Wärmepumpen die in der Umgebungsluft enthaltene (latente) Wärme.
Zukunftsfähige, regenerative Wärmeversorgung
Die Energiequelle Außenluft gilt zu 100 % als Umweltwärme, wodurch ein monovalent und regenerativ arbeitendes System eingesetzt werden konnte, das auf fossile Brennstoffe verzichtet. Die Wärmeverteilung erfolgt in dem Mehrfamilienhaus durch Fußbodenheizungen in jeder Wohneinheit, die über ein dynamisches Ventil für den automatischen hydraulischen Abgleich voreingestellt werden. Als Niedertemperaturheizung eignet sich die Fußbodenheizung hervorragend für die Kombination mit Luft/Wasser-Wärmepumpen, da die geringe Vorlauftemperatur einen positiven Einfluss auf den Wirkungsgrad der Anlage hat.
Energiesparende, umweltschonende Gebäudeenergietechnik
Zur umweltfreundlichen und energieeffizienten Raumwärme- und Trinkwarmwasserversorgung kommen drei Ecodan Luft/Wasser-Wärmepumpen mit Zubadan Inverter-Technologie und insgesamt 33,6 kW Wärmeleistung des Herstellers Mitsubishi Electric zum Einsatz, die als Dreier-Kaskade auf dem Dach des Gebäudes installiert wurden. Jedes der drei Ecodan Geräte verfügt über 11,2 kW Wärmeleistung. Damit deckt die Wärmepumpen-Kaskade die Heizlast für das Gebäude problemlos ab und kann gleichzeitig genügend Wärme für die Trinkwarmwasser-Bereitung zur Verfügung stellen.
„Wir haben uns auch für die Wärmepumpentechnologie entschieden, um zu zeigen, dass man damit ohne fossile Energieträger ein Gebäude sehr wirtschaftlich beheizen kann. Und unsere Mieter finden das sehr attraktiv“, erläutert hierzu Jürgen Steinbach.
Eine Kaskadenregelung mit Auto-Adaptfunktion optimiert bei den Ecodan-Geräten das Betriebsverhalten und sucht sich automatisch den jeweils besten Betriebspunkt für die Anlage. Außerdem bietet die Kaskade eine Redundanzfunktion bei der Wartung von Einzelgeräten und führt so zu einer erhöhten Betriebssicherheit.
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Die Kaskadierung der Wärmepumpen bietet mehrere Vorteile gegenüber einem einzelnen Gerät mit entsprechend großer Leistung. Der Betrieb im sehr großen Modulationsbereich einer Kaskade ist wesentlich effizienter, als nur ein Modul in Volllast zu fahren. Denn so können die Einheiten gleichzeitig im Teillastbetrieb arbeiten.
Kosteneffiziente und betriebssichere Wärmetechnik – auch bei Außentemperaturen von bis zu - 28 °C
Ein besonderes Merkmal der hier verwendeten Heiztechnik ist, dass die Wärmepumpen über die Zubadan Inverter-Technologie verfügen. Das patentierte Einspritzverfahren optimiert die verfügbare Heizleistung. Das heißt, die Wärmepumpen können auch bei sehr niedrigen Außentemperaturen, von bis zu - 15 °C, noch 100 Prozent ihrer Heizleistung erbringen. Gleichzeitig erweitert sich der untere Einsatzbereich auf bis zu - 28 °C Außentemperatur. Damit ist es möglich, auch bei tiefen Außentemperaturen auf Unterstützung eines elektrischen Heizstabes oder einen zusätzlichen Wärmeerzeuger zu verzichten.
Für den taktreduzierten Betrieb wurden zwei Speicher in das Anlagenkonzept eingebunden. Ein Pufferspeicher, speichert die Wärme auf Abruf und stellt die erforderliche Energie für die Abtauung der Außenmodule im Winter bereit. Dies dient der Überbrückung von Sperrzeiten des Stromversorgers, um jederzeit genügend Wärme zur Verfügung zu stellen. Der zweite Speicher ist ein 800-Liter Schichtenpufferspeicher zur Trinkwarmwasserbereitung für die acht Wohneinheiten. Dieser hält bei einer Brauchwassertemperatur von 53 °C ausreichend Wärme für die Trinkwasserbereitung vor. Zur Versorgung verfügt jede Wohneinheit über eine Frischwasserstation, die parallel zur Heizungsverteilung die Trinkwarmwasserdistribution übernimmt.
Das Funktionsprinzip der Luft/Wasser-Wärmepumpen ist denkbar einfach: Um die in der Außenluft enthaltene Energie zu nutzen, wird die von den Wärmepumpen aufgenommene Umweltwärme auf ein im geschlossenen Kreislauf zirkulierendes Kältemittel übertragen. Im Kältemittelverdichter wird der Druck erhöht, das Temperaturniveau steigt an. Die Maschinen auf dem Dach sind über die Kältemittelleitungen durchs Gebäude verbunden mit dem Wärmeübertrager. Für jede Außeneinheit steht ein Hydromodul im Technikraum im Keller des Wohnhauses zur Verfügung. Hier erfolgt der Energieaustausch vom Kältemittel auf das Heizungswasser. Dies ist eine unkomplizierte Art, die Heiz- und Wärmepumpenkreisläufe hydraulisch voneinander zu entkoppeln und gleichzeitig einen konstanten Kältemittelvolumenstrom zu gewährleisten.
Luft/Luft-Wärmepumpen-Lösung für das Mehrfamilienhaus
Luft/Luft-SystemAngenehme und komfortable Temperaturen in Sommer und Winter
Eine sehr moderne Lösung präsentiert sich in der obersten Wohnung. Sie verfügt als eine Art Penthouse über großzügige Fensterflächen und hat auf der Südseite große Balkone. Das kann in den warmen Jahreszeiten zu relativ hohen Wärmelasten führen. Um diese abzuführen und dadurch den Wohnkomfort deutlich zu erhöhen, ist diese Wohneinheit zusätzlich mit einem Klimasystem aus der M-Serie und vier Innengeräten vom Typ MSZ-EF von Mitsubishi Electric ausgestattet. Die Wohnung kann aber im Sommer nicht nur gekühlt werden, sondern an kälteren Tagen kann die Anlage als Luft/Luft-Wärmepumpensystem auch zum Heizen genutzt werden. Eigentümer Jürgen Steinbach spart auf diese Weise zusätzlich Energie und Kosten, denn Klimaanlagen der M-Serie sind ebenfalls sehr energieeffizient.
Als besonderen Komfort wird dies im Arbeitszimmer während der Homeoffice-Tage wahrgenommen, wo jederzeit die Möglichkeit besteht, bei Bedarf kurzfristig zu kühlen oder zu heizen, ohne gleich die Fußbodenheizung aktivieren zu müssen. Von den vier Wandgeräten befinden sich je eines im Schlaf- und Arbeitszimmer sowie zwei im Wohn- Essbereich. Die Klimageräte der M-Serie von Mitsubishi Electric sind in kleinen bis mittelgroßen Räumen die ideale Wahl für mehr Wohnkomfort. Das schlanke Design und die gewählte Modellfarbe „glänzendes Weiß“ ermöglichten eine harmonische Integration in das Raumbild. Die EF-Geräte sind zudem im Betrieb äußerst leise, weil sie über einen Sleep-Modus verfügen, was beispielsweise im Schlafzimmer sehr wichtig sein kann.
Die Steuerung erfolgt ebenfalls sehr komfortabel. Neben den Raumthermostaten für die Fußbodenheizung und den schnurlosen Funkfernbedienungen für die Klimaanlage, können sowohl die Heizung als auch die Klimainnengeräte mittels eines WIFI-Adapters bequem über eine Tablet- oder Handy-App bedient werden. „Das ist ein Riesenkomfort-Vorteil, den man früher mit den normalen Heizungen und Kühlungen ja gar nicht hatte. Das lässt sich mit Mitsubishi Electric alles sehr gut realisieren“, so Steinbach abschließend.
Split-Klimaanlagen entsprechen technisch gesehen dem Aufbau einer Luft/Luft-Wärmepumpe. Durch die Auswahl des Funktionsmodus kann das Split-Gerät von der Funktion Klimatisieren auf die Funktion Heizen umschalten. In der Wärmepumpe zirkuliert ein Kältemittel, das im Falle der Luft/Luft-Wärmepumpe der Außenluft Wärme entzieht und dabei verdampft. Das dampfförmige Kältemittel wird in einem mit Strom betriebenen Verdichter verdichtet. Dadurch erhöht sich die Temperatur so weit, dass die Wärme über einen Wärmetauscher an die Raumluft abgegeben wird. Das Kältemittel wird durch die Wärmeabgabe wieder flüssig, über ein Expansionsventil auf niedrigeren Druck entspannt und der Kreislauf beginnt von vorne. Im Kühlmodus funktioniert dieser Kreislauf genau umgekehrt – Wärme wird den Räumen entzogen und nach außen abgegeben.
Klimaanlagen / Luft/Luft-Wärmepumpen
Mitsubishi Electric M-Serie
M-Serie
Effizienz und smart
Unsere mehrfach ausgezeichnete M-Serie bietet alle Vorteile moderner Klimaanlagen bzw. Luft/Luft-Wärmepumpen: mit SCOP-Werten bis zu 5,2 und Energieeffizienzklassen bis zu A+++ ein Höchstmaß an Energieeffizienz, effektivste Filtertechnik, smarte Steuerung per MELCloud-App, flüsterleiser Betrieb und innovativem 3D i-see Sensor für die smarte Luftstromsteuerung.
Premium Design-Wandgeräte
MSZ-EF (1,8 - 5 kW)
Diamond Wandgeräte
MSZ-LN (1,8 - 6,1 kW)
Diamond Wandgeräte
MSZ-LN (1,8 - 6,1 kW)
Truhengeräte
MFZ-KT (2,5 - 6,1 kW)
1-Wege-Deckenkassetten
MLZ-KP (2,5 - 5 kW)
Standard Wandgeräte
MSZ-AP (6,1 - 7,1 kW)
Wandgeräte
MSZ-AY (1,5 - 5 kW)
Multi Split Anschlussboxen
PAC-MMK für R32
Wandgeräte
MSZ-FT (2,5 - 5 kW)
Multisplit-Inverter
MXZ (5,3 - 8,3 kW)
Kanaleinbaugeräte
SEZ-M (2,5 - 7,1 kW)
Truheneinbaugeräte
SFZ-M (2,5 - 7,1 kW)
Truhengeräte
MFZ-KW (2,5 - 6,1 kW)
Multisplit-Inverter
PUMY-P (12,5 - 15,5 kW)
Multisplit-Inverter
MXZ (8,3 - 12 kW)
Wandgeräte
MSZ-RW (2,5 - 5 kW)
Multisplit-Inverter
PUMY-SP (12,5 - 15,5 kW)
Multisplit-Inverter
MXZ (3,3 - 8 kW)
IT RAC System
MUSY-TP (3,5 - 5 kW)
4-Wege-Deckenkassetten
SLZ-M (1,5 - 5,7 kW)Die wichtigsten Punkte
Zusammenfassung- Das Mehrfamilienhaus im angesagten Bremer „Viertel“ spiegelt in vielerlei Hinsicht den neusten Stand der Technik und des Wohnkomforts wider.
- Als modernes Mehrfamilienhaus verfügt es über eine besonders energiesparende Gebäudeenergietechnik.
- Diese ermöglicht eine kostenorientierte und zugleich betriebssichere Wärmeversorgung und gewährleistet in allen Wohnungen ganzjährig angenehme und komfortable Temperaturen.
- Zum Einsatz kommt ein Ecodan Luft/Wasser-Wärmepumpen-System von Mitsubishi Electric als Dreierkaskade, das dank seiner innovativen Zubadan Inverter-Technologie auch bei tiefsten Außentemperaturen für behagliche Raumwärme und Warmwasser in allen acht Wohneinheiten sorgt.
- Zusätzlich wurde in der Loftwohnung eine Klimaanlagen-Lösung der M-Serie von Mitsubishi Electric installiert, mit der die Räume im Sommer gekühlt werden können und die bei schnellem Aufheizbedarf auch zum Heizen genutzt werden kann.
