Solar-Wärmepumpen-System mit Arbeitszahl 10,7

Zwei Jahre lang haben Forscher der Technischen Hochschule Deggendorf das Effizienzhaus Plus Schlagmann/BayWa in Raitenhaslach bei Burghausen vermessen. Vor Kurzem gaben die Projektpartner die Messergebnisse gemeinsam mit dem Planer des Hauses, dem Straubinger Solararchitekten Georg Dasch, bekannt. Neben dem positiven Fazit, dass das Einfamilienhaus in Ziegelbauweise die Kriterien an Effizienzhäuser Plus erfüllt, wurde auch ein Rekord aufgestellt: Im zweiten Jahr der Messung hat das Solar-Wärmepumpen-System eine Arbeitszahl von 10,7 erzielt. „Meines Wissens nach ist dies die höchste bisher erzielte Arbeitszahl eines Solarthermie-Wärmepumpen-Systems“, sagt Georg Dasch, 1. Vorsitzender des Sonnenhaus-Instituts, der auch das Technikkonzept entwickelt hat. Üblicherweise liegt die Jahresarbeitszahl von Luft-Wärmepumpen zwischen 2,5 und 3. Ein Ziel des Projekts war es zu beweisen, dass eine solarthermische Anlage die Effizienz von Wärmepumpen signifikant erhöhen kann.

Das Forschungsprojekt
Das Effizienzhaus Plus Schlagmann/BayWa ist eins von 35 Gebäuden, das nach den Kriterien der Forschungsinitiative „Zukunft Bau“ (www.forschungsinitiative.de) des Bundesbauministeriums errichtet und zwei Jahre lang wissenschaftlich begleitet wurde. Mit Blick auf die Akzeptanz im Markt entschieden sich die Projektpartner Schlagmann und BayWa (www.ehp-schlagmann-baywa.de) für ein Haus mit traditioneller Architektur, das von regionalen Handwerkern mit regionalen Baustoffen errichtet wurde. In dem Forschungsprojekt musste bewiesen werden, dass das Effizienzhaus Plus einen negativen Jahres-Primärenergiebedarf und einen ebensolchen Jahres-Endenergiebedarf hat. Anders gesagt: Das Gebäude muss mehr Energie bereitstellen als die Bewohner im Jahresverlauf benötigen. Die Auswertung der Erzeugungsdaten der Kombination aus Photovoltaik, Solarthermie und Wärmepumpe und der Verbrauchsdaten der Bewohner, einer dreiköpfigen Familie, haben dies nun bestätigt.

Ausgeklügeltes Bau- und Energiekonzept
Bei dem Effizienzhaus Plus kommen mehrere Merkmale eines Sonnenhauses nach dem Konzept des Sonnenhaus-Instituts (www.sonnenhaus-institut.de) zum Tragen: eine gute Dämmung zur Reduktion des Energiebedarfs sowie große Solarthermie- und Photovoltaikanlagen für die Eigenversorgung mit Solarenergie für Wärme, Strom und Mobilität.

Das Einfamilienhaus mit 176 m² Wohnfläche wurde als KfW-Effizienzhaus 40 in monolithischer Bauweise mit perlitgefüllten Ziegeln „Poroton-T7“ gebaut. Die Außenwände haben eine Wandstärke von 49 cm. Auf dem Süddach sind 51 m² thermische Solarkollektoren installiert. Sie speisen Wärme in einen GFK-Schichtenspeicher der Firma Ebitsch Energietechnik mit 48.000 l Speicherkapazität ein. Die Bauart des zweiteiligen Solarwärmespeichers ist außergewöhnlich: Er besteht aus zwei unterschiedlich großen Kammern, die mit einer innenliegenden Wärmepumpe zu einer Sequenz zusammengeschaltet werden können. Je nach Bedarf können auch nur kleine Bereiche des Speichers bewirtschaftet werden.

Auf dem Hausdach ist eine PV-Anlage mit 4,2 kW_p montiert, zusätzlich sind auf der Garage, auf zwei Dächer verteilt, Module mit 6,5 kW_p montiert. Die Ost-West-Ausrichtung der Garagendächer ist optimal auf die Eigenversorgung mit Solarstrom ausgerichtet. Die Anlage ist an einen Lithium-Ionen-Batteriespeicher mit 10,8 kWh Speicherkapazität gekoppelt. Nur Strom, der nicht direkt im Haus oder von dem Elektroauto verbraucht werden kann, wird in das öffentliche Netz eingespeist.

Solarwärme für die Wärmepumpe
Die Wärmepumpe wird ausschließlich durch den Wärmespeicher bzw. die Wärme aus den Kollektoren bedient. Im zweiten Jahr der Messung (Februar 2014 bis Januar 2015) lag der Wärmeverbrauch der Familie bei 12.045 kWh, der Stromverbrauch für die Wärmeerzeugung bei 1.126 kWh. Das ergibt die hohe Arbeitszahl von 10,7.

Vom Stromverbrauch für die Wärmeerzeugung lieferte die PV-Anlage noch rund ein Drittel. 743 kWh wurden aus dem Netz bezogen, damit erreicht die Arbeitszahl Wärmeerzeugung zu Netzstrombezug 16,2. Zu diesen hervorragenden Arbeitszahlen trägt auch das ausgeklügelte Steuerungskonzept für die Solar- und Heizungstechnik bei, welches Peter Hulin, Firma Pro-Sun-Energy, entwickelt hat.

„Das Projekt hat gezeigt, dass in den zwei Jahren eine solare Wärmeversorgung von 100 % mit dem Konzept möglich war“, fasst Georg Dasch die erfassten Messwerte zusammen. „Die Kombination von guter Baukonstruktion und effizienter Haustechnik ist die Lösung für sehr sparsame Häuser.“