Ein Konzept, zwei Wärmepumpen, drei Quellen

Zunehmend werden auch für größere Objekte Energiekonzepte abgefordert, die konsequent auf erneuerbaren Energien aufbauen sollen. Statt gewohnter bzw. konventionelle Lösungen sind dafür spezifische Anlagenlayouts notwendig. Ein fünfgeschossiges Leipziger Wohn- und Geschäftshaus (Nutzfläche: 794,3 m²; Heizwärmebedarf: 33,93 kWh/m²a) in Massivholzbauweise zeigt, wie aus einem umfassenden Systemangebot für Heizen, Kühlen und Brauchwarmwasserbereitung objektspezifisch ein hocheffizientes Anlagenkonzept auf Basis von Wärmepumpen und Solarthermie zugeschnitten werden kann.

Das von dem Architekten Dirk Stenzel entworfene „Holzhaus“ im Herzen des Stadtteils Leipzig-Lindenau spiegelt den ökologischen Anspruch der Baugemeinschaft „Z8“ perfekt wider. Nur die Bodenplatte, das Treppenhaus mit Fahrstuhlschacht und der überspannte Eingang zu den Geschäftsräumen im Erdgeschoss sind aus Beton. Von der Fassade bis zu den Geschossdecken ist der Baukörper ansonsten aus massivem Brettschichtholz errichtet. Wer so konsequent auf eine ressourcenschonende Bauweise achtet, erwartet logischerweise ein ebenso nachhaltiges Energiekonzept. Die Nutzung erneuerbarer Energien im Rahmen der Wärmeversorgung ist dabei selbstverständlich, der effiziente Einsatz gerade bei gemischter Nutzung allerdings nicht zwangsläufig.

Dass es aber geht, wenn Handwerks- und Planungskompetenz von Anfang an konzeptionell zusammengehen, sollten hier Installateur- und Heizungsbauermeister Daniel Kahlert und Dipl.-Ing. Jörg Geißler vom Ingenieurbüro für energieeffizientes Bauen und Wohnen in Leipzig (IEBW) mit Unterstützung des Wärmepumpen-Herstellers unter Beweis stellen: mit einem Wärmepumpentyp, aber gleich drei regenerativen Energiequellen, die als Gesamtsystem präzise auf das Bedarfsprofil abgestimmt sind.

Denn ungeachtet der Nutzung regenerativer Wärme: Nur ein effizientes Energiekonzept ist auch ein nachhaltiges Energiekonzept. Die Schwierigkeit, ein solches für das Wohn- und Geschäftshaus in Leipzig aufzusetzen, ergab sich aus den sehr unterschiedlichen Anforderungen für das Heizen, Kühlen und den Warmwasserbedarf der verschiedenen Bereiche.

Die Gewerbe- und Ausstellungsräume im Erdgeschoss sowie ersten Obergeschoss lassen beispielsweise durch große Fenster viel Tageslicht einfallen. Die Räume sind hoch und großflächig. Hier besteht tagsüber also, je nach Jahreszeit, entweder ein hoher Heiz- oder ein entsprechender Kühlbedarf. Der Brauchwarmwasserbedarf ist im Gewerbebereich hingegen zu vernachlässigen.

Anders sehen die Versorgungsansprüche in den vier Eigentumswohnungen der Etagen zwei bis fünf aus. Die notwendige Leistung zur Beheizung dieser Wohneinheiten ist deutlich geringer und wird vornehmlich in den Abendstunden abgerufen. Die Glasflächen wiederum sind im Vergleich zum Gewerbeteil zwar reduziert, aber dennoch großzügig. Somit ergibt sich auch im Wohnteil eine Kühllast. Eine entscheidende Rolle spielt hier jedoch vielmehr die komfortable Brauchwarmwasserbereitung.

Diese unterschiedlichen energetischen Anforderungsprofile mit einer Anlagentechnik abzudecken, würde sich nachteilig auf die Gesamteffizienz auswirken, waren sich Planer Geißler und Heizungsbauer Kahlert schnell einig. Doch auch bei einer getrennten Heizung und Kühlung für die Geschäfts- und Wohnräume war ein abgestimmter und kompatibler Systemverbund mit entsprechender Regelungstechnik erforderlich. Mit Vaillant wurde deswegen ein Hersteller gewählt, der nicht nur ein breites Produktspektrum zur Verfügung stellen kann, sondern zusätzlich durch konkrete Planungsunterstützung half, das Anlagenpotential möglichst weitgehend auszureizen.

Luftwärmepumpe kühlt aktiv, Erdwärmepumpe passiv

In Gebäuden, wo (Heiz-)Technik nicht viel Platz beanspruchen darf, wie in dem „Holzhaus“ an der geschäftigen Ecke Felsenkellerstraße/Zschochersche Straße in Leipzig, sind kompakte Wärmepumpen die ideale Lösung, um erneuerbare Energien einzusetzen. Für das ausgedehnte Ladenlokal liefert daher jetzt eine Luft/Wasser-Wärmepumpe die erforderliche Heizleistung. Im reversiblen Betrieb dient die Wärmepumpe außerdem der aktiven Kühlung. Den ausgesprochen geringen Warmwasserbedarf der Gewerbeeinheit deckt ein Elektro-Umlauf-Wasserheizer.

Die vier Wohnungen versorgt eine typgleiche Wärmepumpe mit Wärme – ideal für die Installation, denn die Montageschritte sind in weiten Teilen im Wesentlichen identisch. Allerdings wird hier die Umweltwärme nicht aus der Luft gewonnen, sondern dem Erdreich entzogen. Vier Erdsonden mit einer Bohrtiefe von je 90 Meter ins Felsgestein stellen über die Sole/ Wasser-Wärmepumpe 14 kW Heizleistung bereit. Gepuffert wird die Wärme in einem 1.500-Liter-Multifunktionsspeicher. Als weitere Wärmequelle beschickt eine 20 m² große Solarthermie-Anlage auf dem Dach den Multifunktionsspeicher. Der solare Deckungsgrad liegt insgesamt bei etwa 23 Prozent. Darüber hinaus sind wassergeführte Kaminöfen in jeder Wohnung installiert, die ebenfalls auf den Speicher aufgeschaltet sind.

Die Kühlfunktion der Wärmepumpe „flexoTHERM exclusive“ für die Wohnräume wird jedoch nicht aktiv über den Kompressor bereitgestellt, sondern passiv: Im Umkehrbetrieb führt die Sole/Wasser-Wärmepumpe die Wärmelast über die Flächenheizsysteme in die Erdsonden zurück. Das bringt mit vergleichsweise minimalem Energieeinsatz eine Temperaturreduzierung von etwa 4 bis 5 K in den Räumen.

Baulich die gleichen Wärmepumpen einzusetzen, aber den Betriebspunkt jeweils auf die exakten Nutzungsprofile der Gewerbe- und Wohneinheit hin zu optimieren, war also der Schlüssel für eine ebenso effiziente wie nachhaltige Wärme- und Kälteversorgung. Die Jahresarbeitszahl (JAZ) der Sole/Wasser-Wärmepumpe erreicht einen Wert von 4,81, die JAZ der Luft/Wasser-Wärmepumpe für die Gewerbeeinheit 4,8. „In einem Objekt mit gemischter Nutzung sind diese Werte ausgezeichnet“, bestätigt Vaillant-Verkaufsberater Hartmut Rokosch und ergänzt: „Effizienz ist bei der Nutzung erneuerbarer Energien in mehrfacher Hinsicht ein ausschlaggebender Faktor. Hohe Effizienz bedeutet schließlich kleiner dimensionierte Anlagen und damit geringere Investitionskosten. Außerdem reduziert sich der Anteil an Primärenergie am Energiebedarf – vielfach ein wichtiges Kriterium, um die lukrative BEG zu erhalten.“ Die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) forciert unter anderem die Installation von Wärmepumpen.

Fazit

Ein nachhaltiges Gebäude, ein effizientes Heiz- und Kühlkonzept, ein kompakter Technikraum, aber differenzierte Anlagentechnik im Systemverbund. Diese Erfolgsformel des innovativen Wohn- und Geschäftshauses in Leipzig lässt sich auf andere Objekte mit gemischter Nutzung übertragen. Denn die Zukunft gehört den erneuerbaren Energien. Mit kompetenter Planungsunterstützung von Seiten eines Systemlieferanten ist das für SHK-Fachhandwerker aber auch bei größeren Gebäuden auf jeden Fall zu leisten.