Geld sparen und Klima schützen durch Wärmepumpen

Dabei baute die Heiz-Geschichte der Krügers im Ruhrgebiet eigentlich seit jeher auf Kohle auf: Rund 30 Jahre war Günter Krüger im Bergbau tätig, geheizt wurde – selbstredend – mit Kohle aus der Zeche. Doch in Zeiten des Strukturwandels, entschloss sich auch Günter Krüger, sein als Energiesparhaus errichtetes Einfamilienhaus in Reken energetisch und nachhaltig zu modernisieren. Das war vor gut drei Jahren. Seitdem spielen Schornsteinfegertermine, Kohlenstaub im Keller und Aschewolken am Mülleimer bei den Krügers keine Rolle mehr.

Die Wärme kommt nun von einer Sole-Wasser Wärmepumpe der Firma Waterkotte, die über Erdsonden die Energie des Untergrundes aufnimmt. Über eine Solarthermie-Anlage wird das Sondenwasser auch im Winter aufgeheizt und über einen Quellenspeicher bereitgestellt. Außerdem ist auf dem Dach des Hauses eine Photovoltaikanlage installiert. Bei der Planung und Installation wurde Günther Krüger von seinem Bruder, einem gelernten Heizungsmonteur, unterstützt. Mit einer Heizleistung von 10,5 kW und einer Jahresarbeitszahl von über 5 läuft dieses System effizient. Und durch den Umstieg von der Kohlenheizung auf Wärmepumpe spart Familie Krüger im Jahr rund 994 Euro Betriebskosten – zurück zur Kohle möchte hier niemand mehr.

Erdwärme statt Erdöl

Die Abkehr von fossilen Brennstoffen war auch die Motivation von Carina und Marcel Schwaf, um in ihrem Garten ein tiefes Locht buddeln zu lassen. Nachdem das Haus samt Heizung aus dem 1960er Jahren saniert werden musste, entschieden sich die Schwafs für eine Wärmepumpe, die eine Heizleistung von 5,8 kW bietet. »Mit Öl zu heizen ist für uns nicht mehr sinnvoll. Mit der neuen Wärmepumpe sind wir unabhängig vom fossilen Rohstoffmarkt und haben unseren CO₂-Fußabdruck drastisch reduziert«, freut sich Carina Schwaf. Das erdgekoppelte System von Stiebel Eltron mit Erdsonde in 110 m Tiefe ist dabei keinen großen Temperaturschwankungen ausgesetzt: Ab einer Tiefe von 10 m ist die Temperatur das ganze Jahr über nahezu konstant bei rund 10 °C. Die Erdwärmesonde ist so insbesondere im Winter bei tiefen Temperaturen gut für den monovalenten Betrieb (ohne Heizstab) geeignet. Das Verteilsystem im Haus verbreitet die Wärme über eine Fußbodenheizung gleichmäßig in allen Räumen der insgesamt 140 m².

Flächenkollektoren brauchen (sehr viel) Platz

Deutlich mehr Quadratmeter hat der ehemalige landwirtschaftliche Hof von Heinz Kuhlmann und seiner Familie im Süden von Münster. Er besteht aus einem Neubau sowie dem ausgebauten Hauptgebäude mit zwei Wohneinheiten, die früher zur Unterbringung der Kühe dienten. Nach der Modernisierung des Hauptgebäudes folgte im Jahr 2020 der Umbau des alten Speichers. Heute laufen auf dem Hof mehrere Sole-Wasser-Wärmepumpen von Weishaupt, die zu jeder Jahreszeit für ein angenehmes Wohnklima sorgen. Die Wärmeverteilung läuft über Fußbodenheizungen.

Dafür wird die Erdenergie wird über Flächenkollektoren aufgenommen und abgeführt. Die Erdkollektoren hat die Familie ohne fremde Hilfe selbst verlegt: »Wir haben uns gedacht, wenn wir schon so ein altehrwürdiges Gebäude mit viel Geschichte fit für die Zukunft machen, dann soll‘s auch klimaschonend sein«, sagt Heinz Kuhlmann, und erinnert sich daran, dass man damals kaum über die Aushubkante schauen konnte, wenn man in der Grube für die Wärmetauscherrohre stand. Hier kam dem ehemaligen Landwirt zugute, dass er genügend Platz für flächig verlegte Erdwärmekollektoren und die Menschen mit den nötigen Baumaschinen an der Hand hatte. Der Umbau des Speichers war der Schlussstein für die energetische Sanierung – seit 2020 kommen vier Sole-Wasser-Wärmepumpen mit Einzelspeicher und Photovoltaik zum Einsatz.

Teamwork bei Wärmepumpe und PV-Anlage

Wärmepumpen und PV-Anlagen sind sozusagen ein Dreamteam: 30 % bis 50 % des benötigten Stroms für den Betrieb der Wärmepumpe können mit einer eigenen Photovoltaikanlage selbst produziert und direkt genutzt werden. Deshalb hat die Familie Borlik ihr Reihenendhaus in Freckenhorst mit einer solchen Kombination aus erneuerbaren Technologien ausgestattet. Das 2008 gekaufte Haus wurde und innerhalb der darauffolgenden zehn Jahre auf einen energetisch verbesserten Stand gebracht. Im Zuge dessen wurde auch die Heizungsanlage erneuert. Der Bauherr nahm für die Realisierung des Projekts die BAFA-Förderung in Anspruch und bekam 35 % der Investitionskosten erstattet.

Die Luft-Wasser-Wärmepumpe mit einer Heizlast von 12,8 kW von Glen Dimplex ist mit der Photovoltaikanlage gekoppelt. So kann der vom Dach gewonnene Strom direkt für die Heizung genutzt werden. Dieses »Power to Heat«-Prinzip ist besonders effizient, da Wärmepumpen durch die Nutzung regenerativer Umweltwärme mit einer Einheit Strom als Antriebsenergie 3 bis 4 Einheiten Wärme erzeugen.

Die Anbindung des Außenteils der Wärmepumpe war ohne zusätzliche bauliche Maßnahmen über die Luftansaugung des alten Kessels möglich. Die 160 m² werden über eine in den Estrich eingefräste Fußbodenheizung gleichmäßig temperiert. »Mit der Kombination aus Wärmepumpe und PV sparen wir im Jahr ca. 3.360 kg CO₂. Wir sind froh, dass wir so mit unserem Haus einen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten«, sagt Herr Borlik.

Unabhängiges Nullenergiehaus

Der Umweltaspekt war auch für Theo Schwarte ausschlaggebend, um sein Mehrfamilienhaus in Ahaus vor über zehn Jahren umweltschonend und energieautark zu bauen. Aktuell leben hier zwölf Personen auf insgesamt 650 m². Optimal ausgerichtete Dachflächen werden durch Photovoltaikplatten zur Stromproduktion und mit Solarkollektoren zur Gewinnung von Solarenergie für Heizung und Warmwasser genutzt. Dank guter Isolierung (KW 55) und durch die Erstellung der Gebäude mit nach Süden ausgerichteten Hauptfensterfronten kommt die ebenfalls installierte Wärmepumpe nur noch bei sehr kaltem Wetter und bei bedecktem Himmel zum Einsatz und benötigt entsprechend wenig Strom.

Mit der Sole-Wasser-Wärmepumpe »WPF 27« von Stiebel Eltron, die eine Heizleistung von 29,69 kW erzielt, wird solare Energie aus dem Boden gefördert (Bohrtiefe 100 m), durch Verdichtung auf die gewünschte Temperatur gebracht und dem Heizkreislauf zugeführt. Dieser Energiebedarf wird durch die Photovoltaikanlage ausgeglichen. So wurde im Zusammenspiel von Solarkollektoren, Photovoltaikanlagen und Wärmepumpen die Basis für dieses Nullenergiehaus gesetzt. »Die Investition lohnt sich. Es ist eine hochwertige Immobilie entstanden, von der auch noch die kommenden Generationen profitieren«, freut sich Theo Schwarte.

Wärmepumpen auch zum Nachrüsten im Altbau

Nachhaltigkeit ist gleichfalls ein großes Thema im nicht weit entfernt gelegenen 90 Jahre alten roten Klinkerbau von Dr. Klaus Strömer. Damit es sich nochmal mindestens 90 Jahre gut in seinem Haus leben lässt, hat der Eigentümer den Umstieg vom fossil betriebenen Ölkessel zur umweltfreundlichen Wärmepumpe gewagt, was auch dank der staatlichen Förderung realisiert werden konnte. Der alte Ölkessel mit 70 kW wurde durch ein System ersetzt, das auf erneuerbaren Energien basiert: Die neue Luft-Wasser-Wärmepumpe von Brötje mit einer Heizlast von 54 kW sorgt dafür, dass zwei Arztpraxen, ein Zwei-Personen-Haushalt und ein Schwimmbad angenehm temperiert sind. Unterstützt wird das System zur Spitzenlastabfederung von einem Gasbrennwertkessel.

Damit sich die Wärme überall gut verteilt, wurden Flächenheizungen mit ausreichend großen Heizkörpern kombiniert. Wärmepumpen eigenen sich gut für den Einsatz im Altbau. Die Möglichkeit der Kombination der Wärmepumpen mit Brennwertkesseln zu so genannten Hybridsystemen machen es auch für Gebäude ohne aufwendige Dämmung möglich, den Umstieg hin zur grünen Wärme zu realisieren. »Wir sind sehr zufrieden mit der Entscheidung, von Öl auf ein hybrides System mit Wärmepumpe umzusteigen. So nutzen wir die kostenlose Umweltwärme und können vermutlich in naher Zukunft leichter auf ein komplett erneuerbares System umsteigen«, sagt Hausbesitzer Dr. Klaus Strömer.

Leiser Betrieb für eine gute Nachbarschaft

Ihren alten Ölkessel ausrangiert hat auch die Familie Gerlach in Greven. Nachdem im 1969 erbauten Einfamilienhaus mit 220 m² bereits eine Fußbodenheizung nachgerüstet wurde, folgte kürzlich die Installation einer Luft-Wasser-Wärmepumpe von Nibe. Die eingesetzte Modernisierungs-Wärmepumpe ist für eine Gebäudeheizlast von bis zu 20 kW geeignet und versorgt die berechneten 14 kW Heizlast des Gebäudes inkl. Warmwasserbereitung. Früher wurden jährlich rund 3.800 Liter Öl verbrannt und somit ca. 12 t CO₂ in die Umwelt ausgestoßen. Dieser Ausstoß wird um mehr als 8 t reduziert, solange die Wärmepumpe mit normalen Strom (Strommix 480 g/kWh) betrieben wird. Bei Betrieb mit 100 % regenerativ erzeugtem Strom geht der CO₂-Ausstoß sogar gegen Null.

Die Wärmepumpe erzeugt auch bei einer niedrigen Außenlufttemperatur bis -25 °C, noch eine Ladetemperatur von bis zu 63 °C. Dadurch kann die benötigte Wärme für Heizung und Warmwasser jederzeit über den reinen Wärmepumpenbetrieb, auch ohne Unterstützung des Elektroheizstabes bereitgestellt werden. Letzterer dient lediglich als Notreserve, falls es mal noch kälter werden sollte. Für die Planung und Installation war der Meisterbetrieb KLN GmbH für Sanitär-, Heizungs- und Solarsysteme zuständig.

Normalerweise wird dieser Wärmepumpentyp im Freien vor einer Hauswand aufgestellt. Hier wurde sie unauffällig in eine Nische im Garten integriert und mit einem Dach überbaut. Um einen Luftkurzschluss zu vermeiden wurde darauf geachtet, dass ausreichend Luft im hinteren Bereich nachströmen kann. Dies erfolgt über einen großen Öffnungsspalt aus dem dahinter gelegenen, offenen Schuppen und seitlich offen gehaltenen Verkleidungselementen. Aufgrund der guten Nachbarschaft war dem Bauherrn besonders wichtig, dass der Geräuschpegel der Wärmepumpe gering ausfällt, und sie auch bei Volllast kaum zu hören ist.

Künstliche Frischluftzufuhr und Wärmerückgewinnung

Die Lautstärke war auch im Ghotel hotel & living Essen ein ausschlaggebender Faktor: Aufgrund der hohen Lautstärke im Außenbereich des Hotels, das direkt an Hauptbahnhof und Essener Innenstadt liegt, lassen sich die Fenster nicht öffnen. Dies machte eine künstliche Frischluftzufuhr über eine Lüftungsanlage notwendig. Die 174 Hotelzimmer sowie die Veranstaltungsräume werden daher mit einem Heiz- und Kühlsystem mit Wärmepumpen von Daikin (Leistung: 33,5 kW) temperiert. Das TGA-Konzept umfasst zwölf luftgekühlte Wärmepumpen mit Wärmerückgewinnung sowie zwei Lüftungsgeräte. Die Wärmepumpen sind auf dem Dach des Hotels platziert.

Um den Geräuschpegel im Inneren des Gebäudes niedrig zu halten, wurden insgesamt 175 Zwischendecken- und Wand-Lüftungssysteme verbaut. Dabei handelt es sich um Direktverdampfersysteme mit Drei-Leiter-Technologie. Da das System Wärme bei niedriger Verflüssigungstemperatur zurückgewinnen kann – es verfügt über separate Leitungen für flüssiges und gasförmiges Kältemittel – wird weniger Energie benötigt.

Beim Wärmepumpen-Pionier

Nach der BWP-Tour durchs Münsterland und den anschaulichen Beispielen für die gelungene Installation von Wärmepumpen in großen, kleinen, alten und neuen Gebäuden, führte die letzte Station der Pressefahrt 2021 ins Gewerbegebiet der Stadt Herne. Im Forschungs- und Entwicklungscenter der Firma Waterkotte werden nicht nur voll funktionsfähige Wärmepumpen mit Leistungen von 1 kW bis 1000 kW zu Vorführ- und Schulungszwecken ausgestellt. Sondern es wird auch an den Firmengründer Klemens Oskar Waterkotte erinnert, der unter den inzwischen 110 Mitarbeitern des Unternehmens als Pionier der Wärmepumenheizungstechnik gilt und bereits 1968 sein eigenes Haus mit Erdwärme beheizte. Und das bestimmt mit dem gleichen Enthusiasmus, wie ihn die heutigen Bauherren in Sachen Wärmepumpe haben.