Hybride und dezentrale Lösungen für die Sanierung mit Wärmepumpen

Auf der ISH 2023 in Frankfurt zeigte Remeha eine hybride Kombination aus Großwärmepumpe und wasserstofffähigem Spitzenlastkessel. In einem vorinstallierten Container ist die Großwärmepumpe (20 kW) eingebaut, die ab dem 3. Quartal dieses Jahres auf den deutschen Markt kommt (Bild 1). In Kombination mit dem Nachfolger des Gas-Brennwertkessels »Quinta Ace«, einem Speicher sowie zugehörigen Hydraulikkomponenten entsteht so eine komplett vormontierte Wärmezentrale. Das spart Arbeitszeit und Kosten bei der Einbringung, reduziert das Fehlerpotenzial bei der Installation und sorgt für Planungssicherheit bei Planern und Projektieren.

Der »Quinta«-Nachfolger lässt sich per Umrüstkit 100 % H2-kompatibel machen und wird damit leicht anzupassen sein, wenn grüner Wasserstoff in ausreichenden Mengen vorhanden ist. Der Container kann am Boden oder auf dem Dach platziert werden und ist erweiterbar um Photovoltaik, Elek­trolyseure und andere Energiequellen. Er verfügt über einen CHVAC-Regler (Commercial Heating Ventilation Aircondition Cooling), also einen Hybridregler, der alle angeschlossenen Komponenten steuert.

Insgesamt gibt es Schnittstellen für bis zu zehn Wärmeerzeuger. Diese Ausstattung ermöglicht es dem Betreiber, eine stufenweise Aufrüstung nach dem Baukastenprinzip vorzunehmen und so zur oftmals angestrebten Autarkie zu gelangen.

Neues Kältemittel und hybridfähig

Mit der »BLW Mono.1« stellte Brötje eine neue Luft/Wasser-Wärmepumpe vor, die den direkten Sprung von der alten Heizwerttherme zur unabhängig arbeitenden Luft-/Wasser-Wärmepumpe ermöglicht (Bild 2).

Mit 70 °C Vorlauftemperatur lässt sich das Aggregat in vielen älteren Gebäuden als alleiniger Wärmeerzeuger betreiben. Dank neuartiger Technologien soll das Gerät leise arbeiten. Als Kältemittel kommt R290 zum Einsatz, ein natürliches und preiswertes Gas, das frei von PFAS ist.

Mit einem Treibhauspotenzial (GWP) von unter 3 ist es klimaschonender als herkömmliche Alternativen und zukunftssicher im Hinblick auf Förderprogramme. Durch die Monoblock-Bauweise können auch Fachhandwerker ohne Kälteschein die Installa­tion vornehmen.

Die Außeneinheit in modernem Anthrazit misst 1280 mm x 875 mm x 550 mm (B/H/T) in den Leistungsstufen 6 kW und 9 kW bzw. 1280 mm x 1750 mm x 550 mm in den Varianten mit 12 kW und 16 kW. Flexible Vor- und Rücklaufleitungen lassen sich zur Wandaufstellung nach hinten führen. Für eine freie Platzierung im Garten können sie bodenseitig ausgerichtet werden, der Geräterücken lässt sich dann mit einem dezenten Abdeckungsgitter versehen.

Die Inneneinheit mit 45 mm x 79 mm x 40 mm (B/H/T) sowie die Fernsteuerung IDA bieten Zugriff auf das systemübergreifende Regelungssystem IWR.

Die »BLW Mono.1 fit« verfügt über SG-Ready-Standard. Zudem eignet sie sich zum Einbau in Hybridanlagen mit Umschaltung, zum Beispiel in Kombination mit einem Gas-Brennwertelement, Solaranlage, Power-to-Heat-System und Pufferspeicher. Produktschulungen und Zertifizierungen zum Sachkundigen für Wärmepumpensysteme nach VDI 4645 sind im bundesweiten Trainingsnetzwerk von Brötje buchbar.

Hybrid und kaskadierbar

Mit dem System C stellt Dimplex eine Lösung für Projekte mit hohem Leistungsbedarf vor. Die Systemreihe wird zunächst mit zwei Luft/Wasser-Wärmepumpen mit 33 kW und 60 kW eingeführt (Bild 3).

Ergänzt wird das Angebot mit Serviceangeboten, Steuerung, variabler Kaskadierbarkeit und der zugehörigen Planungsleistung sowie kundenindividuellen Hydrauliklösungen. Die Wärmepumpen sind mit dem natürlichen und zukunftssicheren Kältemittel R290 ausgestattet und eignen sich für verschiedene Anwendungen. Es können neben Retail-Anwendungen, Mehrfamilienhäusern, Gewerbeobjekte auch Gebäudenetze und Quartiere mit dem System C betrieben werden – sowohl im Neubau als auch im Bestand.

Vernetzt und steuerbar lässt sich das System in sämtlichen Konfigurationen an die zentrale Gebäudeleittechnik anbinden und ist kompatibel zu allen Gebäudeleitsystemen. Die Einbindung über Bussysteme erlaubt ein Monitoring durch die Gebäudeleittechnik und eine daraus resultierende kontinuierliche Systemoptimierung. Der Vorteil für den Systembetreiber: die Möglichkeit für automatisierte und standardisierte Anlagenreports – so sind die Anlagenparameter stets im Blick und es kann bei Bedarf reagiert werden.

Reversibel kann das Wärmepumpensystem C miteinander in bis zu 14-facher Ausführung von 33 kW bis 500 kW kaskadiert werden. In Einzelfällen sind auch höhere Leistungen möglich. Die Steuerung des Systems übernimmt ein Master-Regler (Bild 4). Hierbei ist eine Trennung der Heiz-, Kühl- und Warmwasserbereitungsfunktion sowie eine Kombination mit allen anderen Wärmepumpen von Dimplex im System möglich und dies über alle Wärmequellen hinweg.

Auf Wunsch kann im Vorfeld auch die benötigte Hydraulik geplant und bereitgestellt werden, beispielsweis für die Anbindung an ein bestehendes Gebäude oder in einem Gebäudenetz. Die daraus resultierende Plug-and-Play-Lösung soll die Planungssicherheit erhöhen. Die Warmwasserbereitung kann dabei entweder durch Übergabestationen erfolgen oder im System mit dem Durchflussmengensensor »DFM 1988-1« betrieben werden. Das »DFM 1988-1«-System erlaubt eine Absenkung der benötigten Vorlauftemperaturen. Es lassen sich auch solare oder fossile Wärmeerzeuger in das System einbinden.

Regler für Hybridheizungen

Auch wenn moderne Wärmepumpen durchaus in der Lage sind, auch ungedämmte Bestandsgebäude sicher mit Wärme zu versorgen, geht man davon aus, dass Hybridsysteme in großem Umfang realisiert werden, um die 65-%-Regel beim GEG zu erfüllen. Der verbleibende Gas- oder Ölkessel übernimmt hier die Spitzenlastfunktion und vermeidet so das Zuschalten des Elektroheizstabes der Wärmepumpe. Die Effizienz einer hybriden Heizungsanlage hängt maßgeblich von ihrer Regelung ab. Sind alle Komponenten des Heizungsverbunds aufeinander abgestimmt, ermöglicht dies die übergreifende Regelung des gesamten Hybridsystems. Bei Gebäuden mit hohen Vorlauftemperaturen können Kombinationen aus Wärmepumpe und Öl-/Gas-Brennwertkessel einen hohen Komfort bei optimierter Wirtschaftlichkeit bieten. Ziel ist der optimale Einsatz beider Energieformen. Die Wärmepumpe kann bei optimalem COP und das Brennwertgerät mit optimalem Wirkungsgrad arbeiten. Die Regelungsfunktion »Optienergy« von Bosch macht sich diese Wirkweise zu Nutze.

Der Hybrid-Manager »MH 200-1« ist die Zentrale des Systems (Bild 5). Mithilfe des »MH 200-1« berücksichtigt »Optienergy« unter anderem Fühlertemperaturen, Temperaturanforderungen des jeweiligen Heizsystems, die Warmwasseraufbereitung, die Außentemperatur und den Betriebszustand der Wärmepumpe. Anhand zuvor eingestellter Kundenpräferenzen zu Komfort und Energiepreis berechnet »Optinergy« anschließend den optimalen Betriebspunkt der jeweiligen Wärmeträger. »Optienergy« sorgt dabei entweder für die kosten- oder die umweltoptimierte Regelung der hybriden Heizungsanlage. Als Teil des modularen Regelungssystems unterstützt das Bedienfeld »UI 800 Optienergy« bei der Analyse aktueller Strom- und Gaspreise und entscheidet anhand dieser, welcher Wärmeerzeuger günstiger ist. Lautet der Nutzerwunsch hingegen, in erster Linie CO₂ einzusparen, berücksichtigt »Optinergy« dies in der Regelung des Heizverbunds, und die regenerative Heizquelle kommt bevorzugt zum Einsatz. Ein Betrieb ohne zusätzlichen Pufferspeicher ist möglich.

Wohnungsstation als Problemlöser

Die Wohnungsstation »WS-4LC Plus« von Stiebel Eltron soll die zentrale Wärmeerzeugung durch eine Wärmepumpe mit einer dezentralen Trinkwarmwasserbereitung ohne Überprüfungspflicht nach Trinkwasserverordnung (TrinkwV) kombinieren (Bild 6). So kann Warmwasserkomfort eines zentralen Wärmeerzeugers mit der hygienischen Sicherheit von dezentralen Warmwasserbereitungssystemen vereint werden. Die Erwärmung des Trinkwarmwassers per Platten-Wärmeübertrager aus Edelstahl erfolgt dezentral in der jeweiligen Wohneinheit. Die Betriebssicherheit sollen die hochwertigen eingesetzten Materialien sowie die reduzierte Anzahl beweglicher Teile in der Wohnungsstation gewährleisten.

Die Verbrauchserfassung und -abrechnung durch integrierte Kaltwasser und Wärmemengenzähler erfolgt wohnungsgenau und damit transparent für Mieter und Vermieter.

Im Sommer kommen Bewohner außerdem in den Genuss der Kühlfunktion des Systems, dazu ist die Wohnungsstation mit einem ungemischten, speziell gedämmten Heizkreis für einen Niedertemperatur- beziehungsweise Kühlkreis ausgestattet sowie einer integrierten Taupunktüberwachung. Die Einbautiefe der Wohnungsstation liegt bei 117 mm.

Warmwasser-Wärmepumpe für Wohnung und Etage

Mit der Warmwasser-Wärmepumpe »Fluostor« erweitert Vaillant sein Angebot an Erneuerbare-Energien-Systemen für Mehrfamilienhäuser. Die Wärmepumpe arbeitet auf Basis des natürlichen Kältemittels R290. Das hier eingesetzte Kältemittel gilt aufgrund seines niedrigen Treibhauspotenzials als umweltfreundlich und ermöglicht hohe Vorlauftemperaturen. Dadurch sorgen die »Fluostor«-Wärmepumpen für den gewünschten Warmwasserkomfort.

Durch die Nutzung der Wärme des zentralen Heizkreislaufes müssen für die Trinkwassererwärmung keine weiteren Wärmequellen auf der Etage erschlossen werden. Mit 150 l Fassungsvermögen kann die Wärmepumpe wandhängend in Wohnungen oder auf der Etage von Mehrfamilienhäusern verbaut werden.