Flexible Lösung für Warmwasserbereitung im Geschosswohnungsbau

Ein Neubau mit 13 Wohnungen im niedersächsischen Holzminden dient als Vorzeigeprojekt in Sachen effiziente Haustechnik: Eine Wärmepumpe gewinnt Energie aus dem Grundwasser, Wohnungsstationen mit integriertem Durchlauferhitzer verteilen die Wärme an die Heizkreise und nutzen sie zur Warmwasserbereitung und Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung sorgen für gute Raumluftqualität.

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Ein Neubau mit 13 Wohnungen wird effizient und umweltfreundlich mit einer Kombination aus Wärmepumpe und Wohnungsstation mit Wärme versorgt. Bild: Stiebel Eltron
Ein Neubau mit 13 Wohnungen wird effizient und umweltfreundlich mit einer Kombination aus Wärmepumpe und Wohnungsstation mit Wärme versorgt. Bild: Stiebel Eltron

Dezentrale Trinkwassererwärmung

Bei der Planung der richtigen Haustechnik muss im Vorfeld geklärt werden, ob es einen Anschluss an ein Nah- oder Fernwärmenetz gibt oder ein eigener Heizwärmeerzeuger installiert werden soll. Fällt die Entscheidung für eine zentrale Heizungslösung, ist der Einsatz von Wohnungsstationen sowohl beim Neubau als auch in der Sanierung bestehender Bauten eine flexible Lösung für die Warmwasserbereitung. Neben dem Komfort für die Bewohner bieten sie auch Vorteile für Vermieter.

Wohnungsstationen werden in den einzelnen Wohneinheiten installiert und mit der Wärmeversorgung im zentralen Technikraum verbunden. Dabei ist es egal, ob die Wärme zentral selbst erzeugt wird – von einer Wärmepumpe oder einer fossilen Heizungsanlage beispielsweise – oder ob ein Fernwärmeanschluss vorliegt. Im Vergleich zur rein elektrischen dezentralen Warmwasserbereitung (Durchlauferhitzer, Kleinspeicher o. ä.), wird bei Verwendung von Wohnungsstationen die Wärme aus dem Heizungsvorlauf für die Warmwasserbereitung genutzt.

Mit einer dezentralen Trinkwarmwasserbereitung im Durchflussbetrieb für jede einzelne Wohnung entfällt in der Regel die Legionellen-Prüfpflicht gemäß der Trinkwasserverordnung. Damit sinken die Betriebs- und Wartungskosten. Die Nebenkostenabrechnung wird einfacher für Vermieter und nachvollziehbarer für Mieter.

Alle benötigten Komponenten, wie z. B. Heizkreisverteiler, Zirkulationspumpe oder Passstücke für den Kaltwasser- und Wärmemengenzähler, sind platzsparend in der Wohnungsstation vormontiert. Eingebaut werden die Geräte entweder in einem Aufputzgehäuse, oder – optisch noch unauffälliger – mittels eines Unterputzgehäuses in der Wand.

Wärmepumpe und Wohnungsstation als Gesamtsystem

Grundsätzlich können Wohnungsstationen unabhängig von der Art des zentralen Wärmeerzeugers eingesetzt werden. Die Kombination aus Wärmepumpe und Wohnungsstation optimiert jedoch den sinnvollen Einsatz erneuerbarer Energie im Mehrfamilienhaus. Sie begünstigt zudem die Einstufung eines Gebäudes in Sachen Energiestandard (KfW-Einstufung), so dass ggf. höhere Förderungen möglich sind.

Die Wärmepumpe ist zu einem hohen Deckungsgrad an der Trinkwassererwärmung beteiligt. Je nach Ausstattung und gewünschtem Warmwasser-Komfort steigt dieser auf bis zu 90 bis 95 % – bei gleichbleibend hohen Arbeitszahlen.

Die Wärmepumpe beheizt die Wohneinheiten im effizienten Niedertemperaturbetrieb, gleichzeitig wird die Wärme wie üblich für die Warmwasserbereitung genutzt. Mit einem integrierten Durchlauferhitzer kann bei der Anforderung von höheren Warmwassertemperaturen kurzzeitig bis zu 60 °C warmes Wasser bei einer Durchflussmenge von 7 l/min zur Verfügung gestellt werden.

Wohngebäude mit Wärmepumpe und Wohnungsstation

Im niedersächsischen Holzminden hat Investor Manfred Stahlmann einen Geschosswohnungs-Neubau im Standard KfW-55 mit insgesamt 13 Wohneinheiten errichtet.

Im Technikraum gewinnt eine Wärmepumpe Energie aus dem Grundwasser. Wohnungsstationen mit integriertem Durchlauferhitzer verteilen die Wärme an die Heizkreise und nutzen sie zur Warmwasserbereitung und Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung sorgen für beste Raumluftqualität. „Selbstverständlich haben wir energetisch nachhaltig gebaut. Schließlich wollten wir ein zukunftssicheres Gebäude.“ Die Bewohner der 13 zu vermietenden Wohnungen werden ab sofort von niedrigsten Nebenkosten profitieren.

„Auf drei Geschossen wurden elf Wohnungen zwischen 60 und 90 Quadratmetern, zwei gut 30 Quadratmeter große Appartements und zusätzlich eine Tiefgarage realisiert“, erklärt der Bauherr. Ursprünglich waren sechs bis acht Einheiten geplant. „Dann beschlossen wir als Familie, dass wir auf jeden Fall Wohnungen anbieten wollen, die auch im Alter problemlos zu bewohnen sind. Damit war klar, dass das Gebäude einen Aufzug bekommen wird. Um die Wirtschaftlichkeit zu verbessern, entschlossen wir uns dann, auf insgesamt 13 Wohnungen zu gehen.“ Alle Einheiten sind barrierefrei ausgeführt, drei Wohnungen sogar rollstuhlgerecht. Das Objekt liegt in der Nähe der Innenstadt. Einkaufszentrum wie Bahnhof sind fußläufig zu erreichen, nur ein paar Meter entfernt ist man direkt im Grünen an der Weser. 2017 begannen die Bauarbeiten und Ende 2018 waren die Wohnungen bezugsfertig.

Ein Grundwasserbrunnen war auf dem Grundstück bereits vorhanden. Eine Prüfung zeigte, dass das Grundwasser als Energiequelle für eine Wärmepumpe genutzt werden konnte. Das Grundwasser wird nach oben befördert – an kalten Wintertagen zeitweise schon mal gut 8.000 l/h – und übergibt Wärmeenergie in einem Wärmeübertrager an einen Solekreislauf, aus dem sich wiederum die Wärmepumpe bedient.

Die Wärmepumpe, eine WPF 27 von Stiebel Eltron, erwärmt das Heizungswasser im 1.500-l-Pufferspeicher auf 43 °C, die als Festwert eingestellt sind. Damit werden die Wohnungsstationen in den Einheiten versorgt, die die Wärme an die Fußbodenheizung abgeben und außerdem das Trinkwarmwasser bereiten. Die Vorlauftemperatur der Fußbodenheizung wird in jeder Wohnung über einen gemischten Heizkreis in der Wohnungsstation separat geregelt.

Als Wohnungsstationen kommen 13 WSP-2-DUO zum Einsatz. Über die Systemtemperatur, die die Wärmepumpe liefert, wird das Trinkwarmwasser auf gut 38 °C erwärmt. Diese Temperatur reicht für den Großteil der Anwendungen im Haushalt aus. Werden höhere Temperaturen benötigt, kommt der integrierte Durchlauferhitzer ins Spiel. Er kann das Trinkwarmwasser auf bis zu 60 °C erwärmen. So kann jede Mietpartei individuell die Trinkwarmwassertemperatur auf ihre Bedürfnisse hin anpassen. Die Wunschtemperatur wird über eine Funkfernbedienung eingestellt.

Die niedrige Systemtemperatur von 43 °C sorgt im Verbund mit der hohen und über das Jahr relativ konstanten Quellentemperatur für einen hocheffizienten Betrieb der Wärmepumpe – die Jahresarbeitszahl (JAZ) der Heizungsanlage wird voraussichtlich bei etwa 5 liegen. Mit der Wohnungsstation kann die von der Wärmepumpe effizient erzeugte Wärme auch für die Trinkwarmwasserbereitung genutzt werden, während der Betreiber gleichzeitig von den Vorteilen einer dezentralen Warmwasserbereitung profitiert.

Wohnungsstation mit integriertem Durchlauferhitzer

Die Wohnungsstation WSP-2-DUO von Stiebel Eltron arbeitet mit einem integrierten Durchlauferhitzer zur elektrischen Nacherwärmung des Trinkwarmwassers. Die Vorerwärmung des Warmwassers mit der Wärme aus dem zentralen Heizungsvorlauf erfolgt wie gewohnt per Wärmeübertrager. Der zentrale Wärmeerzeuger wird auf einer im Vergleich zur konventionellen Trinkwassererwärmung niedrigen Systemtemperatur von 45 °C betrieben. Das ist ideal für den Einsatz von erneuerbaren Energien und reduziert Wärmeverluste in der Verteilung. Werden höhere Temperaturen gewünscht, kommt der Durchlauferhitzer zum Einsatz. Der Nutzer kann per Funkfernbedienung die Warmwasserleistung über die elektrische Nacherwärmung seinen Bedürfnissen anpassen. Damit sind Temperaturen bis zu 60 °C möglich, meistens jedoch – z. B. für die normale Duschanwendung bei 38 °C – nicht nötig.

Auch in Nahwärmenetzen ist dieses System von Vorteil: Die Vorlauftemperaturen können so im Sommer gesenkt und damit hohe Wärmeverluste vermieden werden.

Das Warmwasser wird nicht komplett durch den integrierten Durchlauferhitzer geleitet. Ab einer Durchflussmenge von 7 l/min schaltet ein integriertes Bypass-Ventil. Die maximal mögliche Zapfmenge durch die Wohnungsstation erhöht sich dadurch auf 16 l/min. Bei nur geringem Druckverlust bietet die Wohnungsstation mit integriertem Bypass einen gleichbleibend hohen Warmwasserkomfort.

Dies vereinfacht und verkleinert die Anlagentechnik bzw. das Verteilsystem, und zwar explizit zur Überwindung großer geodätischer Höhen, wie sie bei hohen mehrgeschossigen Wohnbauten bestehen.

Der integrierte Durchlauferhitzer arbeitet elektronisch, also stufenlos, und verfügt über eine Leistung von 11 kW. Die elektrische Absicherung erfolgt je nach Verlegeart in der Regel mit 16 A und erfordert demnach keine umfangreichen Änderungen am elektrischen Hauptanschluss der Wohneinheit.

Die Betriebsbeispiele 1 bis 3 zeigen, wie die im Holzmindener Objekt eingesetzten Wohnungsstationen mit integriertem Durchlauferhitzer und Bypass mit der Wärmepumpe zusammenarbeiten.

Beispiel 1: Bei der Erwärmung des Trinkwarmwassers ausschließlich über den Plattenwärmeübertrager in der Wohnungsstation kann bei einer primärseitigen Heizungsvorlauftemperatur von 43 °C bis zu 38 °C warmes Warmwasser bei 16 l/min vom Verbraucher gezapft werden (bei einer „Kaltwassertemperatur“ bzw. „Zulauftemperatur“ (sekundärseitig) von 10 °C). Hier erfolgt keine Nacherwärmung durch den Durchlauferhitzer.

Beispiel 2: Mit dem Einsatz des Durchlauferhitzers unter den gleichen Voraussetzungen (Kaltwasser-Zulauf 10 °C, Heizungsvorlauf 43 °C) können in der Wohnungsstation bis zu 7 l/min warmes Wasser mit einer Temperatur von 60 °C bereitet werden. Der gesamte Volumenstrom in Höhe von 7 l/min fließt hier über den Durchlauferhitzer. Wird an der Zapfstelle kaltes Wasser zugemischt, können etwa Durchflussmengen von 11 l/min bei einer Warmwassertemperatur von 41 °C erreicht werden.

Beispiel 3: Soll eine Zapfleistung von 16 l/min bei 44 °C erreicht werden, werden 7 l/min vom Plattenwärmeübertrager auf 38 °C erwärmt und 9 l/min vom Durchlauferhitzer zusätzlich von 38 auf 50 °C erwärmt. An der Zapfstelle erhält der Nutzer so eine Warmwassertemperatur von 44 °C bei 16 l/min. Auf diese Weise lässt sich auch noch bei 18 l/min eine Warmwassertemperatur von 40 °C erreichen.

Die jeweils geforderte Maximaltemperatur an der Zapfstelle lässt sich in jedem Fall per Funkfernbedienung durch den Nutzer bequem anpassen.

Henning Schulz

Henning Schulz
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Artikel Flexible Lösung für Warmwasserbereitung im Geschosswohnungsbau
Seite 45 bis 47
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