Nachhaltiges Wohnen der Zukunft

Autor: Ing. Christian Zortea-Soshko, Geschäftsführer & Leiter Technik, Zortea Gebäudetechnik GmbH, Hohenems, Austria

Der Alterswohnsitz des Ehepaars Leppig bedient sich nicht nur der neuesten und effektivsten Technologien, um Umweltbewusstsein, Komfort und Effizienz unter einem Dach zu vereinen, er dient zugleich auch als High-End-Showcase und Forschungsobjekt. Bauherr Jürgen Leppig, Energieberater und Vorsitzender des GIH-Bundesverbands, wollte damit auch zeigen, was mit der heutigen Technik machbar ist und die Zukunft sein wird. Sein Hocheffizienzgebäude setzt neben der regenerativen Erzeugung von Wärme, Kälte und Strom auf intelligente Speicher- und Verteilkonzepte, um auch in den kommenden Jahren adäquat auf die Folgen des Klimawandels reagieren zu können. Ebenfalls von Bedeutung bei den Planungen waren hohe Ansprüche an Komfort und Design.

Intelligentes Energiesystem mit funktionaler Hülle

Das bis ins letzte Detail durchdachte Energiesystem des Einfamilienhauses besteht aus einer Sole-Wärmepumpe sowie PVT-Kollektoren zur Energieerzeugung und einem dualen Speicherkonzept als ideale Ergänzung. Die frequenzgeregelte und invertergesteuerte Wärmepumpe kann ihre Leistung stufenlos dem jeweiligen Bedarf angleichen und überschüssige PV-Energie in den Deckenspeicher einspeisen. Darüber hinaus verschafft die Wärmepumpe über einen integrierten Kühltauscher und die 70 m tiefen Sole-Sonden-Bohrungen dem Gebäude an heißen Tagen Kühlung. Parallel dazu sorgen die in Massivbauweise gemauerten perlitverfüllten Poroton-Ziegel für eine optimale Dämmung der Haushülle.

Ausgeklügeltes Speicherkonzept

Das duale Speichersystem des Gebäudes besteht zum einen aus einer speziell konzipierten Green-Code-Klima- und Akustikdecke, die durch das Prinzip der thermischen Bauteilaktivierung als Deckenspeicher fungiert. Effizienzoptimierte Regelstrategien passen die Raum- und Deckenspeichertemperaturen an die jeweiligen Anforderungen an: Hierfür ist die Smart-Home-Anlagensteuerung über das Internet mit Wetterportalen verbunden, um das Energiesystem zeitgerecht auf prognostizierte Wetterlagen einzustellen.

Zum anderen dient die Zortström-Technologie als zweites hochleistungsfähiges Speichersystem und gleichzeitig auch als hydraulische Weiche und Verteiler. Diese zentrale Stellschraube für eine energetische Effizienzmaximierung gewährleistet die Raumbeheizung, -kühlung und Warmwasserversorgung stets bedarfsgerecht und präzise und schafft optimale Betriebsbedingungen für die Erzeuger und den Deckenspeicher.

Hydraulik in Balance

Zortea plante für das Energieeffizienz-Gebäude eine zweigliedrige Anlage mit dem kleineren zweistufigen Zortström Multi HK, der die Niedertemperaturquellen in die energetische Versorgungsstruktur des Gebäudes optimal einbindet und für höhere Temperaturbereiche den fünfstufigen Zortström Multi PG-H mit einem Fassungsvermögen von 806 l. Die grundlegende Funktionsweise des Zortström beruht auf der hydraulischen Entkopplung aller Volumenströme und einer exakten Temperaturtrennung in beliebig viele Temperaturstufen innerhalb eines Schichtenspeichers, der optional über einen oder mehrere Gleitschichträume verfügt. Die ausbalancierte Hydrauliktechnologie ermöglicht die optimale Nutzung der Vor- und Rückläufe diverser Heiz- und Kühlkreise und dadurch die korrekte Einhaltung aller erzeuger- und abnehmerseitigen Betriebsparameter.

Aufgrund seiner technischen Komplexität konnten konventionelle Übergabe- und Verteillösungen in dem hochintelligenten Gebäude nicht eingesetzt werden. Die verbaute Technologie ergänzt hingegen das anspruchsvolle energetische System effektiv. Sie gewährleistet eine maximale Versorgungsstabilität mit höchster Präzision, sodass der eingesetzte regenerative Energiemix optimal genutzt und gleichzeitig der Komfortstandard des Gebäudes auf hohem Niveau gesichert werden kann.

Information zur Zortström-Technologie: Effizienzleistung im Prüfverfahren des SPF Rapperswil

Für die Ausschöpfung von Energiepotenzialen in der thermischen Versorgung spielt die Qualität der Speicherlösung eine zentrale Rolle. Insbesondere bei Einsatz von Wärmepumpen und Solarkollektoren haben die Schichtungseigenschaften von Kombispeichern einen wesentlichen Einfluss auf die Gesamteffizienz eines Heizsystems. Am Institut für Solartechnik SPF der Hochschule für Technik in Rapperswil am Zürichsee entwickelten Wissenschaftler eine spezielle Methode zur Bestimmung der real erzielbaren

Schichtungseffizienz von Speichersystemen. Die für die Zortström-Anlage ermittelten Werte bestätigen die hohe Effizienzleistung der Sammel-, Speicher- und Verteillösung auch in Kombination mit Wärmepumpentechnologie. Mit einem Schichtungseffizienzgrad von 83,5 % (entspricht Effizienzklasse A) zählt die Anlage derzeit zu den energetisch effektivsten Vorhaltesystemen auf dem Markt. Das am Institut für Solartechnik SPF in Rapperswil entwickelte Prüfverfahren zeigt genau quantifizierbar die hohe Relevanz einzelner Systemelemente für eine verbesserte Energienutzung auf. So führt allein die Steigerung der Schichtungseffizienz im Speicher um 10% - also etwa von 70% auf 80% - zu einer Reduktion des elektrischen Energiebedarfs von 16% für die Wärmepumpen.