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Sanierung mit System - Systemkombination Öl, Solar und Multispeicher generiert nachhaltige Ersparnis

Es war der Wunsch nach mehr Unabhängigkeit von der nächsten Öllieferung, der am Anfang stand – und schließlich mit einer beeindruckenden Solaranlage in Kombination mit einem Multispeicher und einem Öl-Brennwertgerät der neuesten Generation erfüllt wurde. Dass die Solaranlage neben der Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung auch noch für die Beheizung eines Außenschwimmbades sorgt, ist einer der interessanten Aspekte in der Planung einer auf die Zukunft ausgerichteten Anlage zur Wärmeversorgung im münsterländischen Dülmen.

Alte Dachziegel und Dämmung sind entfernt. Die neue Dämmung wird aufgedoppelt, der Dachstuhl entsprechend angepasst.

Alle Komponenten des Heizsystems nutzen den eBUS als Kommunikationsprotokoll. Die zentrale „calorMATIC“-Regelung steuert die gesamte Anlage.

Im Heizkeller erfolgen letzte Einstellungen an der Solarstation, die an den Multispeicher montiert werden kann.

Der 1000 Liter fassende Multispeicher wird per Kranwagen über die noch zugängliche Keller-Außentreppe eingebracht. Später wird hier der Wintergarten entstehen.

Über spezielle Solar-Durchführungspfannen werden die gut isolierten Solarleitungen in das Dach geführt.

Brüstungsmauer und Kunststoff-Aluminiumkonstruktion bilden bereits die Grundlage der Wintergarten-Konstruktion.

Die „auroTHERM exclusiv“ Röhrenkollektoren sind ideal für die südwestliche Dachausrichtung geeignet, weil sie auch seitlich einfallende Sonnenstrahlung optimal in Wärme umsetzen können.

Für die Fußbodenheizung wurde zunächst die Dämmung verlegt. Anschließend werden die Elemente der Fußbodenheizung eingebracht.

Bei der Erneuerung der Heizanlage war direkt der erforderliche Ausbau der Wärmeerzeugung eingeplant worden. Über eine Pumpen-/Mischergruppe wird die Fußbodenheizung des Wintergartens jetzt mit Wärme versorgt.

Das Außenschwimmbad wird jetzt in den Betriebsmonaten zuverlässig mit solar erzeugter Wärme beheizt.

Anteil der Solarenergie am Energieverbrauch.

 

Immer mehr Hauseigentümer wollen sich in ihrer Wärmeversorgung unabhängiger machen. Das gilt vor allen Dingen dann, wenn bislang nur ein einziger – fossiler – Energieträger eingesetzt wurde. Bei einer energetischen Modernisierung rücken dann automatisch Erneuerbare Energieträger in den Fokus. Insbesondere Gas- und Ölheizungen werden mittlerweile fast standardmäßig, wenn möglich, durch eine Solaranlage ergänzt.
In Dülmen wollten die Modernisierer dem Energieträger Öl grundsätzlich treu bleiben. Die Ausgangsbasis bestand dabei in einer bereits bestehenden, aber in die Jahre gekommenen Öl-Brennwertanlage. Eine Entwicklung, die ebenfalls typisch ist – wer einmal eine Ölheizung hat, wird bei einer Modernisierung in den meisten Fällen wiederum Öl einsetzen.

Die Suche nach der optimalen Lösung

Was sprach gegen den Umstieg auf eine alternative Energieform? „Ein Gasanschluss hätte sich von den Einrichtungskosten her nicht rentieren können. Eine Pelletheizung wäre zwar eine interessante Alternative, durch die Errichtung des notwendigen Pelletbunkers und Demontage des kellergeschweißten Öltanks aber mit erheblichem Aufwand und Kosten verbunden gewesen“, erläutert der Hauseigentümer Jürgen Daiber* seine Überlegungen. „Dennoch wollten wir eine größere Unabhängigkeit vom fossilen Energieträger Öl erreichen, gleichzeitig dauerhaft die Kos­ten reduzieren und darüber hinaus eine Energiequelle für die Erwärmung des in den Sommermonaten und der Übergangszeit betriebenen Außenschwimmbeckens mit rund 30 m³ Inhalt zu haben.“
Deswegen spielte auch eine Wärmepumpe in den ersten Planungen eine Rolle. „Hier sollte ein Mehrfachnutzen generiert und über die Energiequelle Luft sowohl das Gebäude und in den Sommermonaten auch das Schwimmbecken beheizt werden“, so Daiber weiter. Aufgrund einer notwendigen Vorlauftemperatur im Gebäude von 55°C schied jedoch auch diese Alternative aus. Obwohl das Gebäude an sich schon gute Eckdaten aufwies: Baujahr 1972, 300 m² Wohnfläche, 150 m2 voll beheizter und für Wellness- und Freizeitzwecke genutzter Keller. Das Ergebnis: ein jährlicher Ölverbrauch des mit fünf Personen bewohnten Gebäudes von rund 3300 l für Heizung und Warmwasserbereitung.
„Eigentlich ein recht guter Wert, den man in einem Gebäude aus den 70ern nicht vermutet“, so Michael Rawe, Geschäftsführer von Rawe Bad und Heizung aus Recklinghausen. Doch der damalige Bauherr, ein Architekt, hatte trotz günstiger Ölpreise in den 70ern mit Weitblick vorgesorgt und für das Gebäude neben dem massiven Mauerwerk und einer vorgesetzten Klinkerschale eine Zwischendämmung mit Perlite eingeplant. Gleichzeitig hatten die Eigentümer vor 10 Jahren alle Fenster und Rahmen gegen moderne Wärmeschutzverglasung austauschen und die Rollladenkästen sanieren sowie wärmedämmen lassen. Nun sollte auch das Dach neu gedämmt und gedeckt sowie die Dachfenster ersetzt und mit elektrischen Rollläden versehen werden. Gleichzeitig sollte ein rund 30 m2 großer Wintergarten als Anbau das Gebäude weiter aufwerten. Auch hier setzten die Hauseigentümer mit einer aufwendigen Konstruktion und hochwertiger Dreischeiben-Verglasung ganz auf das Thema Energiesparen.
Rawe empfahl den Hausherren deswegen den Umstieg auf eine Kombination aus einem aktuellen Öl-Brennwertgerät in Verbindung mit einer Solaranlage und einem Multi-Warmwasserspeicher. Für die Solaranlage mussten dabei Röhrenkollektoren eingeplant werden, weil das Dach eine Südwest-Ausrichtung hat und so auch seitliche Sonneneinstrahlung in möglichst maximalen Wärmeertrag umgewandelt werden muss.
„Eine Aufgabe, die sich ideal für Röhrenkollektoren eignet und bei der Flachkollektoren an ihre Grenzen stoßen“, beschreibt Rawe. Beim Vaillant-Röhrenkollektor „auroTHERM exclusiv“ ist der Spiegel so unter jeder Röhre angeordnet, dass er zu jeder Zeit den maximalen Energieertrag erbringt. Bei schrägem Lichteinfall ist der Wirkungsgrad genauso groß wie bei senkrecht stehender Sonne. Der Spiegel reflektiert auch die Strahlen der tief stehenden Sonne und macht sie nutzbar. Auch im Herbst und im Frühjahr wird dadurch die Vorerwärmung des Heizungs- und Warmwassers gesichert.  
Die Röhren selber sind dank ihrer Doppelglas-Konstruktion dauerhaft vakuumdicht. Es handelt sich nämlich um einen reinen Glasverbund ohne Glas-Metall-Übergang. In dieser Konstruktion nach dem Thermoskannenprinzip gibt es so gut wie keinen Wärmeverlust – und daher einen besonders hohen Ertrag an Wärmeenergie – bei einem Reflexionsgrad von über 85% wird ein Absorptionsgrad von mehr als 93% erreicht.
Die Röhren bestehen aus säurefestem Borosilikatglas, einem Spezialglas, das durch seinen Bor-Gehalt besonders widerstandsfähig ist, d.h. äußerst temperaturbeständig und unempfindlich gegen Temperaturschwankungen sowie gegen Wasser und viele Chemikalien. Erfolgreiche Hagelschlagprüfungen nach EN 12975-2 und die Thermoschockprüfung haben diese hohe Stabilität bestätigt.

Multi-Warmwasserspeicher lässt alle Optionen offen

Statt eines einfachen Solarspeichers empfahl Rawe darüber hinaus einen Multi-Warmwasserspeicher. Der Grund: In einem gleichzeitig errichteten Wintergarten sollte später noch ein Pellet-Kaminofen eingebaut werden, der dann einen Teil seiner Wärme über eine Wassertasche in den Multispeicher einspeisen kann, wenn die Solaranlage in den Wintermonaten nur noch geringen Ertrag aufweist. Darüber hinaus legten die Hauseigentümer Wert darauf, künftig flexibel auf Energiepreisschwankungen reagieren zu können und ggf. andere Wärmequellen in das Gesamtsystem einbinden zu können. So ist beispielsweise im Gebäude auch noch ein offener Kamin vorhanden, der im Winter punktuell betrieben wird. Dieser könnte bei entsprechender Umrüstung ebenfalls Energie für den Multispeicher abführen.
Installiert wurden deswegen zwei Kollektorfelder „auroTHERM exclusiv“ mit jeweils 9 m2 Kollektorfläche, ein Öl-Brennwertgerät „icoVIT exclusiv“ und ein Multi-Warmwasserspeicher „allSTOR“ mit 1000 l Inhalt und angeflanschter Solarlade- sowie Trinkwasserstation und die Systemregelung „auroMATIC 620“. In das System eingebunden wurde darüber hinaus ein Schwimmbad-Wärmetauscher mit einer Leistung von 40 kW.

Energiesparende Schwimmbadbeheizung

„Solaranlagen dieser Größenordnung rentieren sich nur, wenn der enorme Wärmeertrag gerade in den Sommermonaten abgenommen werden kann“, so Rawe. „Die Anlage wurde hydraulisch so verschaltet, dass zuerst der Multispeicher geladen wird. Sobald das Trinkwasser die eingestellte Auslauftemperatur von 60°C erreicht hat, wird durch einen Relaisimpuls die Schwimmbad-Filterpumpe eingeschaltet und die Solarflüssigkeit gibt ihre Energie über den Schwimmbad-Wärmetauscher direkt an das Schwimmbadwasser ab.“ So wurde auch gleichzeitig erreicht, dass ausschließlich zur Verfügung stehende solare Überschusswärme und niemals der Ölkessel das Schwimmbadwasser erwärmt – eine klare Forderung der Hauseigentümer. Der Clou dabei: Eine weitere Pumpe und damit ein weiterer Stromverbraucher musste nicht eingesetzt werden. Vielmehr konnte die bislang am Sandfilter des Schwimmbades verwendete Pumpe genutzt werden. Dafür wurden Verbindungsleitungen zwischen Heizkeller und Technikraum des Schwimmbeckens unterirdisch gelegt und der Kreislauf der Schwimmbadpumpe einfach erweitert. Dabei spielte die geringe Entfernung von lediglich sieben Metern eine wichtige Rolle.
Der Normnutzungsgrad des eingesetzten Öl-Brennwertkessels liegt bei 105% (Hi)/99% (Hs) und damit nahe an der physikalischen Leistungsgrenze bei der Nutzung von Öl als Heizenergieträger. Herzstück ist ein zweistufiger Gebläsebrenner, der die tatsächliche Heizleistung an den erforderlichen Wärmebedarf anpasst. Dies gewährleistet eine höhere Energieeffizienz mit einem geringeren Strom- und Heizölverbrauch. Im Vergleich zum alten Öl-Brennwertkessel fielen den Eigentümern anfangs sofort die geringeren Geräuschemissionen auf, weil der Gebläsebrenner bereits serienmäßig mit einem integrierten Schalldämpfer ausgerüstet ist.
Weil die Ölvorwärmung ausschließlich in der Startphase und im überwachten Betrieb bzw. in Sonderfällen wie extrem niedrigen Kellertemperaturen ausgeführt wird, reduziert sich der elektrische Energieverbrauch. Aus ökologischen Gesichtspunkten und um auch zukünftigen gesetzlichen Rahmenbedingungen zu genügen, ist der Brenner schon jetzt für die Verarbeitung von einer 20%igen Bio-Öl-Beimischung gerüstet.
Gesteuert wird die komplette Anlage durch einen Systemregler, der – genauso wie alle anderen Komponenten des Heizsystems – auf den eBus als Kommunikationsprotokoll setzt. Witterungsgeführt wird sowohl das Temperaturniveau als auch das Zusammenspiel zwischen Solaranlage und Heizgerät gesteuert. Nur wenn die Kollektoren nicht genügend Wärme liefern, wird das Heizgerät aktiviert. Auf einem Display lassen sich alle Einstellungen sowie der Solarertrag schnell ablesen. Mit einem digitalen Informations- und Analysesystem mit Klartextanzeige sowie über eine Selbsttestfunktion werden Störungen auch bei komplexen Anlagen praktisch ausgeschlossen. Durch den eBUS als Kommunikationsprotokoll konnten die Solarkollektoren und das Brennwertgerät besonders schnell und einfach eingebunden werden.
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Hydraulischer Abgleich unabdingbar
Parallel empfahl Rawe einen hydraulischen Abgleich im Gebäude. Der Grund dafür lag auf der Hand: Erstellt worden war das Haus 1972 für drei Mietparteien, seit zehn Jahren wird es jedoch von einer einzigen Familie bewohnt. Durch Umbauten an der Heizungsanlage waren Heizkörper teilweise ergänzt worden – beispielsweise im seinerzeit unbeheizten Keller und Treppenhaus. Teilweise waren ehemals bestehende Heizkörper aber auch durch die Öffnung der kleinteiligen Zimmerstruktur zu großen Räumen entfernt worden. „Das Ergebnis daraus wurde nicht nur in der teils unzureichenden Wärmeversorgung in den Räumen und deutlichen Fließgeräuschen in der Heizungsanlage sichtbar, sondern auch in einem Delta-t von 5 K – einem für die Brennwerttechnik völlig unzureichenden Wert“, so Rawe weiter.
Insbesondere auch die Installation der Solarkollektoren verlief völlig reibungslos – wiegen die „auroTHERM exclusiv“ Felder mit 12 Rohren doch nur 39 kg. Weil parallel auch das Dach neu eingedeckt und die Wärmedämmung aufgedoppelt wurde, profitierte Rawe bei der Installation vom vorhandenen Gerüst am Gebäude. Gleichzeitig konnten die Solarleitungen während der Neueindeckung des Gebäudes einfach unterhalb der Dachziegel verlegt werden.
Der durchschnittliche Solarertrag gemäß der Wetterdaten des Deutschen Wetterdienstes für die Region kann sich sehen lassen: Rund 960 l Öl jährlich wird die Ersparnis betragen. Dazu muss noch der solare Wärmegewinn für die Schwimmbadbeheizung gerechnet werden. Und letztendlich wird auch der neue, zweistufige Öl-Brennwertkessel den Verbrauch an fossilen Energieträgern nochmals nachhaltig reduzieren.
Künftig werden die Hauseigentümer sich noch ein Stück weiter unabhängig machen: Mit einer 3,5 kW Peak-PV-Anlage wird die Sonne dann über die Solarkollektoren nicht nur Wärme, sondern über PV-Module auch Strom erzeugen.

Fazit

In der Modernisierung setzen Hauseigentümer verstärkt auf mehrere Wärmeerzeuger und damit immer komplexere Anlagentechnik. Jedoch muss bei der Kombination eines Brennwertgerätes mit einer Solaranlage, die auch zur Heizungsunterstützung dient, die erzeugte Wärme im Sommer abgenommen werden. Idealerweise wird die dann zur Verfügung stehende Energie in ein Schwimmbad abgeführt und dort zur Beheizung des Schwimmbadwassers verwendet. Zentrale Bedeutung kommt dabei sowohl dem Pufferspeicher als auch der Systemregelung zu.

* Namen von der Redaktion geändert

Bilder:
Bauherr/Vaillant/Dr.Valentin EnergieSoftware

 


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