Gebäudeklima

Coole Sache – wenig Aufwand

Kühlen mit Wärmepumpen im Quartier.

Sonntag, 05.03.2023

Ob Einfamilienhaus, Gewerbe- und Industriebau oder Stadtquartier – kaum ein Neubau- oder Sanierungsprojekt, das heute ohne Wärmepumpe auskommt. Dabei sorgen ausgeklügelte Konzepte und Steuerungssysteme für größtmögliche Energieeffizienz. Die Kühlfunktion einer Wärmepumpe wird dabei zusehends zum Standard. Potential für nachhaltige Lösungen steckt auch in einer professionellen kommunalen Wärmeplanung. Wie das alles gelingen kann, zeigt dieser Beitrag.

Schemazeichnung
Quelle: alpha innotec
Schema der zu realisierenden Versorgungslösungen in einem Quartier.

Eine intelligente Steuerung der Energieflüsse kann zwischen 30 und 40 Prozent mehr Effizienz bringen; das Einsparpotential ist also immens“, ist sich Klaus Nagl sicher. Er ist Gründer und Geschäftsführer von Consolinno. Das in Regensburg ansässige Unternehmen ist spezialisiert auf das Entwickeln von Konzepten für die ressourcenschonende Energie- und Wärmeversorgung im lokalen Umfeld. Dass dieser Bereich nachhaltige Lösungen bieten kann, ist inzwischen angekommen. So schreiben die Bundesländer Baden-Württemberg und Schleswig-Holstein schon seit einiger Zeit in Kommunen ab 20.000 Einwohner eine professionelle kommunale Wärmeplanung vor. Ihrem Beispiel folgt der Koalitionsausschuss der Bundesregierung: In seiner Sitzung am 23. März 2022 beschloss er, eine solche Wärmeplanung in absehbarer Zeit bundesweit verpflichtend zu machen.

Seit gut drei Jahren arbeitet Consolinno eng mit dem Wärmepumpenhersteller Alpha Innotec zusammen, weil die technologische Basis für die Wärmewende und der darauf abzielenden Konzepte die Wärmepumpe ist. Ihre Energieeffizienz als „Stand-alone-Gerät“ lässt sich nur noch in geringem Maße steigern – anders hingegen in abgestimmten Gesamtsystemen mit Photovoltaik (PV), elektrischen und thermischen Pufferspeichern, Primärenergiequellen (wie Luft, Brunnen, Abwärme oder Geothermie), mit Blockheizkraftwerken und vielem mehr. Je besser die Einzelkomponenten in solch komplexen Systemen ineinandergreifen und je intelligenter die Energieflüsse gesteuert werden, desto größer ist der Effizienzgewinn, der sich daraus erzielen lässt.

Stadtquartier Bauzeichnung
Quelle: ALKIS Land NRW 2020, Lizenz dl-de, by-2-0
Stadtquartier als Ziel: In zwei Bauabschnitten wird das Wohngebiet „Neuer Soester Norden“ entwickelt. Eine Innovation ist dabei die Art der ressourcenschonenden Energie- und Wärmeversorgung im lokalen Umfeld.
Quelle: NRW.Urban
Aktueller Stand des ersten Bauabschnitts.

Innovatives Konzept in Soest

Ein Beispiel für solch ein neues Konzept stellt das Baugebiet „Neuer Soester Norden“ dar. Hier, auf halbem Weg zwischen Dortmund und Paderborn, entstehen derzeit in zwei Bauabschnitten rund 600 Wohneinheiten. Die Ein- und Mehrfamilienhäuser sind jeweils mit Wärmepumpen von Alpha Innotec ausgestattet. Ihre Primärenergie beziehen sie aus drei Erdkollektorfeldern: eins mit rund 23.000 m2 Fläche und zwei kleinere mit etwa 6.000 beziehungsweise 3.000 m2. Eine Innovation steckt in diesen kleineren Feldern: Dort wurden zwei übereinanderliegende Kollektorschleifen gelegt – die eine in etwa 2,50 m Tiefe, die andere in ungefähr 1,20 m Tiefe. „Auf diese Weise verdoppeln wir die Kollektorfläche pro m2 und gewinnen logischerweise deutlich mehr Primärenergie“, erklärt Vladimir Tsintsiper. Er ist Spezialist für Quartierlösungen bei Alpha Innotec und gehört dem dortigen Energiekonzepte-Team an. Gemeinsam mit Consolinno haben Tsintsiper und sein Team das Versorgungskonzept für den neuen Soester Stadtteil erarbeitet. Das umfasst auch das komplette Monitoring- und Steuersystem von Consolinno.

Die aus den Erdkollektoren gewonnene Primärenergie gelangt über ein kaltes Nahwärmenetz zu den dezentral installierten Wärmepumpen. Das Temperaturniveau der Sole liegt ganzjährig stabil zwischen 8 und 12 °C. Das hat einen wesentlichen Vorteil: Aufgrund des vergleichsweise niedrigen Temperaturniveaus entstehen, anders als bei einem warmen Wärmenetz, praktisch keine Verteilverluste. Denn die als kaltes Nahwärmenetz im Erdreich verlegten ungedämmten PE-Rohre dienen selbst zum Teil als Wärmequelle, indem sie Wärme aus dem Untergrund aufnehmen. So lassen sich bis zu 20 Prozent der gesamten Wärmequellenleistung allein darüber abdecken.

Während bei kleineren lokalen Netzen in der Regel die Umwälzpumpen der angeschlossenen Wärmepumpen den Energiefluss in Gang halten, setzt das Konzept hier auf ein aktives Netz. Vladimir Tsintsiper: „Wir haben in der Energiezentrale mehrere große Solepumpen installiert. Dadurch können wir bei den Wärmepumpen auf die Umwälzpumpen verzichten.“ Die Heiz- und Kühltechnik im neuen Soester Quartier ist darauf ausgerichtet, künftig einen Großteil ihres Strombedarfs über PV zu decken.

Weiterführende Informationen: https://www.aitgroup.com/

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