In einer Studie hat das Institut Wohnen und Umwelt verschiedene Anlagenkonzepte mit Pelletofen, Abluft-Wärmepumpe und Solaranlage verglichen und entsprechende Regelstrategien formuliert. Das Darmstädter Institut prüfte die Kombisysteme auf Einsatzmöglichkeiten zur Wärmeversorgung von Niedrigenergiehäusern im Bestand. Der Endbericht des Projektes liegt jetzt vor.

So funktioniert das Zusammenspiel der drei Wärmeerzeuger: Im Sommer deckt die Solaranlage einen Teil des Warmwasserbedarfs, im Winter trägt sie zur Heizungsunterstützung bei. Die elektrisch betriebene Abluft-Wärmepumpe liefert dann ebenfalls in begrenztem Maße einen Beitrag zur Wärmeversorgung. Als Spitzenlastwärmeerzeuger dient der Holzpelletofen, der in ein herkömmliches Wärmeverteilungssystem mit Heizkörpern und in einen Warmwasserspeicher einspeist. Bei der „dezentralen“ Lösung befinden sich Pelletofen und Abluftwärmepumpe im beheizten Gebäudebereich. Dabei sind Abwärmeverluste des Pelletofens deutlich geringer als bei einem im Keller aufgestellten Kessel. Neben dieser Grundkonfiguration untersuchten die Wissenschaftler andere Kombinationsmöglichkeiten, etwa eine „zentrale Variante“ bei der die Wärmeerzeuger im unbeheizten Bereich des Gebäudes (Keller) aufgestellt sind und ein Pelletkessel den Pelletofen ersetzt.

Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile

Zunächst sichteten die Wissenschaftler die am Markt verfügbaren Systeme und Komponenten. Mit dynamischen Simulationsrechnungen mit dem Programm TRNSYS analysierten sie die Kombination der Einzeltechnologien. Die Auslegung des Systems, die Robustheit des Konzepts - etwa bei unterschiedlichem Nutzerverhalten - sowie die Kostenoptimierung standen dabei im Fokus des Interesses. Es zeigt sich, dass die Kombination dreier Wärmeerzeuger, deren Einspeisung in einen Wärmespeicher sowie die gezielte Entnahme aus unterschiedlichen Speicherschichten ein relativ komplexes Regelungskonzept erfordern. Der höhere Aufwand führt letztlich auch zu höheren Investitionskosten als übliche Wärmeversorgungssysteme. Im Hinblick auf Nachhaltigkeitsziele, wie die ca. 80prozentige CO2-Einsparung im Gebäudesektor, sowie den sparsame Umgang mit der knappen Ressource Biomasse, bietet das vorgestellte System ein ausbaufähiges Potenzial. 

Forschungsbericht

Die Ergebnisse der Untersuchung veröffentlichte das Institut Wohnen und Umwelt in einem knapp hundertseitigen Forschungsbericht. Er kann auf der Website www.iwu.de als pdf-Datei heruntergeladen werden.