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Abb. 5 Steckbrief Einfamilienhaus
© FhG-ISE

Abb. 6 Anlagenschema.
© FhG-ISE

Abb. 7 Geothermisch beheizte Brücke in Berkenthin.
© H.S.W. Ingenieurbüro Rostock

Abb. 8 Fahrbahntemperierung verhindert Blitzeis.
© H.S.W. Ingenieurbüro Rostock

Abb. 16 Die neue Gas-Absorptionswärmepumpe des Schulgebäudes in Plaidt.
© E.ON Energie AG, München

Abb. 17 Anlagenschema der Wärmepumpenanlage des Schulgebäudes.
© E.ON Energie AG, München

Abb. 18 Vergleich der Kosten und der CO2-Emissionen pro Jahr zwischen Elektrowärmepumpe (EWP) und Gaswärmepumpe (GWP).
© E.ON Energie AG, München

Abb. 19 Schule in Plaidt
© E.ON Energie AG, München
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Aus der Praxis: Einfamilienhaus mit el. Wärmepumpe

In einem neuen Einfamilienhaus mit 127 m2 beheizter Gebäudefläche und geringem Heizenergiebedarf dient eine Wärmepumpe der Gebäudebeheizung und der Trinkwassererwärmung. Das außen aufgestellte Gerät mit einer Heizleistung von 7,5 kW (bei A2/W35 nach EN 14511) nutzt Außenluft als Wärmequelle. Sowohl im Trinkwasser- als auch im Heizungsspeicher sind ergänzend Elektroheizstäbe installiert, die entsprechend individuell einge-stellter Parameter betrieben werden. Die Beheizung der Räume erfolgt mittels Fußboden- und Wandheizung. Der Handtuch-Heizkörper im Bad wird ebenfalls mit den geringen Heizkreistemperaturen betrieben. Dieses Objekt wird im Rahmen des Projektes “WP Monitor” untersucht.

Von Mai 2011 bis April 2012 erreichte die Anlage eine Arbeitszahl von 3,3, innerhalb der Ergebnisse des Monitoringprojektes „WP-Effizienz“ ein vergleichsweise hoher Wert. Der Heizkreis wurde im Mittel bei 35 °C/28 °C betrieben. Die Beladung des Trinkwasserspeichers erfolgte im Mittel bei 47 °C/42 °C. Die bereitgestellte Wärme teilte sich mit 84% bzw. 16% auf die Raum-heizung und Trinkwassererwärmung auf. Die jährliche Betriebsdauer dieser Wärmepumpe lag bei 2.100 Stunden. Die beiden Heizstäbe waren sehr selten in Betrieb, sodass weniger als 1% des Wärmebedarfes für Heizung und Trink-wassererwärmung direkt elektrisch erzeugt wurde.

En passant: Brückentechnologie

Fahrbahnoberflächen von Brücken, insbesondere in ungünstiger geographischer Lage – z. B. über Gewässer, in Einschnitten, Schattenlagen und Niederungsbereichen, vereisen im Winter wesentlich schneller als Straßenabschnitte mit direktem Kontakt zum Erdboden. Damit wird das Unfallrisiko deutlich erhöht und der Winterdienst ist zu frühzeitigem Einsatz gezwungen, selbst wenn der allgemeine Straßenzustand dies noch nicht erfordert. Automatische Taumittelsprühanlagen können zu einer Entlastung führen, sind jedoch aufgrund ökologischer und ökonomischer Bedenken umstritten.

Eine Lösung ist der Einsatz oberflächennaher geothermischer Energie, die deutschlandweit erstmalig bei der Erneuerung der Straßenbrücke Berkenthin über den Elbe-Lübeck-Kanal im Rahmen eines Pilotprojektes erprobt wird. Der Asphaltaufbau der Brücke ist mit Heizschlangen durchzogen. Neben einer Beheizung des Fahrbahnbelags im Winter besteht die Möglichkeit, den Asphalt im Sommer zu kühlen und somit die Gefahr der Spurrinnenbildung zu verringern und die Lebensdauer des Belages zu verlängern. Die Beheizung bzw. Kühlung erfolgt über eine Wärmepumpe, die an eine Einbrunnenanlage angeschlossen ist.

Aus der Praxis II: Schulgebäude mit thermischer Wärmepumpe

Das im Jahr 1907 in Plaidt erbaute Schulgebäude wurde 2010 anlagentechnisch saniert. Dabei wurden zwei Elektrowärmepumpen mit Erdreich als Wärmequelle durch eine neuentwickelte Gas-Absorptionswärmepumpe ersetzt. Als Wärmequelle nutzt diese auch das Erdreich.
Der Pufferspeicher von 1.500 l wurde nicht erneuert. Zur Spitzenlastdeckung ist anstelle  des Elektro-Heizstabes ein Gas-Brennwertgerät eingebaut worden. Die Wärmeübergabe im Gebäude wird durch eine Radiatorenheizung realisiert. Um die hocheffizient erzeugte Wärme auch weiter effektiv zu verteilen und das Niveau der Heizkreisvorlauftemperatur möglichst gering zu halten, wurde ein hydraulischer Abgleich vorgenommen.

Ergebnisse
Während der Heizperiode 2011 / 2012 erreichte die Gaswärmepumpe einen Jahresnutzungsgrad von 137,5%. Der Jahresnutzungsgrad der Gaswärmepumpe ist das Verhältnis zwischen  der von der GWP abgegebenen Wärmemenge  zu der zugeführten Wärmenenge aus Erdgas,  und ist damit direkt vergleichbar mit den allgemein bei den Brennwertkesseln ange-gebenen Jahresnutzungsgraden. Die jährliche Betriebsdauer der Anlage lag im Messzeitraum bei 2.335 Stunden.

Einsparungen
Durch den Austausch der alten Elektrowärmepumpen gegen das neue erdgasbasierte Absorp tionswärmepumpe- / Gasbrennwertsystem wurde vom Gesamtsystem (GWP, ZHG) eine Energiekosteneinsparung von 39% und eine CO2-Reduzierung von 44% über eine Heizperiode messtechnisch nachgewiesen. Dies belegen die Abrechnungszahlen des örtlichen Versorgers. 

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(PDF, 20 Seiten, 3,2 MB)

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