„Technische Aspekte zur Wärmeversorgung des 3-Liter-Hauses“

Inhaltsfolie Definitionsversuch: Das 3-Literhaus Nutzenergie oder Tankinhalt? Einordnung des 3-Literhauses Bauweise eines 3-Literhauses am Beispiel des KfW-Energiesparhaus 60 Gebäudeleistungsbedarf - Heizlast Wärmeversorger Heizkessel: „Überdimensionierung“ vorprogrammiert Warmwasserbereitung Warmwasserspeicher indirekt beheizt Rechenbeispiel Warmwasserbereitung Maximale Ausfallzeit Aspekte bei der Planung Betriebweise eines Brennwertkessels im 3-Literhaus Fazit zum Einsatz von Kesselanlagen in 3-Literhäusern Wärmepumpe im 3-Literhaus Elektro-Nachtspeicherheizung Energie-Kostenvergleich Elektro-Nachtspeicherheizung Weitere Systeme zur Wärmebereitstellung Schlussbetrachtung Ausblick

Definitionsversuch: Das 3-Literhaus Jahresölbedarf für Gebäudeheizung Gebäudenutzfläche in m² = 3 Liter HEL/(m²a) „3 Liter Heizölverbrauch für die Gebäudebeheizung je m² Nutzfläche und Jahr“

Nutzenergie oder Tankinhalt? Strom-Nachtspeicher-heizung Energieeinsatz Nutzungsgrad 3,6 Liter 3 Liter 10 Liter 30 % 3 Liter 2,5 Liter 3 Liter Verteilungsverluste und Energiegewinnung / - transport unberücksichtigt; Literangaben als Heizöläquivalent, Nachtstrom-Primärenergiebedarf (PE) 1 kWhPrimär/ 0,3 kWhEndenergie gem. VDEW Quelle: Verbändearbeitskreis „CO2-Minderung im Heizungsbereich“

Einordnung des 3-Literhauses 3 l/m² kWh/m²

Bauweise eines 3-Literhauses am Beispiel des KfW-Energiesparhaus 60

Gebäudeleistungsbedarf - Heizlast Nutzenergiebedarf Vollbenutzungsstunden Q3l-Haus = --------------------------------------- 3 l/m² * 150 m² *10 kWh/l 1500 h . Q3l-Haus = ----------------- = 3 kW = 20 W/m² 1500 h . 4500 kWh

Wärmeversorger Heizkessel: „Überdimensionierung“ vorprogrammiert Bei Wahl des kleinsten Kessels im untersten Modulationsbetrieb dieses Fabrikats ist dieser noch um 50 % überdimensioniert oder: der Kessel fährt maximal mit 25% Teillastbetrieb (3/12) Kein modulierender Betrieb möglich, da der Kessel bereits bei Volllast „taktet“

Warmwasserbereitung Warmwasserspeicher indirekt beheizt Der Leistungsbedarf für Warmwasserbereitung ist wesentlich höher als für Gebäudebeheizung Je nach gewähltem Beheizungssystem (Plattenheizkörper, Fußbodenheizung, Warmluftheizung) steht der Kessel der Warmwasserbereitung zur Verfügung Speicherladezeit = Ausfallzeit für Raumheizung

Rechenbeispiel Warmwasserbereitung Maximale Ausfallzeit Beispielwerte: Kesselleistung = Übertragungsleistung P = 16 kW Kaltwassertemperatur t1 = 10 °C Warmwassertemperatur t2 = 60 °C Wassermasse m = 160 kg Ausfallzeit = ----------------------------- 160kg *4,185 kJ/(kgK)*50 K 16 kW Ausfallzeit = 35 Minuten

Aspekte bei der Planung Bei der Planung ist diese Ausfallzeit zu berücksichtigen: Problemlos bei Gebäuden mit großer Speichermasse im Normalbetrieb Problematisch bei Gebäuden mit geringer Speichermasse (Fertighäuser mit Holzständerkonstruktionen / Holzbalkendecke) und Warmluftheizung Zur Vermeidung langer Heizungsunterbrechungen werden häufig Kesselleistungen >= 18 kW gewählt Alternative: -Kessel mit Parallelbetrieb von TWWB und Heizung (z.B. Viessmann Vitodens 300) - Direkt beheizter Warmwasserbereiter

Betriebweise eines Brennwertkessels im 3-Literhaus Raumheizung Warmwasser 0.25

Fazit zum Einsatz von Kesselanlagen in 3-Literhäusern Die Kesselanlage erreicht nicht den optimalen Betriebspunkt Anders als beim Niedertemperaturkessel werden die Stillstandsverluste durch den Kondensationsbetrieb bei Teillast kompensiert Trotz „überdimensionierter“ Anlage ist der Einsatz eines Brennwertkessels sinnvoll.

Wärmepumpe im 3-Literhaus Idealer Anwendungsfall, durch niedriges Temperaturniveau des Heizmediums Im Passivhaus (15 kWh/m²) Luft/Wasser-WP mit elektrischer Zusatzheizung möglich Nachheizung (elektrisch direkt) für Warmwasserbereitung erforderlich Hohe Investitionskosten bei Wasser/Wasser-WP

Wärmepumpe

Elektro-Nachtspeicherheizung Geringe Investition Geringer Wartungsbedarf Keine staatlichen Auflagen Hohe Verfügbarkeit Kein Zusätzlicher Hausanschluss Geringer Platzbedarf Konterkariert die Ziele des 3-Literhauses: Schlechter Wirkungsgrad (30 %), daher Hoher Primärenergieeinsatz Preisrisiko Strom (?)

Energie-Kostenvergleich Elektro-Nachtspeicherheizung

Weitere Systeme zur Wärmebereitstellung Holzheizung (Pellets, Stückholz) Ölheizung (Jahresvorrat: mit 500-Litertank gesichert) Brennstoffzelle (in der Erprobung) Erdgas-Wärmepumpe ….

Schlussbetrachtung Der Einsatz von Brennwertkesselanlagen ist trotz Überdimensionierung technisch sinnvoll Bei der Anlagendimensionierung begrenzt die Warmwasserbereitung die Verringerung der Feuerungsleistung. Umweltgerechte Alternativlösungen (z.B. WP) sind sinnvoll, aber wegen hoher Investitionskosten oft nicht wirtschaftlich Durch geringe Investitionskosten und Wartungsfreiheit könnten Elektroheizungen (wieder) in das Blickfeld der Bauherren geraten.

Ausblick Systemkombinationen können eine sinnvolle Perspektive darstellen; Beispiel: Luft/Wasserwärmepumpe für Warmwasserbereitung und Grundheizlast + Spitzenheizlastabdeckung durch Holzofenfeuerung

Für die Aufmerksamkeit! www.bielig.de/3lhaus Vielen Dank Für die Aufmerksamkeit! www.bielig.de/3lhaus