Wärmepumpenkaskade heizt Gebäuderiegel aus den 50er- und 70er-Jahren

Bis 2030 will die Großstadt Braunschweig (Niedersachsen) klimaneutral sein. Das ist für die Wohnungsbaugesellschaft Nibelungen-Wohnbau-GmbH eine zusätzliche Herausforderung, denn viele ihrer Bestandsgebäude sind aus den 50er- und 70er-Jahren, haben also einen hohen Wärmebedarf. Dass aber auch hier mit Erneuerbaren Energien geheizt werden kann, zeigen zwei Pilotprojekte mit Wärmepumpen-Hybrid-Systemen in der Riesebergstraße und der Mark-Twain-Straße.

• ein Wärmepumpentyp für unterschiedliche Gebäudegrößen („skalierbar“)
• auch für Altbauten geeignet
• hohe Mieterakzeptanz

Die beiden heiztechnischen Sanierungen im Gebäudebestand haben für die gesamte Region Vorbildcharakter. Denn zum einen leistet die Nibelungen-Wohnbau-GmbH als 100-prozentige Tochter der Stadt Braunschweig so ihren Beitrag zum Erreichen des kommunalen Klimaschutzkonzeptes, bis 2030 Treibhausgas-neutral zu sein.

Zum anderen hat die Wohnungsgesellschaft gleichzeitig einen skalierbaren Ansatz gefunden, fossile Wärmeerzeuger durch nachhaltige Heizkonzepte zu ersetzen, die wirtschaftlich tragfähig sind und so auch durch die Mieterinnen und Mieter akzeptiert werden. Das ist praxisgerecht, sagt Thorsten Frenzel, Vaillant Key-Account-Manager Wohnungswirtschaft: „Gerade im verdichteten Gebäudebestand geht es ja auch um Fragen wie ,Mieterakzeptanz‘, und zwar in Sachen Versorgungssicherheit genauso wie in Bezug auf die Betriebskosten, den notwendigen Platzbedarf oder eventuelle Geräuschbelästigungen.“

Der Hausentwurf

Unterschiedlichste Anforderungen

Die Mehrfamilienhäuser in den beiden Siedlungen wurden als Gebäuderiegel bzw. Reihenhäuser Anfang der 50er- sowie in den 70er-Jahren gebaut. Ihr Wärmebedarf lag damit bei etwa 200 bis 250 kWh/m²a. In der Riesebergstraße wurden die Häuser 1990 zwar etwas gedämmt. Pro Gebäudezug mit 32 Wohneinheiten beträgt der Heizwärmebedarf aber immer noch 138 kWh/m²a, ist also nur Energie-effizienzklasse E. In den Reihenhäusern der Mark-Twain-Straße sieht das mit geschätzt 115 kWh/m²a etwas besser aus.

Das Energiekonzept

Für jedes Objekt passend

Bisher wurden die Reihen- und Mehrfamilienhäuser über Öl-Niedertemperatur-Kessel bzw. über Low-NOx-Gaskaskaden mit Raumwärme versorgt; die Warmwasserbereitung erfolgte über elektrische Durchlauferhitzer. In beiden Fällen also mit für die Bauzeit der Häuser durchaus üblicher Wärmetechnik, aber eben immer auf Basis beträchtlicher Mengen fossiler Brennstoffe.

Auf der Suche nach einer effizienten, umweltschonenderen Heiztechnik wurde für das Haus in der Riesebergstraße erstmals eine Wärmepumpen-Hybridlösung installiert. Sie besteht aus drei Luft/Wasser-Wärmepumpen Typ aroTHERM plus (à 11,3 kW bei A -7/W55) die in Kaskade geschaltet sind. Ergänzt werden sie durch zwei ecoVIT Gas-Brennwertkessel à 47 kW für die Spitzenlast, also wenn es besonders kalt ist. Die Warmwasserbereitung erfolgt weiterhin dezentral über elektrische Durchlauferhitzer.

Damit ist für das etwa 30 Meter lange Gebäude gleichzeitig die Frage nach dem Erhalt der Trinkwassergüte bei höchstmöglicher Effizienz der kleinen Nahwärmezentrale gelöst. Denn statt Warmwasser energieintensiv zentral auf dem nach DVGW-Arbeitsblatt W 551 geforderten Temperaturniveau von 60/55 °C Speichereintritts-/Austrittstemperatur vorzuhalten und mit hohen Wärmeverlusten zirkulieren zu lassen, wird das Warmwasser wie bisher schon bedarfsgerecht erst direkt an der Entnahmestelle erzeugt.

Das spart eine Menge Energie, hat das Verbundvorhaben EnOB des Bundesministerium für Wirtschaft und Energie ermittelt. Danach liegen die Zirkulationsverluste im Geschosswohnungsbau trotz vorschriftsmäßiger Dämmung der Rohrleitungen bei 8 bis 10 W pro Meter. Das entspricht pro Jahr einer Wärmemenge von etwa 70 bis 88 kWh – die jetzt von den Wärmepumpen gar nicht erst erzeugt werden muss.

In der Mark-Twain-Straße wiederum ist jedem Haus eine Wärmepumpe vom Typ aroTHERM plus zugeordnet, weil dort der (gemessene) Warmwasserbedarf deutlich höher liegt. Mit 11,3 kW (A -7/W55) Leistung liefert die Wärmepumpe aber genug Energie für diese Warmwasserbereitung, die hausweise über entsprechend dimensionierte Trinkwasserspeicher erfolgt.

Die Kosten-/Nutzenbetrachtung

Skaleneffekte entscheidend

Für die Nibelungen-Wohnbau war es entscheidend, trotz der großen baulichen Unterschiede ihres Gebäudebestandes für möglichst viele Objektarten eine ebenso effiziente wie idealerweise skalierbare nachhaltige Heiztechnik zu finden, um sie künftig auch auf weitere Quartiere und Objekte anpassen zu können. Mit den aroTHERM plus Wärmepumpen in Kombination mit gebäudespezifischen Anlagenkonzepten wurde dieses Ziel erreicht. Über die reinen Energieeinsparungen in den jetzt heiztechnisch sanierten Gebäuden hinaus sind also auch weitere Einsparungen über Skaleneffekte bei den Investitionskosten zu erwarten.