Sparen mit Sonne und Sole
In der steirischen Gemeinde Pinggau steht das Niedrigenergiehaus von Kathrin und Patrick Höfler. Geheizt und gekühlt wird es mit einer hochinnovativen Kombination von Erdwärmepumpe mit Ringgrabenkollektor, Solaranlage, Hygienespeicher und Solespeicher. Umgesetzt wurde es mithilfe von Sonneninstallateur Willi Höfler.
Kathrin und Patrick Höfler haben sich ihren Wohntraum verwirklicht – ein modernes, energieeffizientes und nachhaltiges Einfamilienhaus. Durch Fußböden und Wände schlängeln sich Flächenheizungen. Mit natürlichen Baumaterialien wie Lehm, Hanf und Holz erzielt man beste Dämmwerte und ein traumhaft natürliches Raumklima – und dies bei einem sehr niedrigen Energiebedarf: Mit einer beheizten Wohnfläche von 166 Quadratmetern hat das Niedrigenergiehaus einen Heizwärmebedarf von bescheidenen 49,2 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr.
Schmuckstück in der Steiermark
Geheizt und passiv gekühlt wird das architektonische Schmuckstück, das in der steierischen Marktgemeinde Pinggau steht, mit einer ganz besonderen Kombination aus Erdwärmepumpe und Solaranlage mitsamt Hygienespeicher und Solespeicher. Die komplexe Steuerung übernimmt ein Hausautomatisationssystem, das auch für Energiemonitoring, Jalousiensteuerung, Alarmanlage und Beleuchtung zuständig ist.
Dieses Gesamtsystem ist ein von Patrick selbst entwickeltes Konzept, über das er seine Masterarbeit für die Fachhochschule Burgenland verfasst hat. Für die praktische Umsetzung dieser innovativen Lösung holte er sich Unterstützung von Sonneninstallateur Willi Höfler. „Unser Einfamilienhaus haben wir mit der neuesten Heiztechnik ausgestattet. Durch das optimierte Zusammenspiel von Wärmepumpe, Solaranlage und Speichertechnik erreichen wir für die Wärmepumpe die Arbeitszahl sieben für Heizung, Kühlung und Warmwasser. Das ist weit über dem Durchschnitt“, so Patrick Höfler stolz.
Die Wärmepumpe ist mit einem Ringgrabenkollektor gekoppelt, der um das Haus verlegt wurde und Erdwärme liefert. Derartige Kollektoren kommen vor allem dort zum Einsatz, wo auf dem Grundstück nur wenig Platz zur Verfügung steht. Sie sind nicht genehmigungspflichtig, relativ günstig und sehr flexibel. Der Aufwand für den Aushub ist überschaubar. Beim Haus von Kathrin und Patrick läuft der Erdkollektor in einem 118 Meter langen Graben um das Gebäude herum und ist als Zwei-Kreis-Rohrsystem ausgeführt. Die Rohrlänge beträgt 300 Meter, der Rohrinnendurchmesser 32 Millimeter. Die Kollektorschleifen wurden in einer Tiefe von 1,5 bis 2 Metern verlegt.
Die Hauptkomponente des Heizsystems ist die KNV-Erdwärmepumpe 1155-06 PC mit einer Leistung von sechs Kilowatt. Dieses Wärmepumpengerät stellt im Winter Heizwärme zur Verfügung und dient im Sommer zur Kühlung des Gebäudes – Stichwort: Natural Cooling. Der sommerliche Kühlbetrieb trägt außerdem zur Regeneration des Erdreichs im Garten bei.
Die zweite wichtige Komponente ist eine thermische Solaranlage mit einer Kollektorfläche von neun Quadratmetern. Die Solarkollektoren befinden sich auf dem Dach des Einfamilienhauses, sind nach Süden ausgerichtet und in einem Winkel von 55 Grad aufgestellt. Die Solarwärme wird vor allem für die Brauchwasseraufbereitung verwendet, aber auch zur Heizungsunterstützung und Solevorwärmung.
Und da wird die Geschichte erst richtig interessant: Durch die Einbindung von zwei Speichern kann die Effizienz des Gesamtsystems zusätzlich gesteigert werden. Scheint viel Sonne und ist der Ertrag der Solaranlage hoch, wird die Wärme direkt zur Erhitzung des Wassers im 850-Liter-Hygienespeicher (Solar-Schichtspeicher mit Frischwassermodul zur hygienischen Warmwasserbereitung) genutzt. Die Energie für das Warmwasser mit circa 52 Grad Celsius wird aus dem obersten Bereich des Speichers bezogen, der bei Bedarf per Wärmepumpe nachgeheizt wird.
Steht hingegen nur wenig Solarenergie zur Verfügung, wird sie in einen 800-Liter-Solespeicher geschickt und zur Vorwärmung der Sole für die Erdwärmepumpe genutzt. Die Temperatur in diesem Speicher ist niedriger als jene im Hygienespeicher. Hier fließen auch mehrere Wärmeströme zusammen: die Energie, die vom Ringgrabenkollektor kommt, die Wärme aus dem Rücklauf von der Fußbodenheizung und Solarerträge werden vermischt. Die Temperatur der Sole, die an die Erdwärmepumpe geschickt wird, wird durch die Temperatur im Solespeicher angehoben – und damit die Leistungszahl gesteigert. Das Wärmepumpengerät muss also weniger arbeiten.
Die Effizienz des Gesamtsystems wird durch die zusätzlichen Komponenten erhöht, was sich in sehr günstigen Stromkosten niederschlägt. Außerdem werden die Laufzeiten der Wärmepumpe reduziert, was zu einer höheren Lebensdauer des Geräts führt. Die vergleichsweise hohe Komplexität des Systems wird durch einen frei programmierbaren Regler beherrschbar – mithilfe des Hausautomatisations-Systems inklusive BUS-System und Miniserver. Zwar sind die Investitionskosten durch Speichertechnik und Regeltechnik höher. Die dauerhaft niedrigen Betriebskosten wiegen diese Anfangsinvestition aber innerhalb von rund 20 Jahren wieder auf. Danach – je nach Entwicklung der Strompreise eventuell auch früher – überwiegen die ökonomischen Vorteile.
Der Jahresenergieverbrauch des Kombisystems liegt bei rund 2.000 Kilowattstunden. In den Sommermonaten wird im Natural-Cooling-Betrieb nur Strom für die Umwälzpumpe und für die Wärmepumpensteuerung benötigt. Von Juni bis August reichen die Solarerträge fast zur Gänze für die Warmwasserbereitung aus. In der Übergangszeit und im Winter wird naturgemäß am meisten elektrischer Strom gebraucht.
