Erdwärmenutzung – aus wirtschaftlichen Gründen

Der Bau- und Immobilienbranche wohnt eine gewisse Trägheit inne, und das ist durchaus positiv zu bewerten. Denn diese Trägheit schützt sie davor, jedem neuen Trend hinterherzuhecheln, jede Mode mitzumachen und „neuer“ mit „besser“ zu verwechseln. Gebäude müssen über mehrere Jahrzehnte zuverlässig funktionieren, auch wirtschaftlich. Heute getroffene Entscheidungen wirken sich langfristig aus, weshalb sie wohl bedacht sein sollten.

Wohnungsbau und Wirtschaftlichkeit

Wer die Verantwortung für zahlreiche Wohneinheiten trägt, ist gleichzeitig verantwortlich für das Wohlergehen vieler Menschen. Er muss aber gleichzeitig auch Rechenschaft über die eingesetzten Mittel und deren Verwendung ablegen, also unternehmerisch denken. Ist die Entscheidung für eine (Bau-) Maßnahme als Investition in die Zukunft zu bewerten? Wie lang dürfen bei Investitionen die Nutzungs- und Amortisationszeiträume sein? Denke ich, mit ängstlichem Blick auf das Jahresergebnis, nur in kleinen Schritten und Zahlen, oder darf es auch mal eine große Maßnahme sein, welche dann über Jahre für Ruhe sorgt? Im Bereich der Heiztechnik kommt noch ein weiterer Aspekt hinzu, denn die hier entstehenden laufenden Kosten werden bekanntlich umgelegt. Das kann auf Seiten des Gebäudebetreibers zu einer gewissen Innovationsmüdigkeit führen, die schlimmstenfalls letztlich zu Lasten der Vermietbarkeit geht.

Best practice

Ein privater Investor hat sich hierzu so seine Gedanken gemacht und eine verblüffend einfache Lösung gefunden, welche in kleinem Maßstab bereits bestens funktioniert – und auf größere Maßstäbe ohne weiteres übertragbar erscheint: Er bietet seinen Mietern eine Warmmiete an, welche die Kaltmiete sowie die Heizungskosten enthält, was diese alleine schon wegen der Berechenbarkeit (keine Nachzahlungen) gerne annehmen. Anstelle einer konventionellen, beispielsweise gasbetriebenen Heizungsanlage, baute der Investor eine Wärmepumpe ein, welche von Geocollect-Erdwärmeabsorbern bedient wird. Den Strom für die Wärmepumpe liefert eine PV-Anlage (Photovoltaik) auf dem Dach. Die Kosten für diese Maßnahmen lagen erwartungsgemäß über denen einer konventionellen Heizungsanlage. Den Mehrkosten stehen allerdings erfreuliche Aspekte gegenüber: Die Anlage heizt das gesamte Gebäude ohne jeglichen Brennstoff und ist damit unabhängig von schwankenden Weltmarktpreisen oder gar Lieferengpässen. Die benötigte Wärme kommt aus der Erde, den benötigten Strom liefert die Sonne, beides ist „gratis“. Außerdem wird die vollkommen emissionsfreie und CO2-neutrale Anlage aus verschiedenen Töpfen gefördert.

Statt die Heizungskosten als durchlaufenden Posten zu verstehen, stehen hier – nach der Amortisationszeit von wenigen Jahren – den Einnahmen keinerlei laufende Kosten mehr gegenüber. Das ermöglicht es dem innovativen Bauherrn, seinen Wohnraum zu einer attraktiven Gesamtmiete anzubieten und gleichzeitig äußerst wirtschaftlich zu agieren. Die Heizkostenverordnung unterstützt diesen unbürokratischen Ansatz; sie verlangt beim Einsatz einer Wärmepumpe in Verbindung mit einer PV-Anlage keine detaillierte Abrechnung. Die einzigen variablen, verbrauchsabhängigen Kosten betreffen den Strom, der über eigene Zähler erfasst wird.

Erdwärme kostet nichts

Mit einer geothermischen Heizungsanlage kostenlos zu heizen geht wie folgt: Ein Kältemittel wird in einer Wärmepumpe komprimiert und stark erhitzt. Die so entstandene Wärme gibt es an den Heizungskreislauf ab. Danach wird das Kältemittel entspannt, wodurch es sehr stark abkühlt. Die mit Hilfe der Erdwärmekollektoren gewonnene Wärme wird dem Kältemittel in einem Verdampfer zugeführt, wodurch dessen Temperatur auf ein Niveau angehoben wird, das ausreicht, den Prozess von vorne ablaufen zu lassen.

Zur Gewinnung der nötigen Erdwärme sind Tiefenbohrungen heute eigentlich nicht mehr nötig. Die turbulent durchströmten Geocollect-Flächenkollektoren entziehen dem Erdreich bereits in einer Tiefe von 1,5 m ausreichend Energie. Diese Quelle wird durch Sonneneinstrahlung und Niederschlag permanent frisch befüllt, sodass die „Ernte“ während des gesamten Jahres erfolgen kann.

Um die Wärmepumpe betreiben zu können, benötigt man Strom. Eine gut funktionierende Anlage produziert bis zum fünffachen der Energie, welche ihr in elektrischer Form zugeführt wird, als Wärme. Sofern der benötigte Strom, wie in diesem gelungenen Beispiel, durch eine PV-Anlage gewonnen werden kann, ist man der Autarkie nahe.

Die Planung einer Geothermie-Heizungsanlage muss von Fachleuten vorgenommen werden. Diese berücksichtigen von der Bodenbeschaffenheit bis zum Heizwärmebedarf alle Aspekte und stellen dann eine ausreichend dimensionierte Haustechnik, welche natürlich auch Sicherheitsreserven beinhaltet, zusammen.

Der alltägliche Betrieb ist für die Mieter mit keinerlei Einschränkungen verbunden. Im Gegenteil; die idealerweise in ein solches System eingebundene Flächenheizung erfreut sich mit ihrer niedrigen Vorlauftemperatur und der angenehmen Strahlungswärme großer Akzeptanz. Wo, etwa im Bestand, Flächenheizungen keine Option darstellen, können auch entsprechende Niedertemperatur-Heizkörper mit Erdwärme beliefert werden, einige Wärmepumpen sind eigens dafür ausgelegt.

Haus mit Vorbildfunktion

Bei dem hier vorgestellten energetischen Primus handelt es sich um ein barrierefreies, zweigeschossiges Massivhaus. Eine 25 cm dicke Beton-Bodenplatte mit unterseitiger 12 cm XPS-Dämmung der WLG 039 trägt die Kellerwände aus Filigran-Doppelfertigteilwänden mit einer 12 cm Perimeterdämmung. Bei den 36 cm dicken Außenwände wurden Porenbetonplansteinen (WLG 035) verwendet. Die Innenwände bestehen aus KS-Steinen (24 cm) und Porenbetonsteine (11,5 cm). Der Dachstuhl verfügt über eine16 cm dicke mineralische Zwischensparrendämmung (WLG 035), die KS-Fenster weisen im Referenzmaß einen Uw-Wert von 0,86 W/m²K auf. Insgesamt erreicht das Gebäude den KfW 70-Standard.

Von den Geocollect-Erdwärmeabsorbern wurden jeweils zehn zu einem sogenannten Strang zusammengefasst und in 1,5 m Tiefe verlegt. Jeder Strang steht für eine Entzugsleistung von ca. 1 kW. Für die Wärmeversorgung des Gebäudes arbeiten insgesamt 18 Stränge mit einer Gesamtentzugsleistung von 18 kW im Erdreich. Die Absorber speisen die entzogene Wärme in eine Nibe Sole-Wärmepumpe 4 - 16 kW ein, welche diese auf die gewünschte Vorlauftemperatur von 26 °C anhebt. Die Wärmepumpe erreicht JAZ-Werte (Jahresarbeitszahl) von 4 bis 5. Das heißt, dass aus 1 kW elektrischer Energie bis zu 5 kW Heizenergie gewonnen werden. Damit die geringen Vorlauftemperaturen ihre Wirkung voll entfalten können, wurden im ganzen Gebäude Flächentemperierungssysteme von EWKtec als Fußbodenheizung installiert. Im Sommer kann die Anlage zur passiven Kühlung eingesetzt werden, hierfür muss lediglich eine Umwälzpumpe betrieben werden. Ein 1000 l Warmwasserspeicher mit integriertem Heizstab sichert das System ab. Die Warmwasserversorgung funktioniert über dezentrale Durchlauferhitzer (18 – 24 kW). Die elektrische Energie, auch für den Betrieb der Wärmepumpe, liefert eine auf dem Dach montierte PV-Anlage, bestehend aus 38 Modulen mit 9,8 kWp Leistung. Liefert die Anlage Strom über den aktuellen Bedarf hinaus, wird dieser in einer 4 kW Solarbatterie gespeichert oder wärmt über den Heizstab den WW-Puffer.