Thermische Aktvierung von Außenwänden als Wärmequelle für effiziente Wärmepumpenheizsysteme
Verbundvorhaben: Hochschule München, Hautec GmbH, Meier Betonwerke GmbH, Syspro-Gruppe Betonbauteile e.V.
Die Energieeffizienz von Wärmepumpenheizungen wird maßgeblich durch das Temperaturniveau der Umgebungswärmequelle beeinflusst. Durch den Einsatz von Erdwärmesonden, flächigen Erdwärmekollektoren oder Grundwasser werden deutliche höhere Jahresarbeitszahlen im Vergleich zu Luft-Wärmepumpen erreicht.
Ist die Nutzung der geothermischen Wärmequellen durch die lokalen Gegebenheiten oder die Größe des Grundstücks beschränkt, kann stattdessen ein Wärmepumpenheizsystem mit gebäudeintegrierten Wärmequellen eingesetzt werden. Dazu werden Elemente der Betonfassade als Solar-Massivabsorber ausgeführt: Über einen durch die Beton-Außenschale der „Thermowand“ verlaufenden Wärmeträgerkreislauf wird die aus der Solarstrahlung gewonnene Wärme in einen Untergrund-Wärmespeicher unter dem Gebäude übertragen, der als Wärmequelle für die Wärmepumpenheizung dient. Die Größe des Wärmespeichers ist auf die Größe des darüberliegenden Gebäudes begrenzt, so dass die Speicherkapazität auch bei hohem Dämmstandard des Gebäudes in der Regel nicht ausreicht, um als saisonaler Speicher die gesamte Heizperiode abzudecken. Aus diesem Grund wird ein Außenluft-Wärmeübertrager als zusätzliche Umgebungswärmequelle in das System eingebunden.
Um in der Jahresbilanz eine möglichst hohe Energieeffizienz zu erreichen, wird folgende Betriebsstrategie angewandt: Wärmequellen mit hoher Temperatur werden vorrangig eingesetzt; die im Erdreich gespeicherte Wärme wird für Betriebsphasen mit sehr niedriger Umgebungstemperatur vorgehalten; der Untergrundwärmespeicher wird als Mittelfrist-Speicher betrieben und soll in milden Witterungsphasen während der Heizperiode mit Hilfe der Wärmeerträge der Solarabsorber-Thermowand regeneriert werden.
Im Probebetrieb des Heizungssystems über zwei Heizperioden wurde eine Energieeinsparung im Vergleich zum Betrieb als reine Luft-Wärmepumpe in Höhe von etwa 30 % erzielt (Projekt „EnOB: TriValent - Wärmepumpenheizung mit gebäude-integrierten Wärmequellen“, Förderung: BMWK, FKZ 03EN1064A).
