Geschosswohnungsbau mit Luft/Wasser-Wärmepumpen

Künzelsau ist die Kreisstadt des Hohenlohekreises im fränkisch geprägten Nordosten Baden-Württembergs. Sie ist ein Mittelzentrum in der Region Heilbronn-Franken. Mit rund 15.000 Einwohnern ist die Kreisstadt Sitz mehrerer weltweit operierender Unternehmen der Branchen Montageteile, Lüftungs- und Förderungstechnik, Explosionsschutz sowie Textilien. Es besteht nach wie vor hoher Bedarf an Wohnraum, der in den vergangenen Jahren vorwiegend am Wohnbauschwerpunkt Taläcker Allee auf der Hohenloher Ebene realisiert wurde. Als jüngstes Projekt sind dort vor Mietwohnungen durch die DH Wohnen GmbH aus Denkendorf in ressourcenschonender Holzmodulbauweise fertig gestellt worden.

Die DH Wohnen GmbH befasst sich vorwiegend mit dem Erwerb und der Entwicklung von Grundstücken sowie der Planung und Errichtung von Wohngebäuden, deren Unterhaltung, Vermietung, Verwaltung sowie Veräußerung. Das Unternehmen setzt mit der Erfahrung aus über 35.000 qm gebauter Wohnfläche neue Maßstäbe und bietet Kommunen und Unternehmen der Wohnungswirtschaft ihr fundiertes Know-how in der Planung und Umsetzung von nachhaltigen Wohnräumen an. In enger Kooperation mit Wolff und Müller, Niederlassung Serielles Bauen, die gemeinsam mit dem Unternehmen Aktivhaus einen der führenden Generalübernehmer für serielles Holzmodulbauweise bilden, entstanden aus 112 Holzmodulen 60 barrierearme und 20 barrierefreie Wohnungen.

Modulbauweise reduziert Bauzeit

Im Mittelpunkt standen die Themen Nachhaltigkeit, Qualität, Wirtschaftlichkeit, Vielseitigkeit und Schnelligkeit, mit denen die Kundinnen und Kunden durch sämtliche Leistungsphasen begleitet wurden. Die Ausführung dieses besonderen Bauprojektes besteht aus vier Gebäuden in viergeschossiger Bauweise und einer natürlich belüfteten, eingeschossigen Parkebene. Die attraktiven Mietwohnungen wurden für Singles, Paare oder Familien aller Altersgruppen geplant. Zur Verfügung stehen 2- bis 5-Zimmer-Wohnungen in Größen zwischen 41 m² und 95 m².

Die verwendeten Holzmodule folgen dem Triple-Zero-Prinzip: Holz ist ein nachwachsender Rohstoff der viel CO2 bindet, die Module werden so aufgebaut, dass sie später vollständig und sortenrein in ihre Ausgangsmaterialien zerlegt werden können. Die eingesetzten Baustoffe werden im Hinblick auf ihre Nachhaltigkeit und nach ressourcenschonenden Aspekten ausgewählt. Daneben ergibt sich aus der modularen Bauweise eine verkürzte Bauzeit und der dringend benötigte Wohnraum kann zeitnah übergeben werden. Die Langlebigkeit der Modulbauweise steht der eines konventionell gefertigten Hauses in nichts nach.

Energiekonzept mit niedrigem ­Primärenergiebedarf

Als ausgesprochen nachhaltiges Projekt konnten die Wohnblocks im Energiestandard KfW 40 EE geplant und gebaut werden. Möglich wurde dies durch ein hocheffizientes Energiekonzept, bei dem der Primärenergiebedarf durch moderne Großwärmepumpen in Kombination mit Photovoltaikanlagen erzeugt wird. Die Photovoltaikanlagen auf dem Dach der vier Wohnblocks unterstützen mit ihrer regenerativen Stromproduktion sogar zu einem nicht unerheblichen Teil den Betrieb der Wärmepumpen. Zum Einsatz kommen vier Luft/Wasser-Wärmepumpen von Typ MEHP-iS-G07 / 0112 von Mitsubishi Electric, die als Energiequelle die Außenluft nutzen. Die in Europa produzierte Wärmepumpen-Serie MEHP-iS-G07 ist die aktuelle reversible Wärmepumpen-Baureihe des Herstellers für großen Wärmebedarf und wurde von dem Wärmepumpenhersteller selbst entwickelt.

Die reversiblen Wärmepumpen nutzen zahlreiche Komponenten – wie zum Beispiel Inverter geregelte Scrollverdichter und Inverter-Ventilatoren – aus eigener Fertigung. Um eine möglichst hohe Effizienz zu erzielen, wird in den Geräten durchgängig das Kältemittel R32 eingesetzt, das im Vergleich zum oft noch in dieser Produktgruppe gebräuchlichen R410A einen um 68 % geringeren GWP-Wert aufweist. Bei dieser Gerätereihe wurde der Fokus auf die Heizfunktion gelegt. Ihre modulare Gerätestruktur ermöglicht die Anpassung auf den jeweiligen Leistungsbedarf eines konkreten Projekts. So könnte beispielsweise auch der Einsatz in Nahwärmenetzen mit diesen Systemen realisiert werden. Die Großwärmepumpen dieser Geräteserie sind voll förderfähig.

Großwärmepumpen für hohen Wärmebedarf

Es stehen drei unterschiedliche Module mit sieben Leistungsgrößen von 50 bis 110 kW Nennwärmeleistung und COPs von 3,5 bis 3,2 nach EN 14511 zur Verfügung. Durch die optionale Konfiguration als Zwillingsmodul können bis zu 220 kW Wärmeleistung erreicht werden. Der Einsatzbereich ermöglicht laut Hersteller den Wärmepumpenbetrieb von bis zu -20 °C Außentemperatur und einer Warmwasser-Austrittstemperatur von bis zu 65 °C. Durch integrierte LAN-Logik können bis zu acht Geräte in einer Gruppe geregelt werden. Mit ihr sind Lastenverteilung, Alarm-Management und Back-up/Stand-by-Betrieb der Gesamtanlage realisierbar.

Die Software-Verbindung erfolgt durch einen Multi-Manager, der zahlreiche smarte Funktionen offeriert. So kommt bei den Wärmepumpen-Modellen bei der Vernetzung mehrerer Geräte eine sogenannte Smart Defrost Logik zum Einsatz. Die vier Luft/Wasser-Wärmepumpen stehen in einer Sicht- und Schallschutzeinhausung im Außenbereich an den Stirnseiten der ­Wohnblocks. Es sind jeweils zwei Wärmepumpen á 80 kW eingesetzt. In der Gesamtschau steht eine Wärmeleistung von rund 320 kW bei einer Auslegungstemperatur in Künzelsau von -12 °C für das gesamte Objekt mit vier Wohnblöcken bzw. 80 Wohneinheiten zur Verfügung.

Redundanter Anlagenaufbau mit Fernüberwachung

„Die Anlagen sind redundant aufgebaut, so dass jeweils zwei Geräte eine Anlage bilden und im Wechselbetrieb arbeiten. In den beiden Tiefgaragen befinden sich zwei Technikräume. Hier wird das Warmwasser von den Wärmepumpen in zwei Pufferspeicher geleitet und über zwei Verteilerstationen von Sekundärpumpen in die Steigstränge befördert“, erklärt Silvio Braun, Projektleiter bei der Windmüller Technik GmbH aus Schwäbisch Hall. „In den Wohneinheiten sorgen Wohnungsstationen für die Verteilung in die Heizkreise der Fußbodenheizungen. Die Trinkwarmwasserbereitung erfolgt ebenfalls über die Wohnungsstationen, in die elektrische Durchlauferhitzer integriert sind.“

Der Abschluss eines Wartungsvertrages mit dem ausführenden Unternehmen gilt für den Betreiber – die DH Wohnen GmbH – als obligatorisch, denn ein Wartungs- und Servicevertrag bietet viele Vorteile. Eine regelmäßige Wartung der technischen Anlage erhöht die Lebensdauer und kann die Gesamteffizienz verbessern. So können zum Beispiel Anlagendaten überprüft, Einstellungen und Betriebsparameter besser auf die realen Bedürfnisse und Anforderungen der Nutzer und Umwelteinflüsse eingestellt oder nachjustiert sowie – falls erforderlich – Verschleißteile ausgetauscht werden. „Die Fernwartung, bei der ein Vorab-Check durchgeführt wird, bietet uns als betreuendes Serviceunternehmen bei diesem Objekt die Möglichkeit vom PC, direkt auf die Anlage zu schauen und so bei der Fehlerdiagnose besser selektieren können, welcher Bedarf anliegt“, so Braun.

Fazit

Das Ziel der Wärmewende ist mehr Energieeffizienz und eine stärkere Nutzung erneuerbarer Energien im Gebäudesektor. Gefördert wird dieses Ziel durch die im Klimaschutzprogramm der Bundesregierung beschlossenen Maßnahmen. Je mehr regenerativ erzeugter Strom eine zentrale Rolle der Wärmeversorgung übernimmt, desto bedeutender wird auch die Wärmepumpen-Technologie. Das Bauprojekt in Künzelsau, einer viergeschossigen Wohnblock-Siedlung in Holzmodulbauweise, zeigt ein nachhaltiges Beispiel, das im Energiestandard KfW 40 EE geplant und gebaut werden konnte.

Möglich wurde dies durch ein hocheffizientes Energiekonzept, bei dem der Primärenergiebedarf durch moderne Großwärmepumpen in Kombination mit Photovoltaikanlagen erzeugt wird. Zum Einsatz kommen vier Luft/Wasser-Wärmepumpen, die speziell für Gebäude mit hohem Wärmebedarf entwickelt wurden. Die Geräte sind serienmäßig mit Scrollverdichtern und variabler Leistungsdrehzahl sowie einem Kältemittel mit geringem Treibhauspotenzial ausgestattet.