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Systemwechsel: Von Öl- auf Erdwärmepumpenheizung

Systemwechsel: Von Öl- auf Erdwärmepumpenheizung

Die Eigentümerin dieses Einfamilienhauses aus den frühen 1970er Jahren wollte von Öl auf erneuerbare Energieträger wechseln. Für den Ersatz des Wärmeerzeugers bei gleichzeitigem Systemwechsel muss vorgängig geprüft werden, ob die bestehende Wärmeverteilung und das Wärmeabgabesystem beibehalten werden können.

 

Das während der Heizperiode über einige Wochen durchgeführte Monitoring der Betriebstemperaturen hat gezeigt, dass sich die vorhandene Infrastruktur für eine Wärmepumpenanlage eignet – auch ohne Sanierung der Gebäudehülle.  Die Erkenntnisse aus dem Monitoring lieferten die Grundlage für die Dimensionierung des neuen Energiesystems, ohne Änderungen an der bestehende Wärmeverteilung und am Wärmeabgabesystem. Lediglich die Heizkurve wurde neu konfiguriert.

 

Als Wärmequelle dient eine 350 Meter tiefe Erdwärmesonde. Die auf dem Dach installierte Photovoltaikanlage erschliesst einen weiteren, lokal verfügbaren und erneuerbaren Energieträger und reduziert die Abhängigkeit vom Stromnetz.

 

Im Rahmen eines GU-Auftrages hat die BS2 AG die Projektleitung, Planung und Koordination aller Gewerke übernommen, sodass die Eigentümerin im gesamten Sanierungsprojekt nur einen einzigen Ansprechpartner hatte.  

Nur ein ein Anteil von 23 % des Strombedarfs muss vom Netz gedeckt werden.

«Auch ältere Wohnbauten lassen sich meist porblemlos umrüsten. Wichtig ist hierfür eine gründliche Analyse der vorhandenen Infrastruktur, insbesondere der Wärmeverteilung und -abgabe, sowie des Wärmebedarfs.»

 

Philippe Goffin, Projektleiter

  

Wärmeverteilung und -Abgabe

Wenn der fossile Wärmeerzeuger durch ein Wärmepumpensystem ersetzt wird, sollten zuvor die Wärmeverteilung und -abgabe genau unter die Lupe genommen werden. Bei manch älteren Häusern wurden ursprünglich kleine Radiatoren eingebaut, die an kalten Wintertagen und -nächten unter Umständen eine Vorlauftemperatur von über 60 °C benötigen. Dabei muss viel Wärme über die kleinen Abgabeflächen abgeben und das Heizungswasser entsprechend stark erhitzt werden. Das kann schnell mit einer Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf von 15 °C und mehr einhergehen. Eine solch hohe Temperaturspreizung wäre jedoch nicht ideal für eine Wärmepumpenanlage. Wärmepumpen arbeiten üblicherweise mit einer Temperaturspreizung von 3 - 5 °C. Doch selbst bei solchen Gegebenheiten lässt sich mit gezielten Massnahmen im Bereich der Wärmeverteilung und -abgabe eine Lösung finden. So sind beispielsweise heutige Radiatoren deutlich effizienter als ältere Modelle, ein Schwedenofen kann an besonders kalten Wintertagen die Heizung ergänzen und für Behaglichkeit sorgen. Oder man trifft Massnahmen zur Senkung des Wärmebedarfs, wie Dämmung der Fassade, neue Fenster und ähnliche Sanierungsmassnahmen. Solche energetischen Sanierungen sind je nach situativen Bedingungen recht kostspielig, deshalb empfiehlt sich vor der Sanierung ein Monitoring der Heizung. Das gibt den Bewohnerinnen und Bewohner wichtige Hinweise darauf, wie sie durch ihr Verhalten die Effizienz der Heizungsanlage steigern können. Ein Monitoring kann auch Fehleinstellungen in der bisherigen Anlage aufdecken, wie beispielsweise unnötig hohe Temperaturen.

 

Niederhub-Wärmepumpe; Pufferspeicher; die ursprünglichen Heizkörper bleiben im Einsatz (v.l.n.r.) 

   

Bei dem Einfamilienhaus in Gockhausen hat ein im Winter 2018/19 durchgeführtes Monitoring gezeigt, dass die Vorlauftemperatur im Mittel bei 45 °C lag und selbst an sehr kalten Tagen nicht über 50 °C stieg, auch dank der regel-mässigen und gewünschten Nutzung des Kamins im Wohnzimmer. Die Temperaturspreizung über die Wärmeabgabe betrug 10 °C. Die Auslegung der neuen Wärmeerzeugung hat ergeben, dass durch den Einsatz der BS2 Niederhub-Wärmepumpe eine maximale Spreizung von 7 °C ausreicht, um den Wärmebedarf zu decken. Denn im Vergleich zum Ölbrenner, der sehr oft ein-/ausschalten muss, hat die Wärmepumpe längere Laufzeiten und durch eine geschickte Modulation kann die Wärme dem Bedarf gut angepasst werden. Die Heizkurve wurde entsprechend konfiguriert. So wird beispielsweise bei Aussentemperaturen von -8 °C eine Vorlauftemperatur von 48 °C ermöglicht, was für die Wärmeabgabe ausreichend ist. Mit diesen Werten wurde der Betrieb Mitte Dezember 2019 aufgenommen, und seitdem wird das Gebäude erfolgreich mit diesen Einstellungen beheizt. Die Bauherrschaft ist zufrieden, der Wechsel von einer Ölheizung auf ein emissionsfreies Heizsystem ist geglückt. Die Photovoltaikanlage auf dem Dach ergänzt die Heizung ideal, insbesondere in der Übergangszeit und zur Warmwasserbereitstellung im Sommer, da ein Grossteil des für die Wärmepumpe benötigten Stroms selbst erzeugt wird.

 

Der nicht mehr benötigte Öltank wurde zurückgebaut. Mit einigen zusätzlichen Anpassungen könnte hier zusätzlicher Wohn- oder Nutzraum gewonnen werden. Die Hauseigentümerin sagte im Frühling 2020:

«Trotz genügend behaglicher Wärme halfen wir mit unserem Warmluftcheminée manchmal am Abend oder bei Besuch mit der Wärme etwas nach. Unsere Erfahrung im ersten Winter war sehr gut. In einem nächsten Schritt werden wir noch eine Fussbodenheizung für das Wohnzimmer anpacken als Optimierung für unsere einfach nur grossartige, empfehlenswerte neue Heizung.»

 

  

Monitoring zur Evaluation des Wärmebedarfs

Für das Monitoring des Heizwassers haben wir leicht zu installierende Temperatursensoren mit integriertem Datenspeicher eingesetzt. Die aufgezeichneten Temperaturdaten wurden mit Wetterdaten nahegelegener Wetterstationen kombiniert. So konnte die Verbindung von Aussentemperatur und benötigter Heizleistung für die Heizungsradiatoren hergestellt werden. In diesem Fall wurden das System durch den BS2-Projektingenieur installiert und die Resultate ausgewertet. Die Installation eines solchen Monitoringsystems ist unkompliziert und kann auch von technisch versierten Laien durchgeführt werden. Das Sammeln relevanter Betriebsdaten empfiehlt sich für eine sorgfältige Planung eines Heizungsersatzes.

    

Auswirkungen der Sanierung auf CO2-Ausstoss, Energiekosten
und Energieunabhängigkeit

Durch den Wechsel von Öl auf erneuerbare Energieträger können die Treibhausgasemissionen für den Gebäudebetrieb markant reduziert werden. Dank der eigenen Stromproduktion auf dem Dach muss lediglich ein Anteil von 23 % des Bedarfs vom Netz gedeckt werden. Würde dieser Strom vollständig aus erneuerbaren Quellen stammen, beliefe sich die CO2-Reduktion gar auf 100 %. Für die Berechnung der Energiekosten liegen aktuelle Strompreise zugrunde. Falls durch künftige energetische Sanierungsmassnahmen der Wärmebedarf reduziert wird, nimmt der Netzstromanteil weiter ab.

05/06/2020