Eine Sole-Wärmepumpe mit Erdabsorbern von Multi-Q verbaut in einem typischen Einfamilienhaus mit 8,0 kW Heizleistung und 16 000 kWh/a Wärmebedarf. Die Zusatzinvestition ist über die Nutzungsdauer von 20 Jahren fast 30 000 Euro günstiger als eine Luft/Wasser-Wärmepumpe.
Wärmepumpe von der Quellenseite aus fit machen ▪ Mit dem Absorbersystem Multi-Q bietet Mefa eine Möglichkeit, Umweltenergie rund um Gebäudstandorte zu nutzen für Sole-Wärmepumpen. Das Konzept geht weit über die oberflächennahe Geothermie hinaus, der Absorbertyp eignet sich auch für Solar, Eisspeicher und fließende sowie stehende Gewässer. Der Beitrag stellt es vor und nennt konkrete Anwendungsbeispiele.
Mefa hat mit „Multi-Q“ ein Absorbersystem für Sole-Wärmepumpen entwickelt. Es ist für unterschiedliche Verwendungszwecke geeignet. Egal, ob als Wärmequelle das Erdreich dient, ein Eisspeicher oder die Umgebungsluft bei Fassaden- oder Dachkonstruktionen, es passt laut Anbieter immer. Das erklärt auch den Namen, Multi-Q steht für: Multi-Quellen-Absorber-System.
Das System nutzt die Umweltenergie vor Ort mittels spezieller dünner Matten aus Kunststoff, in denen feine Kanäle verlaufen. Durch sie wird ein Wasser-Glykol-Gemisch gepumpt. Die über die großflächigen Matten gewonnene Wärmeenergie wird an eine Sole-Wärmepumpe übergeben und von ihr in nutzbare Wärme für Wohnen und Arbeiten verwandelt.
Klassische Sole-Wärmepumpen sind der heute häufig verbauten Luft/Wasser-Wärmepumpe in puncto Wirkungsgrad und Arbeitszahl überlegen, brauchen jedoch spezielle Voraussetzungen. Der Klassiker ist eine aufwendige Tiefenbohrung, um die Wärmegrade aus dem Erdreich nach oben zu schaffen. Solche Tiefenbohrungen sind aber nicht überall und für jedes Gebäude zulässig, manchmal sogar unmöglich oder sehr teuer – und bisweilen auch mit Umweltrisiken behaftet.
„Über lange Zeiträume einer Immobiliennutzung amortisieren sich diese wenig energieaufwendigen Wärmesammler innerhalb weniger Jahre.“
Bild: Mefa
Die starre Absorbermatte ist die universelle Basis des Systems. Der Kunststoff hat feine Kanäle, durch die ein Wasser-Glykol-Gemisch fließt, das die Wärme später an die Sole/Wasser-Wärmepumpe abgibt.
System mit vier Varianten
Diese Hindernisse umgehen die Absorber. Ihre Varianten heißen Geo, Ice, Sun und Water: Sie können oberflächennah im Boden eingebracht, in einer Eisspeicher-Zisterne unterirdisch installiert oder unter PV-Anlagen, an Fassaden oder als Energiezäune montiert werden. Auch die Wärme eines Gewässers oder die Abwärme von Maschinen und industriellen Prozessen lässt sich mit den speziellen Matten von Mefa nutzen. Einzigartig ist, dass sich mit diesem abgestimmten System eines einzigen Herstellers verschiedene Quellen kombinieren lassen: So werden die örtlichen Möglichkeiten eines Grundstücks, einer Immobilie oder einer Industrieanlage im Sinne des Wortes optimal thermisch ausgeschöpft.
Die Einfachheit des Wettbewerbers Luft/Wasser-Wärmepumpe, der sich schlicht bei der Umgebungsluft als Wärmequelle bedient, hat immer dann ihre Grenzen, wenn die Luft kalt ist – typischerweise im Winter, wenn geheizt werden muss. Die Sole-Wasser-Wärmepumpe hat es da leichter, denn sie entzieht über Flüssigkeitstransport festen oder flüssigen Körpern großflächig Wärmegrade und arbeitet dabei wirtschaftlicher und effektiver, mit höheren Jahresarbeitszahlen. Auch im Winter gibt es in frostfreien Tiefen der Erde Wärmegrade zu heben.
Die Multi-Q-Technologie ist wartungsfrei, ökologisch unauffällig, benötigt zur Funktion minimalen Energieeinsatz und funktioniert in Pilotprojekten schon seit 30 Jahren mit guten Arbeitszahlen, wie es vonseiten Mefas heißt. Über die langen Zeiträume einer Immobiliennutzung amortisieren sich diese wenig energieaufwendigen Wärmesammler dann innerhalb weniger Jahre.
Zum Hintergrund: Mefa ist als Spezialist für Rohrmontagesysteme in der technischen Gebäudeausrüstung und dem schweren Rohrleitungsbau bekannt. Mit Multi-Q hat sich das Unternehmen ein weiteres Standbein im Bereich Heizen und Kühlen mit regenerativen Energien aufgebaut.
Bild: Mefa
Vergleich Luft/Wasser- und Sole/Wasser-Wärmepumpe am Beispiel eines Einfamilienhauses mit 8-kW-Heizung. Auf lange Sicht ist Multi-Q die deutlich günstigere Lösung: Die Investitionskosten sind am Anfang bei der Absorberlösung zwar höher, spielen sich aber schon nach sechs Jahren wieder ein. Über die angenommene Lebensdauer einer Heizung hinweg ist die Absorberlösung allein über die höhere Jahresarbeitszahl fast 30 000 Euro günstiger.
Amortisation in der Praxis
Statt bei einer Heizung die Gesamtkosten zu betrachten und die Energiekosten über die Lebensdauer miteinzubeziehen, werden häufig nur die Gestehungskosten angeschaut. Vernachlässigt werden dabei die ja unsicheren Energiekosten. Aber günstig installiert bleibt – oft absehbar – nicht auf Dauer günstig. Zugegeben: Die Sole/Wasser-Wärmepumpe mit ihren erforderlichen Absorbersystemen startet zunächst mit einem zusätzlichen Kostenblock von rund 30 bis 45 % der Gesamtkosten. Sie holt die Mehrkosten aber schnell wieder auf, schon allein dank des deutlich besseren Wirkungsgrades, wie zwei Beispiele von Multi-Q aus der Praxis zeigen.
„Die freie Kühlung über die Erdabsorber sorgt für ein angenehmes Raumklima der Büroräume an heißen Tagen.“
Einfamilienhaus: 6 Jahre
Wer heute „Wärmepumpe“ sagt, meint in der Regel die Luft/Wasser-Wärmepumpe, die man als kühlschrankgroßes Gehäuse mit Propeller aus Vorgärten kennt. Dagegen steht als Alternative die Sole/Wasser-Wärmepumpe, die ihre Wärme aus lokalen Quellen generiert, die nachhaltiger sind als die Luft. Vergleicht man die Luft/Wasser-Wärmepumpe mit einer Sole-Wärmepumpe in einem typischen Einfamilienhaus mit 8,0 kW Heizleistung und 16 000 kWh/a Wärmebedarf, dann hat sich das zusätzliche Investment in Geo-Absorber und Erdeinbau derzeit bereits nach sechs Jahren über den höheren Wirkungsgrad des Absorbersystems amortisiert.
Im 20. Jahr der Nutzung – das ist die gemeinhin erwartete Lebensdauer einer Heizung – hat das System schließlich allein über die höhere Wirtschaftlichkeit einen Kostenvorteil von 30 000 Euro zur Luft/Wasser-Wärmepumpe herausgearbeitet (Annuitäts-Berechnung in Anlehnung an die DIN 2067, inkl. Preissteigerungen beim Strom).
Bild: Mefa
Das Mefa-Produktions- und -Lagergebäude ist ein Spielfeld für die Absorber: Unter der Photovoltaik, im Erdreich und im Eisspeicher ist der universelle Absorber verbaut und sorgt in Kombination aller Elemente für rechnerische Energieautarkie des Bauwerks. Die Industrieanlage benötigt 500 kW Heizleistung für einen jährlichen Wärmebedarf von 1 200 000 kWh. Nach 1,9 Jahren hat sich die Investition (im Vergleich zum optionalen Gasbetrieb) amortisiert.
Industriegebäude: 1,9 Jahre
Auch bei Mefa selbst in Kupferzell (bei Schwäbisch Hall) ist das Multi-Q-System im Einsatz. Das Produktions- und Logistikzentrum des Unternehmens braucht 500 kW Heizleistung für einen jährlichen Wärmebedarf von 1 200 000 kWh. Hier wurde mit der Kombination aus Geo- und Sun-Absorbern im Erdboden unter dem Hochregallager und auf Dach und Fassade unter der Photovoltaikanlage gearbeitet. Hinzu kommt ein Eisspeicher mit Ice-Absorbern als dritte Quelle. Die Besonderheiten des Konzepts: Die freie Kühlung über die Erdabsorber sorgt für ein angenehmes Raumklima der Büroräume an heißen Tagen. Zudem erfolgt die Kühlung der Serverräume und die Kühlung von Maschinen ganzjährig durch den Eisspeicher als „Abfallprodukt“ ohne Mehrkosten. In Kombination mit einer Photovoltaikanlage auf dem Dach mit 750 kW Peak ist rechnerisch Energieautarkie hergestellt.
Die Wärmepumpe brilliert in dieser Kombination der Absorber mit einer Jahresarbeitszahl von > 7 und hat die Mehrkosten der Investition innerhalb von 1,9 Jahren erwirtschaftet. Die angenommenen Heizkosten des Gebäudes mit einer Gasheizung lägen heute bei rund 490 000 Euro im Jahr, die Wärmepumpe verursacht tatsächlich nur Stromkosten in Höhe von 68 570 Euro. In der Praxis kommt dieser Strom hausgemacht vom eigenen Kraftwerk auf dem Dach.
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