Familie Müller bewohnt ein Einfamilienhaus im sächsischen Gornau mit insgesamt 120 m2 Wohnfläche, Baujahr 1995. Auf den ersten Blick gab es keinen Grund, an der bestehenden Heizungsanlage etwas zu ändern. Das Gas-Brennwertgerät Cerapur von Junkers, einer Marke von Bosch Thermotechnik, arbeitete seit vier Jahren effizient und zuverlässig. Insgesamt vier Kollektoren sammelten Sonnenenergie zur solaren Warmwasserbereitung. Dann änderte sich die familiäre Situation: Zwei der drei Kinder von Annett und Torsten Müller zogen aus. Die Folge war ein deutlicher Überschuss an solar erzeugtem Warmwasser.
„Die Sonne stellt zwar keine Rechnung, allerdings hat niemand etwas davon, wenn ein Großteil des Solarertrags ungenutzt bleibt“, sagt Müller. Er nahm deshalb Kontakt auf zum Junkers-Außendienstmitarbeiter Udo Näther. Dieser empfahl ihm die Cerapur Solar. Mit dem Gas-Brennwertgerät von Junkers lassen sich Energiegewinne aus thermischen Solaranlagen ohne planerischen und regelungstechnischen Aufwand auch zur Heizungsunterstützung einbinden. „Dieses Brennwertgerät bietet maximale Flexibilität bei der Kombination mit anderen Energieträgern wie Solarthermie, aber auch Erdwärme oder Biomasse“, sagt Näther. Das Gerät hat eine Wärmeleistung von 22kW und eignet sich somit für Einfamilienhäuser wie das von der Familie Müller.
Die hydraulische Auslegung ist sehr einfach
Im Vergleich zu konventionellen Brennwert-Solar-Lösungen ist die hydraulische Auslegung für eine solare Heizungsunterstützung mit der Cerapur Solar deutlich einfacher. Sämtliche Bauteile für Hydraulik und Elektronik sind bereits im Gerät integriert. Eine hydraulische Weiche, ein Drei-Wege-Mischer und ein Stellmotor waren nicht notwendig. Weil insgesamt deutlich weniger Bauteile erforderlich sind als bei anderen Brennwert-Solar-Kombinationen, musste Müller also weniger Einzelkomponenten montieren. Nur noch ein Regler (Junkers FW 100) steuert die komplette Anlage.
Müller hat die Heizung selbst installiert. Mit Abmessungen von 850 x 440 x 350mm (Höhe x Breite x Tiefe) ist das Brennwertgerät dabei sehr kompakt. Das war in diesem Fall ein großer Vorteil, denn die Heizungsanlage ist in einem nur 3 m2 großen Raum direkt unter dem Dach untergebracht. „Eine Verlegung in den Keller hätte mit mehr als 10000 Euro zusätzlichen Kosten zu Buche geschlagen“, so Müller.
Die Platzverhältnisse spielten eine wichtige Rolle bei der Integration des Speichers. Familie Müller nutzte bisher den Warmwasserspeicher SK 400-1 von Junkers. Für einen zusätzlichen Pufferspeicher war keine Aufstellfläche vorhanden. „Auch hier zeigte sich die Flexibilität des Brennwertgerätes“, sagt Näther. Denn der bereits vorhandene Warmwasserspeicher konnte auch weiterhin als Pufferspeicher genutzt werden. An der Anlage waren nur wenige hydraulische Änderungen notwendig.
Ohne Bereitschaftsvolumen bleiben Speicherverluste gering
Der Pufferspeicher wird ausschließlich über die eingebundene regenerative Wärmequelle versorgt. Das Besondere: Es gibt kein Bereitschaftsvolumen, das durch das Gas-Brennwertgerät ständig auf Temperatur gehalten werden müsste. Die Beheizung der Anlage über das Gas-Brennwertgerät erfolgt nur im Bedarfsfall – Energieverluste werden so minimiert.
Die im Gerät integrierte Frischwasserstation bietet einen hohen Warmwasserkomfort von 12l/min im hygienischen Durchlaufprinzip. Eine integrierte Brennwertwärmezelle stellt die zusätzliche Leistung zur Verfügung, die benötigt wird, um den Warmwasserbedarf oder den aktuellen Heizwärmebedarf zu decken. Die Nacherwärmung erfolgt nicht nur im Heizbetrieb über die Rücklaufanhebung, sondern auch bei der Warmwassererwärmung. In allen Betriebssituationen wird – sofern vorhanden – vorgewärmtes Heizkreiswasser aus dem Pufferspeicher auf die gewünschte Zieltemperatur gebracht.
Ein Blick hinter das Gehäuse des Gasheizgerätes zeigt, wie dieses Prinzip funktioniert: Zusätzlich zu dem ohnehin vorhandenen Umsteuerventil hat Junkers ein elektronisch gesteuertes Mischventil mit einem Temperaturfühler eingebaut, eine Weiterentwicklung des Drei-Wege-Umschaltventils für Heizung und Warmwasser. Erkennt der Pufferspeicherfühler nutzbare Wärme, öffnet das Mischventil und es kann Wasser aus Richtung Pufferspeicher fließen. Diese Wärme wird entweder zur Warmwasserbereitung oder zur Heizungsunterstützung genutzt. Ist die gewünschte Sollvorlauftemperatur kleiner als die Pufferwassertemperatur, wird durch den Rücklauf aus dem Heizsystem oder vom Warmwasser-Plattenwärmetauscher so viel Rücklaufwasser beigemischt, bis die gewünschte Sollvorlauftemperatur erreicht ist.
Bei zu hohen Temperaturen im Pufferspeicher wird also auf die geforderte Vorlauftemperatur heruntergemischt, bei zu niedriger Puffertemperatur dagegen der Speicher umgangen. Im Temperaturbereich dazwischen ist die Regelung für den Brenner der Wärmezelle so optimiert, dass eine konstante Vorlauftemperatur und damit ein hoher Warmwasserkomfort gewährleistet ist.
Gleichzeitig sorgt die Steuerung der Gerätepumpe dafür, dass die Rücklauftemperatur während der Warmwasserbereitung immer auf niedrigem Niveau bleibt. Analog zur Warmwassererwärmung übernimmt das elektronisch geregelte Mischventil auch im Heizungsbetrieb die genannte Mischfunktion oder umgeht den Pufferspeicher komplett.
Forschungsprojekt bestätigt Einspareffekte
Die Komponenten der Heizungsanlage von Familie Müller arbeiten sehr effizient zusammen. Weil eine Warmhaltung des Pufferspeichers vermieden wird, erreicht die Anlage eine bis zu 30 % höhere Systemeffizienz im Vergleich zu konventionellen Brennwert-Solar-Kombinationen. Das hat auch das Fraunhofer ISE (Institut für Solare Energiesysteme) bestätigt. Für die Müllers macht sich das bemerkbar, weil der Gas-Verbrauch dadurch entsprechend zurückgeht. Dazu kommt moderne Pumpentechnik mit einer serienmäßig eingebauten drehzahlgeregelten Heizungspumpe der Energieeffizienzklasse A. Sie sorgt dafür, dass bei diesem Heizgerät im Vergleich zu ungeregelten Heizungspumpen zusätzlich bis zu 70 % an Hilfsenergie eingespart werden. Seit die neue Heizungsanlage in Betrieb ist, ist der Gasverbrauch deutlich gesunken. Familie Müller hat mit der Umrüstung also eine richtige Entscheidung getroffen. Gerade im Modernisierungsbereich spielt die Cerapur Solar ihre Stärken aus, weil sich weitere Energieträger zur Heizungsunterstützung sehr einfach integrieren lassen. Müller: „Der Aufwand zur Umrüstung war minimal und wir heizen nun noch effizienter. Genau das wollten wir erreichen.“
Steckbrief
Der ausführende Betrieb
SHK-Meister Torsten Müller war bei diesem Projekt Handwerker und Kunde in Personalunion. Sein Betrieb, die Klempnerei Müller in Gornau im Erzgebirge, hat drei Gesellen und die Ehefrau von Torsten Müller arbeitet ebenfalls mit. Das Angebot von Müller umfasst Heizungs- und Sanitärinstallationen. In den letzten Jahren hat sich Müller, wie er mitteilt, stark in Richtung Solar spezialisiert.
