Wo in der Heiztechnik in den nächsten Jahren die Reise hingeht, hat die Bundesregierung für den Gebäudesektor im sogenannten Klimapaket klar umrissen: Seit diesem Jahr gibt es für Bauprojekte mit Ölheizungen keine Förderungen mehr und ab 2026 ist deren Einbau in Neubauten nur noch in Kopplung mit erneuerbaren Energien oder in eng umrissenen Ausnahmefällen zulässig. Für Gasheizungen wiederum zahlt das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (Bafa) nur dann Zuschüsse, wenn sie als Hybridheizungen zu mindestens 25 % erneuerbare Energien einbinden.
Wärmepumpen hingegen erhalten in der Regel die höchsten Förderungen und werden somit in der Gunst der Bauherren weiter steigen. Darüber hinaus wurden die Fördersummen der KfW Bankengruppe für zinsgünstige Kredite und Zuschüsse angehoben. Diese Anreize werden bei Neubauten den Anteil besonders energiesparender KfW-Effizienzhäuser und Passivhäuser weiter steigen lassen. Vor allem, weil die klassischen Wärmeerzeuger selbst bei hoher Modulationsbreite in diesen Fällen häufig überdimensioniert
sind.
Effizienzhäuser benötigen Klimatisierung
Das Dämmprinzip, nach dem in Effizienz- und Passivhäusern der Heizenergiebedarf reduziert wird, hat jedoch auch eine Kehrseite. Gut gedämmte und nahezu luftdichte Gebäudehüllen schützen die Räume zwar vor dem Auskühlen. Zudem tragen aber auch solare Wärmeeinträge durch entsprechend platzierte Fenster zur Reduzierung des Wärmebedarfs während der Heizperiode bei. Diese sind im Sommer allerdings eher unerwünscht, denn sie lassen die Innenraumtemperaturen unangenehm steigen.
Passive Maßnahmen wie Verschattung und Nachtauskühlung reichen bei den vermehrten und längeren Hitzeperioden auch hierzulande häufig nicht mehr aus. Laut dem Umweltbundesamt gab es beispielsweise im Jahr 2018 gemittelt über die Fläche Deutschlands etwas mehr als 20 heiße Tage mit Temperaturen über 30 °C – Tendenz steigend. Hinzu kommen zwei Begleiterscheinungen, die ebenfalls den Wohnkomfort belasten: eine Überfeuchtung der Räume im Sommer sowie zu trockene Raumluft im Winter. Fachhandwerker sollten Bauherren daher frühzeitig auf solche Aspekte hinweisen und Lösungen anbieten können.
Komplettsysteme für Heizen, Lüften und Kühlen
Neue Optionen für eine energiesparende und behagliche Raumtemperierung sowie eine gesunde „Indoor Air Quality“ (IAQ) in Effizienz- und Passivhäusern bieten kompakte Komplettsysteme, wie die Haustechnikzentrale Genius von Systemair, die Luftheizung und Wohnungslüftung in einem Gerät vereinen. Schließlich ist eine Lüftungsanlage in Passivhäusern sowieso erforderlich und in Effizienzhäusern ist eine kontrollierte Wohnungslüftung aus Nutzersicht unter den Aspekten Wohnkomfort, Gesundheitsschutz und Energieeffizienz ebenfalls empfehlenswert.
Vor diesem Hintergrund liegt es nahe, die Wohnräume gleichzeitig über das Medium Luft zu heizen oder zu kühlen. Das reduziert zum einen den Installationsaufwand der Haustechnik. Zum anderen ist die gesundheitsrelevante IAQ mit einer ganzheitlichen Regelung der Wohnungslüftung und -temperierung deutlich besser zu realisieren.
Das Prinzip der Haustechnikzentrale Genius weicht jedoch von den bekannten Luftheizungen ab, die ursprünglich für Passivhäuser entwickelt wurden und lediglich aus der Abluft Wärme zurückgewinnen. Denn in der Heizperiode reicht die Wärmerückgewinnung von typischen Abluftwärmepumpen in der meisten Zeit nicht aus, um den Energiebedarf für Raumwärme und Trinkwasser parallel zu decken. Daher wird hier die Zuluft oft elektrisch nachgeheizt. Kommt der Strom dafür jedoch nicht zumindest teilweise von der eigenen Photovoltaikanlage, ist häufiges elektrisches (Nach-)Heizen teuer und nur selten nachhaltig.
In der Sommerzeit haben Abluftwärmepumpen zudem das Manko, dass sie nur eine geringe Kühlleistung bieten. Doch durch die längeren Hitzeperioden, selbst in mitteleuropäischen Regionen, steigt der Kühlbedarf gerade in Effizienz- und Passivhäusern. Wird deswegen beispielsweise ein Split-Klimagerät installiert, sind zusätzliche Investitions- und Energiekosten aufzuwenden. Zudem müssen Einbußen beim Komfort hingenommen werden, denn mit Split-Klimageräten ist eine gleichmäßige Kühlung aller Räume kaum möglich.
Bild: Systemair
Wärmepumpe nutzt Ab- und Außenluft
Die Haustechnikzentrale stellt hingegen über eine reversible Luft/Luft-Luft/Wasser-Wärmepumpe ausreichend Energie für die Raumwärme beziehungsweise die aktive Kühlung und die parallele Trinkwassererwärmung im integrierten 150 l großen Speicher zur Verfügung. Dies liegt daran, dass die Wärmepumpe nicht nur aus der Abluft Energie gewinnt, sondern auch aus der Außenluft. Die modulierende Invertertechnologie spart bei geringerem Leistungsbedarf zusätzlich Energie. Damit ist eine komfortable Versorgung typischer Eigenheime bereits ab dem Standard KfW-Effizienzhaus 55 gegeben.
Die hohe Leistung zur Erwärmung beziehungsweise Kühlung der Wohnräume ergibt sich zudem aus dem Sekundärluft-Prinzip. Um beispielsweise über eine Anhebung des Volumenstroms mehr Kühlleistung bereitzustellen, entnimmt die Kompaktanlage über einen weiteren Luftkanal den Zulufträumen bereits temperierte Luft, kühlt sie über die reversible Luft/Luft-Wärmepumpe weiter ab und führt sie zusammen mit dem konstanten Außenluft-Volumenstrom der Wohnung wieder zu. Gleichzeitig wird die Temperatur der warmen Außenluft über einen Rotationswärmeübertrager durch die kühlere Abluft abgesenkt.
Einfluss der Raumluftfeuchte
Zu warme oder zu kalte Raumtemperaturen kann der menschliche Organismus über entsprechende Rezeptoren empfinden. Eine Sensorik für die relative Luftfeuchtigkeit haben Menschen hingegen nicht. Hier liegt der ideale Wohlfühlbereich in geschlossenen Räumen bei einem Wert zwischen 40 und 60 %. Zu trockene (unter 30 %) oder zu feuchte Raumluft (über 70 %) ist sogar gesundheitlich belastend – besonders für Allergiker.
Vor diesem Hintergrund ist eine Analyse inklusive Bewohnerbefragung über das Leben im Passivhaus interessant, die das Institut für Landes- und Stadtentwicklungsforschung und Bauwesen des Landes Nordrhein-Westfalen (ILS NRW) durchgeführt hat. Sie ergab beispielsweise, dass die Luftfeuchtigkeit in knapp 34 % der Wohneinheiten in Passivbauweise im Winter bei nur 30 % und darunter lag.
Eine häufige Ursache war der hohe Luftaustausch durch die kontrollierte Wohnungslüftung. Dadurch wurden die inneren Feuchtigkeitsgewinne – zum Beispiel durch Duschen, Kochen, Wäschetrocknen und Emissionen von Bewohnern sowie Pflanzen – sehr schnell wieder abgeführt. Kalte und damit trockenere Außenluft strömte nach. Typische Abluftwärmepumpen, die auch der Raumbeheizung dienen, können dieses Problem noch verschärfen. Denn hier wird ein hoher Volumenstrom – und damit eine hohe Luftwechselrate – benötigt, um an kalten Tagen die Räume angenehm zu temperieren.
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Geregelte Luftfeuchtigkeit in Sommer und Winter
Das Sekundärluft-Prinzip und die Wärmerückgewinnung per Rotationswärmeübertrager der Haustechnikzentrale beugen jedoch einer schnellen Austrocknung der Raumluft vor:
Der Einsatz eines Rotationswärmeübertragers zur Feuchterückgewinnung hat gegenüber statischen Enthalpie-Verfahren außerdem einige Vorteile:
Fazit
Systeme zum Heizen und Kühlen mit der Luft eröffnen SHK-Fachhandwerkern neue Möglichkeiten, sowohl die thermische Behaglichkeit als auch das Innenraumklima in Effizienz- und Passivhäusern mit vergleichsweise geringem Installationsaufwand deutlich zu verbessern. Den häufig beklagten zu hohen Raumtemperaturen im Sommer arbeitet das System mit einer entsprechenden Kühlleistung entgegen. Zu trockene oder zu feuchte Raumluft im Winter bzw. Sommer verhindert etwa die Haustechnikzentrale Genius weitgehend durch die Feuchteregulierung über einen Rotationswärmeübertrager.
Das Heizen per Luft erspart gleichzeitig die Installation einer wassergeführten Wärmeverteilung und senkt damit die Investitionskosten und den Installationsaufwand. Zudem wird eine erhöhte Heiz- und Kühlleistung komfortabel und energieeffizient bereitgestellt, weil die dazu erforderliche Anhebung des Volumenstroms über bereits konditionierte Sekundärluft erfolgt, die aus den Zulufträumen entnommen wird. Der Außenluft-Volumenstrom bleibt hingegen konstant.
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Info
Mehr Kühlleistung mithilfe von Sekundärluft
So funktioniert das Sekundärluft-Prinzip der Haustechnikzentrale im Kühlfall: Aus den Zulufträumen wird bereits gekühlte Luft entnommen, über die Luft/Luft-Wärmepumpe weiter abgesenkt und der Zuluft wieder beigemischt. Die Zuluft selbst wird über einen Rotationswärmeübertrager (bis zu 85 % Wärmebereitstellungsgrad) mit Kälte und Feuchte aus der Abluft konditioniert. Die modulierende Leistung des Gerätes ermöglicht den Einsatz bereits in Eigenheimen ab KfW-55-Niveau und besser.
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Alles in einem Gerät
Die vom Passivhaus-Institut zertifizierte Haustechnikzentrale Genius beinhaltet eine Wärmepumpe und ermöglicht neben den Funktionen Heizen, Trinkwassererwärmung und Lüftung auch das aktive Kühlen der Räume. Das Komplettgerät kann auf einer Stellfläche von nur 86,5 x 75 cm untergebracht werden und benötigt so nicht mehr Platz als ein bodenstehender Heizkessel.
* Dies sind maximale Werte. Die Einsatzgrenzen müssen beachtet werden. Eine Heizlast über 5 kW erfordert Rücksprache mit dem Hersteller.
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