Luft als Wärmequelle
Innen-Aufstellung einer Luft-Wasser-Wärmepumpe: Dieser Anlagentyp wird für Kleinobjekte, z. B. für Einfamilienhäu-ser, eingesetzt. Die Aussenluft wird über einen Lichtschacht oder oberhalb dem Erdreich an der Fassade angesaugt. Die Fassadenöffnung wird mit einem Wetter-schutzgitter (wenn oberhalb Erdreich) oder mit einem grobmaschigen Gitter abge-deckt (Abbildung 94). Aussenluft wird mit-tels eines Ventilators durch den Verdamp-fer gefördert und über einen zweiten Lichtschacht oder über die Fassade wieder ausgeblasen. Damit zwischen einströmen-der und ausströmeneinströmen-der Luft keinen Kurz-schluss, also keine Vermischung, erfolgt, ist die beste Anordnung beidseits einer Fassadenecke. Dem Schallschutz ist dabei
Abbildung 93:
Luft-Wasser-Wärme pumpe Innenaufstellung (BKW Energie AG).
Abbildung 94 : Luftansauggitter über einem Licht-schacht.
Abbildung 95:
Grundriss zu einer Wärmepumpenauf-stellung mit Luftan-saug und Luftaus-blas beidseits einer Fassadenecke.
gebührend Aufmerksamkeit zu schenken.
Häufig ist der Einbau von Schalldämpfern notwendig, um die Lärmschutzgrenzwerte am Austellungsort einhalten zu können.
Alle Komponenten der Wärmepumpe sind in einem Gehäuse installiert. Verdampfer, Kondensator, Ventilator, Umwälzpumpen, Kältemittelkreislauf, Verdichter, Expansi-onsventil, Regulierung, etc. Die Anlagen enthalten zum Teil auch einen eingebau-ten kleinen thermischen Speicher. Die Heizverteilung kann direkt an der Wärme-pumpe angeschlossen werden. Vielfach wird die Heizwärme an eine Fussboden-heizung abgegeben. Die Wärmepumpe ist dadurch kompakt und braucht nur sehr wenig Aufstellfläche. Der Kältemittelinhalt
liegt unter der Limite zur Prüfpflicht (3 kg gemäss Stoffverordnung).
Split-Aufstellung einer Luft-Wasser-Wärmepumpe: Bei Luft-Wasser-Wärme-pumpen wird der Verdampfer im Freien aufgestellt, der Kältemittelkreislauf wird dadurch deutlich länger. Vor allem bei Sa-nierungen empfiehlt sich diese Variante, da keine grossen Luftkanäle durch beste-hende Fassadenwände geführt werden müssen. Die Verbindung zwischen Au-ssen- und Inneneinheit erfolgt über
ge-dämmte Kupferleitungen, in denen Kälte-mittel zirkuliert. Bei neueren Entwicklun-gen werden Verdamfer und Verdichter im Aussenbereich aufgestellt und nur der Kondensator befindet sich im Innenraum.
Aussen-Aufstellung einer Luft-Wasser-Wärmepumpe: Wenn für die Wärme-pumpe im Haus nicht genügend Platz vor-handen ist, lässt sich diese ausserhalb des Gebäudes installieren. Die gesamte Wär-mepumpe ist kompakt aufgebaut. Ab die-ser Ausseneinheit wird die Wärme in der für die Gebäudeheizung nötigen Vorlauf-temperatur ins Haus und von dort zu den Heizflächen respektive zum Wassererwär-mer geführt. Standardisierte Anlagen die-ses Typs sind mit Heizleistungen bis zu 30 kW pro Aggregat erhältlich, was je nach Dämmstandart für Mehrfamilienhäuser mit bis zu 10 Wohnungen ausreicht.
Erdsonden als Wärme- und Kälte-quelle
Erstes Minergie-Eco-Laborgebäude: Im Juni 2011 wurden die von Silvia Gmür Reto Gmür Architekten, Basel, geplanten neuen Institute für Pathologie und Rechts-Abbildung 96:
Prinzip der Split-Wärmepumpe.
Abbildung 97:
Verdampfereinheit im Freien.
Abbildung 98: In-neneinheit einer Split-Wärmepumpe.
Links ist die kom-pakte Inneneinheit
der Wärmepumpe sichtbar. Darin sind Verdichter,
Konden-sator, Expansions-ventil, Umwälzpum-pen, Regulierung,
etc. enthalten.
Da in diesem Objekt die Wärmeabgabe über Heizkörper erfolgt, ist der
Heiz-pufferspeicher, rechts im Bild, nötig.
Abbildung 99:
Prinzip Aussen-Auf-stellung einer Luft-Wasser Wärme-pumpe.
Abbildung 100:
Aussen–Aufstellung Wärmepumpe.
medizin im Kantonsspital St. Gallen eröff-net. Das hochmoderne Laborgebäude ver-eint arbeitsphysiologische, ökologische und betriebliche Qualitäten und erreichte als erster Laborbetrieb in der Schweiz die Minergie-Eco-Zertifizierung (Abbildung 13 auf Seite 20).
Für die Wärme- und Kälteversorgung des fortschrittlichen Neubaus wurden 13 Erd-sonden mit einer Länge von 200 m abge-teuft. Diese werden auch für die passive Kälteerzeugung genutzt. Auf aktive Käl-teerzeugung konnte daher fast gänzlich verzichtet werden. Dank thermoaktivem Bauteilsystem (TABS), welches für den Ein-trag der Grundlast für Wärme und Kälte eingesetzt wird, werden im Gebäude sehr tiefe Vorlauftemperaturen ermöglicht, wo-mit eine hohe Effizienz der Wärmepum-pen im Heizbetrieb und eine gute Ausnut-zung der Kühlleistung der Erdsonden er-reicht wird. Die Feinregulierung der Küh-lung in den Labors erfolgt über schnellwir-kende Umluftkühler.
Grundwasser als Wärme- und Kälte-quelle
Alters- und Pflegezentrum Könizstras se in Bern: Das in den 1960Jahren er-stellte ehemalige Losinger-Hochhaus in Bern diente als reines Bürogebäude. Mit der Totalsanierung durch Berner Architek-ten Jordi + Partner AG entstand das Wohn- und Pflegezentrum Fischermätteli. Der 10-geschossige Hochhausteil bietet Platz für insgesamt 80 Pflegeplätze und 21 Al-terswohnungen. Zudem sind in den unte-ren Stockwerken verschiedene Dienstleis-tungsbetriebe untergebracht.
Dank der neuen gut gedämmten Fassade und der Wärmeabgabe über Fussboden-heizung konnte von der ÖlFussboden-heizung auf eine Grundwasserwärmepumpe gewech-selt werden. Im Sommer ermöglicht die Grundwassernutzung zudem eine erneu-erbare, kostengünstige Kühlung des Ge-bäudes ohne Einsatz von mechanischen Kälteanlagen. Dies bietet gerade für ältere Personen ein wichtiger Komfortgewinn (Jahresarbeitszahl über 5,0).
Wärme und Kälte aus 50 m Tiefe: Am Standort von Agroscope in Bern musste die Kälteerzeugung aus gesetzlichen Gründen saniert werden. Gleichzeitig wurde auf dem nahe liegenden Areal Drei-spitz eine neue grosse Wohnüberbauung realisiert. Durch eine geschickte Verknüp-fung dieser beiden Projekte konnte das Bundesamt für Bauten und Logistik (BBL) ein Grundwasserprojekt verwirklichen.
Die bei Agroscope benötigte Kälte für die Klimaanlagen wird mit einer neuen Spe-zial-Kältemaschine produziert; die anfal-lende Abwärme geht an die Wohnbauten.
Mit dem Entgelt aus der Wärmelieferung konnte eine Grundwasserentnahme mit einem 50 m tiefen Brunnen finanziert wer-den. Dessen Kapazität wurde grösstmög-lich dimensioniert. Sie reicht aus, um künf-tig geplante bundeseigene Neubauten mit einer Wärmepumpe wirtschaftlich zu hei-zen und direkt zu kühlen.
Abbildung 101:
Prinzip einer Erd- wärmesonden-Wärmepumpe.
Abbildung 102:
Alters- und Pflege-zentrum Köniz-strasse in Bern (Dr. Eicher + Pauli AG).
Grundwasser wird zusätzlich genutzt, um gewerbliche Kälte zu erzeugen und einen Fermenter im Betrieb von Agroscope mit erneuerbarer Kälte, ohne Zusatzenergie, zu kühlen. Diese Prozesse wurden bisher zum Teil mit teurem Trinkwasser gekühlt.
Hier resultierten neben den Energieeinspa-rungen auch ProzessverbesseEnergieeinspa-rungen und eine Steigerung der Betriebssicherheit.
Dem Grundwasser werden maximal 70 l/s entnommen. Die maximal mögliche Leis-tung der Grundwasserwärmepumpen be-trägt 1800 kW.
Abwärme als Wärmequelle bei Coop Ausgangspunkt für die Realisierung einer umfassenden Abwärmenutzung mittels Wärmepumpen war eine Variantenstudie zur Zukunft der betriebseigenen Kehricht-verwertungsanlage im Coop-Verteilzent-rum in Bern. Diese hatte bisher jährlich ca.
3000 Tonnen Abfall verwertet und damit eine Leistung von 4,5 MW erreicht. Die Wärme dient der Raumheizung und der Dampferzeugung. Ein Teil des Dampfes treibt Absorptionskälteanlagen für die Käl-teerzeugung. Die neu installierten Wärme-pumpen erzeugen Kälte für das
Verteilzen-trum und ein RechenzenVerteilzen-trum. Die Ab-wärme der Kompressionskältemaschinen nutzt Coop zur Reduktion fossiler Brenn-stoffe und der CO2-Emissionen. Mit den beiden neuen Wärmepumpen kann eine Wärmeleistung von1300 kW erzeugt wer-den, womit sich knapp 50 % des maxima-len Leistungsbedarfs und ca. 90 % des Jahresenergiebedarfs für Raumheizung und Warmwasser abdecken lässt. Gleich-zeitig wird, ohne elektrischen Mehrver-brauch, auch Kälte für die Kühlung des Rechenzentrums produziert. Das neue Konzept bestätigt, dass die Nutzung vor-handener Abwärme und die kombinierte Wärme- und Kälteproduktion nicht nur wesentlich energieeffizienter sondern auch viel kostengünstiger ist als die frü-here, getrennte Wärme- und Kälteerzeu-gung.