In ihrem Zuhause genießen Kathrin und Patrick Höfler und umweltfreundliche Energie für Heizung und Warmwasser. Das System ihrer Wahl: eine innovative und energieeffiziente Kombination von Erdwärmepumpe mit Ringgrabenkollektor, Solaranlage, Hygienespeicher und Solespeicher. Das Konzept ist eine technische Meisterleistung – und Inhalt der Masterarbeit von Patrick Höfler. Ein herausragendes Best-Practice-Beispiel mit der sensationell hohen Jahresarbeitszahl 7.
Kathrin und Patrick Höfler leben in der steirischen Marktgemeinde Pinggau. Hier haben sie sich ihren Traum von einem topmodernen, energieeffizienten und ökologischen Einfamilienhaus verwirklicht. Ihr Niedrigenergiehaus hat eine beheizte Wohnfläche von 166 m² und einen Heizwärmebedarf von 49,2 kWh/m²a. Durch Fußböden und Wände schlängeln sich Flächenheizungen. Mit natürlichen Baumaterialien wie Lehm, Hanf und Holz erzielt man beste Dämmwerte und ein traumhaft natürliches Raumklima.
Geheizt (und passiv gekühlt) wird das architektonische Schmuckstück mit einer innovativen Kombination aus Erdwärmepumpe und Solaranlage mitsamt Hygienespeicher und Solespeicher. Die komplexe Steuerung übernimmt ein Hausautomatisationssystem, das auch für Energiemonitoring, Jalousiesteuerung, Alarmanlage und Beleuchtung zuständig ist. Dieses Gesamtsystem ist ein von Patrick Höfler selbst entwickeltes Konzept, über das er seine Masterarbeit für die Fachhochschule Burgenland verfasst hat. Für die praktische Umsetzung dieser innovativen Lösung holte er sich Unterstützung von Sonneninstallateur Willi Höfler. Die große Besonderheit: Das Wärmepumpensystem erreicht die sensationell hohe Jahresarbeitszahl 7.
„Unser Einfamilienhaus haben wir mit der neuesten Heiztechnik ausgestattet. Durch das optimierte Zusammenspiel von Wärmepumpe, Solaranlage und Speichertechnik erreichen wir für die Wärmepumpe die Arbeitszahl 7 für Heizung, Kühlung und Warmwasser. Das ist weit über dem Durchschnitt.”
Die Hauptkomponente des Heizsystems ist die KNV-Erdwärmepumpe 1155-06 PC mit 6 kW. Sie ist mit einem Ringgrabenkollektor gekoppelt, der um das Haus verlegt wurde (mehr dazu siehe Technikdetail weiter unten). Dieses Wärmepumpengerät stellt im Winter Heizwärme zur Verfügung und dient im Sommer zur Kühlung des Gebäudes (Natural Cooling). Der sommerliche Kühlbetrieb trägt außerdem zur Regeneration des Erdreichs im Garten bei.
Die zweite wichtige Komponente ist eine thermische Solaranlage mit einer Kollektorfläche von 9 m². Die Solarkollektoren befinden sich auf dem Dach des Einfamilienhauses, sind nach Süden ausgerichtet und in einem Winkel von 55 ° aufgestellt. Die Solarwärme wird vor allem für die Brauchwasserbereitung verwendet, aber auch zur Heizungsunterstützung und Solevorwärmung. Und da wird die Geschichte erst richtig interessant.
Durch die Einbindung von zwei Speichern kann die Effizienz des Gesamtsystems zusätzlich gesteigert werden. Scheint viel Sonne und sind die Erträge der Solaranlage hoch, wird die Wärme direkt zur Erhitzung des Wassers im 850-l-Hygienespeicher (Solar-Schichtspeicher mit Frischwassermodul zur hygienischen Warmwasserbereitung) genutzt. Die Energie für das Warmwasser mit ca. 52 °C wird aus dem obersten Bereich des Speichers bezogen, der bei Bedarf per Wärmepumpe nachgeheizt wird.
Steht hingegen nur wenig Solarenergie zur Verfügung, wird sie in einen 800-l-Solespeicher geschickt und zur Vorwärmung der Sole für die Erdwärmepumpe genutzt. Die Temperatur in diesem Speicher ist niedriger als jene im Hygienespeicher. Hier fließen auch mehrere Wärmeströme zusammen: die Energie, die vom Ringgrabenkollektor kommt, die Wärme aus dem Rücklauf von der Fußbodenheizung und Solarerträge werden vermischt. Die Temperatur der Sole, die an die Erdwärmepumpe geschickt wird, wird durch die Temperatur im Solespeicher angehoben – und damit die Leistungszahl gesteigert. Das Wärmepumpengerät muss also weniger arbeiten.
Die Effizienz des Gesamtsystems wird durch die zusätzlichen Komponenten maximiert, was in sensationell günstigen Betriebskosten (Stromkosten) resultiert. Außerdem werden die Laufzeiten der Wärmepumpe reduziert, was zu einer höheren Lebensdauer des Geräts führt. Die vergleichsweise hohe Komplexität des Systems wird durch einen frei programmierbaren Regler beherrschbar – mithilfe des Hausautomatisationssystems inkl. BUS-System und Miniserver. Zwar sind die Investitionskosten durch Speichertechnik und Regeltechnik höher. Die dauerhaft niedrigen Betriebskosten wiegen diese Anfangsinvestition aber innerhalb von ca. 20 Jahren wieder auf – danach (je nach Entwicklung der Strompreise evtl. auch früher) überwiegen die ökonomischen Vorteile.
Der Jahresenergieverbrauch des Kombisystems liegt bei ca. 1998 kWh. In den Sommermonaten wird im Natural-Cooling-Betrieb nur Strom für die Umwälzpumpe und für die Wärmepumpensteuerung benötigt. Von Juni bis August reichen die Solarerträge zu fast 100 % für die Warmwasserbereitung aus. In der Übergangszeit und im Winter wird naturgemäß am meisten elektrischer Strom gebraucht. Die Verteilung sieht wie folgt aus:
Die Erdwärme wird in unserem Best-Practice-Beispiel mithilfe eines Grabenkollektors gewonnen. Solche Erdkollektoren kommen vor allem dort zum Einsatz, wo auf dem Grundstück nur wenig Platz zur Verfügung steht. Sie sind nicht genehmigungspflichtig, relativ günstig und sehr flexibel. Der Aufwand für den Aushub ist überschaubar. In unserem Fall läuft der Erdkollektor in einem 118 m langen Graben um das Gebäude herum und ist als 2-Kreis-Rohrsystem ausgeführt. Die Rohrlänge beträgt 300 m, der Rohrinnendurchmesser 32 mm. Die Kollektorschleifen wurden in einer Tiefe von 1,5 bis 2 m verlegt.
Auch im Bad der Familie Höfler dominieren natürliche Materialien. Stein, Keramik und Vollholz prägen das harmonische Bild. Die Badewanne lädt zu entspannenden Vollbädern ein, während die bodenebene Dusche mit Regenbrause und Thermostatarmatur prickelnde Erfrischung verspricht. Vor dem wandhängenden Möbelwaschtisch aus Vollholz mit weißen Aufsatzwaschbecken, Unterputzarmaturen und Spiegelschrank haben zwei Personen wunderbar Platz. Besonders praktisch ist die Kombination aus Heizkörper und Handtuchtrockner. In der räumlich getrennten Toilette finden wir ein komfortables Dusch-WC und einen kleinen, feinen Hingucker: das Handwaschbecken aus Naturstein.
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