So funktioniert ein Abluftsystem als Wärmequelle für die autarke Warmwasserbereitung
Warmwasserbereitung und Lüftung sind zwei wesentliche Elemente der technischen Gebäudeausrüstung (TGA). Mit weiter verbesserten Dämmstandards rücken diese beiden TGA-Felder weiter in den Fokus.
Raumluftqualität und nutzerunabhängiger Bestandsschutz
Gesundheits- und Feuchteschutz müssen in hochgedämmten Wohngebäuden durch ein effektives Lüftungskonzept sichergestellt werden. Es muss möglichst leise sein, nutzerunabhängig, effizient und wenig Aufwand für Planung, Installation und Wartung erfordern. Gleichzeitig sollen die unvermeidbaren Lüftungswärmeverluste reduziert werden, wozu sich eine Wärmerückgewinnung eignet.
Trennung von Heizung und Warmwasserbereitung
Darüber hinaus stellt sich bei energieeffizienten Wohngebäuden immer mehr die Frage, ob eine Abkehr von der klassischen Warmwasserbereitung über die zentrale Heizungsanlage durchführbar und sinnvoll ist. Denn in der Regel werden Heizenergie und Warmwasser immer noch von einem zentralen Wärmeerzeuger gewonnen, was eine Warmwasser-Zirkulation, und warme Schächte mit ganzjährigen Systemtemperaturen von ca. 40 - 60 °C mit sich bringt. Dies gilt für zentrale Durchfluss- und Speichersysteme (5-Leiter-Systeme) wie auch für Wohnungsstationen (3-Leiter-Systeme) gleichermaßen.
Die Heizung wird bei effizienter Gebäudedämmung deutlich seltener gefordert und müsste damit eigentlich deutlich geringere Leistungen und Volumenströme vorhalten. Die benötigten Temperaturniveaus lägen bei dem Vorhandensein von Fußbodenheizungen regelmäßig nur im Bereich um die 30 °C. Wenn aber die Anforderungen der Warmwasserbereitung durch dasselbe System abgedeckt werden müssen, kann dieses Potential (auch mit Wohnungsstationen) nicht ausgeschöpft werden.
Warmwasser-Verteilungsverluste einsparen
Wird die Warmwasserbereitung aus einer Wärmequelle bedient, die sich direkt bei den Zapfstellen befindet, sinken die Verteilungsverluste deutlich.
Die DIN 18599 bildet diese Verteilungsaufwände bilanziell bereits sehr detailliert ab. Die Bilanzierung eines exemplarischen Wohngebäudes (Details siehe Tabelle 1) mit 15 Wohneinheiten zeigt: Während sich die verhältnismäßig kleinen Speicherverluste auf niedrigem absolutem Niveau grob verdoppeln, fallen die deutlich größeren Verteilverluste zu über 99 Prozent weg. Insgesamt können so rund 84 Prozent der Wärmeverluste durch Speicherung und Verteilung des Warmwassers eingespart werden. In Kombination mit einer Abluft-Wärmerückgewinnung werden in diesem Beispiel rund 13 Prozent des Gesamtprimärenergiebedarfs eingespart, hier rund 5 kWh/m² jährlich.
Gleichzeitig kann bei einer solchen konsequenten Trennung das Heizsystem außerhalb der Heizperiode ganz abgeschaltet oder sogar zum Kühlen bzw. Temperieren der Wohnräume genutzt werden, ohne zusätzliche Steigleitungen installieren zu müssen.
Entsprechend geplante Heizungswärmepumpen können näher am tatsächlichen Heizbedarf ausgelegt werden und insbesondere wegen der niedrigeren Temperaturniveaus hohe Arbeitszahlen erreichen.
Abluft als Wärmequelle für autarke Warmwasserbereitung
Ein bedarfsgeführtes Abluftsystem realisiert bereits die Vorteile geringerer Aufwände bei Planung, Installation und Wartung, unter anderem durch die einfache Leitungsführung ohne Hygieneanforderungen. Dabei werden die Zu- und Abluftmengen raumweise, stromlos und nutzerunabhängig an den jeweiligen Bedarf angepasst.
Die raumweise Luftmengenregelung erfolgt hier maßgeblich auf Basis mechanischer wartungsfreier Feuchtesensoren, wodurch der reale Lüftungsbedarf in Wohnungen sehr gut abgebildet werden kann. Das Spektrum der raumweisen Luftströme beginnt hierbei bei den normativen Mindestluftvolumenströmen zum Feuchteschutz und gleitet bedarfsgeführt bis auf das Niveau der Nennlüftung zur Sicherstellung einer optimalen Luftqualität. Dies erfüllt zugleich alle Anforderungen gemäß DIN 18017-3 und DIN 1946-6.
Auf diese Weise ist also ein Lüftungssystem mit echter Bedarfsführung möglich. Die Kombination seiner Vorteile mit einer Wärmerückgewinnung schafft weitere Optimierungsmöglichkeiten.
Abluftlogik mit Wärmenutzung kombiniert
Aereco hat mit AWN T.Flow nun ein Produkt im Programm, das die bewährte bedarfsgeführte Abluftlogik des Herstellers mit einer Abluftwärmenutzung zur Warmwasserbereitung kombiniert.
Die zeitliche Korrelation von Warmwasserbedarf und erhöhter Raumluftfeuchte legt die Nutzung der in der Abluft enthaltenen Energie für die Warmwasserbereitung nahe. Bedingung aber ist, das auch bei geringen Luftmengen eine effiziente Abluftwärmenutzung möglich sein muss. Gleichzeitig soll die verfügbare unterschiedlich große Abluftleistung (Volumenstrom, Feuchte und Temperatur) effektiv genutzt werden können. Hierdurch stellt sich eine entsprechende Modulationsanforderung an den eingesetzten Kältekreis.
Wärmepumpentechnik ergänzt Lüftungskonzept
Das System AWN T.Flow arbeitet daher mit einer invertergeregelten Abluftwärmepumpe mit einer thermischen Leistung von bis zu 1,5 kW und einem COP (EN 16147) von bis zu 3,7. Dabei ermöglicht das System eine effektive Warmwasserbereitung bereits ab 20 m³/h effektivem Abluftvolumenstrom.
Somit ist dieses Konzept auch in kleineren Wohneinheiten ab zwei Ablufträumen einsetzbar. Gleichzeitig wird dem Nutzer täglich das gesamte Speichervolumen an Warmwasser zur Verfügung gestellt. Dadurch können bis über 300 l Warmwasser (Temperatur 40 °C) an einer angeschlossenen Mischarmatur sofort bereitgestellt werden. Eine elektrische Zusatzheizung (Leistung 1,5 kW) kommt lediglich optional zum Einsatz, z. B. durch manuelles Aktivieren des Boostmodus bei ungewöhnlich hohen Bedarfsspitzen.
Normativ wie technisch werden alle Hygieneanforderungen an die Warmwasserbereitung eingehalten. Beprobungspflichten bestehen nicht. Eine automatische Legionellenschaltung kann bei Bedarf aktiviert werden. Einbauten im Speicher sind auf ein Minimum reduziert.
Einfache Wartung und Bedienung
Wegen einer Emaillierung im Speicher, einer aktiven Anode für den Korrosionsschutz und des integrierten Luftfilters sind sowohl die Wartung wie auch der Bedienaufwand des Nutzers auf ein Minimum begrenzt. Abgesehen von einem etwa jährlichen einfachen Filterwechsel gemäß Filterstandsanzeige sind alle weiteren Teile inklusive aller Lüftungselemente wartungsfrei. Die Regelung des Systems AWN T.Flow arbeitet selbsttätig und erfordert keinen Bedienaufwand.
Brauchwasserwärmepumpe oder Lüftungssystem?
Das System AWN T.Flow ermöglicht eine Warmwasserbereitung mit Abluft-Wärmerückgewinnung für jede einzelne Wohnung. Obwohl es naheliegt, von einer „Brauchwasserwärmepumpe“ zu sprechen, unterscheidet sich die Aereco-Lösung in vielerlei Hinsicht vom historisch gewachsenen Verständnis dieses Begriffs.
Denn AWN T.Flow ist in erster Linie ein Lüftungsgerät zur bedarfsgeführten Wohnungslüftung. Erst in zweiter Linie ist das System auch ein Warmwasserbereiter. In der Regel fokussieren sich Brauchwasserwärmepumpen auf das Warmwasser und lassen die wichtigen Aspekte der Wohnungslüftung außer Acht. Mindestluftmengen von teilweise weit über 100 m³/h sind üblich, mit einer bedarfsgeführten behaglichen Lüftungslösung unvereinbar und gar nicht notwendig.
Denn die Luftmengen einer bedarfsgeführten Abluftanlage reichen aus, um den Warmwasserbedarf der Nutzer zu decken. Eine Erhöhung der Luftmengen über den Lüftungsbedarf hinaus, nur um eine höhere Wärmerückgewinnung zu erzielen, wäre ein energetischer und Komfort-Irrweg: Zugerscheinungen und höhere Heizlasten wären die Folge. Abwärme sollte zuerst auf das unvermeidbare Maß vermindert werden, bevor eine Wärmerückgewinnung ins Spiel gebracht wird.
Zufriedener Installateur
Das System AWN T.Flow kommt ursprünglich von der Aldes-Gruppe, zu der Aereco seit 2022 gehört, wurde aber zusammen mit Aereco für den deutschen Markt modifiziert. In Europa wurden in den letzten zehn Jahren über 50 000 Geräte installiert, meist im Geschosswohnungsbau.
Einschlägige Erfahrungen in vielen Projekten hat über mehr als sieben Jahre das Installationsunternehmen Energie Recycling gesammelt. Inhaber Andreas Zimmer fasst seine Erkenntnisse zusammen: „Wir haben mittlerweile bereits einige hundert Systeme in Ein- und Mehrfamilienhäusern installiert und festgestellt, dass sie einfach zu planen und zu installieren sind. In der Betriebsphase ist uns die hohe Zuverlässigkeit aufgefallen.
Das Installationsunternehmen arbeitet bereits seit 32 Jahren im Bereich Wohnungslüftung und Wärmepumpen, kann also das System AWN T.Flow beurteilen. „Die Wärmepumpentechnik ist mit einer zweckmäßigen und nutzerfreundlichen Wohnungslüftung trotz des einfachen Konzepts wirksam vereint. Die Kombination mit feuchtegeführten Lüftungselementen für die Zu- und Abluft ist für uns besonders vorteilhaft, weil diese stromlos arbeiten und wartungsfrei sind, also nicht aufwendig einreguliert oder verdrahtet werden müssen.“
Der Autor Jean-Benoit Schüwer ist Marketingleiter bei der Aereco GmbH, Hofheim-Wallau.
