Alles mit einem System senkt die Kosten

Kompakt informieren

• Die Haustechnikzentrale Genius besteht aus einem Modul zur Wohnungslüftung mit Wärme- und Feuchterückgewinnung, einer reversierbaren Luft/Luft/Wasser-Wärmepumpe und einem Trinkwarmwassersystem mit 150-l-Speicher.
• Das Kombigerät vereint die Funktionen Heizen, Lüften, Kühlen, Wärmerückgewinnung und Trinkwassererwärmung.
• Die Beheizung der Räume erfolgt über entsprechend erhöhte Luftvolumenströme, dazu wird den Zulufträumen Sekundärluft entnommen und in der Wärmepumpe aufgeheizt. Die Einzelraumregelung erfolgt bei Bedarf über kanalintegrierte Heizelemente.
• Durch den Entfall eines wasserbasierten Heizsystems sinken die Investitionskosten.

Über die EU-Gebäuderichtlinie gilt: Ab 2021 dürfen nur noch „Niedrigstenergiegebäude“ gebaut werden. Dies schreibt die EU-Gebäuderichtlinie allen Mitgliedstaaten vor, die konkretisierenden nationalen Vorschriften sind von der EU-Kommission zu notifizieren. In Deutschland wurde dazu bereits im Energieeinsparungsgesetz (EnEG) festgelegt (§ 2a EnEG): „Wer nach dem 31. Dezember 2020 ein Gebäude errichtet, das nach seiner Zweckbestimmung beheizt oder gekühlt werden muss, hat das Gebäude […] als Niedrigstenergiegebäude […] zu errichten. […] Ein Niedrigstenergiegebäude ist ein Gebäude, das eine sehr gute Gesamtenergieeffizienz aufweist; der Energiebedarf des Gebäudes muss sehr gering sein und soll, so weit möglich, zu einem ganz wesentlichen Teil durch Energie aus erneuerbaren Quellen gedeckt werden.“

Weiterhin verpflichtet das EnEG die Bundesregierung, die dazu notwendige Rechtsverordnung vor dem 1. Januar 2019 und für Nichtwohngebäude, die im Eigentum von Behörden stehen und von Behörden genutzt werden sollen, vor dem 1. Januar 2017 zu erlassen. Der Niedrigstenergiegebäude-Standard wird sich also schon sehr bald etablieren, zumal über die Energieeinsparverordnung (EnEV) ab 2016 verschärfte Neubauanforderungen gelten – parallel dazu werden die Kriterien in den Förderprogrammen angepasst werden.

Der Niedrigstenergiegebäude-Ansatz erfordert baulich ungefähr den Passivhaus-Standard mit „luftdichter“ Gebäudehülle und kontrollierter Lüftung mit Wärmerückgewinnung. Die laufenden Energiekosten liegen damit deutlich unter dem Niveau bei heutiger Bauweise (EnEV 2009/2014). Die Möglichkeiten Kosten zu sparen, konzentrieren sich damit künftig – besonders beim Neubau von Einfamilienhäusern – auf die Anlagentechnik. Die muss allerdings aufgrund der Bauweise, der steigenden Komfortansprüche und der für die Auslegung bereits relevanten klimatischen Veränderungen in immer mehr Regionen auch kühlen können.

Hierzu liefert Systemair ein neues Konzept, das auf der einfachen Logik basiert: In „luftdichten“ Effizienzhäusern muss eine Kontrollierte Wohnraumlüftung in jedem Fall eingebaut werden. Dazu vereinigt die für Eigenheime ausgelegte Haustechnikzentrale Genius in einem Gerät die Erzeugung von Wärme für Räume und Trinkwarmwasser mit der kontrollierten Wohnungslüftung und der aktiven Kühlung. Die Wärmeverteilung erfolgt über das entsprechend ausgelegte Luftverteilsystem. Allein bei den Investitionen lassen sich durch das Luftheizsystem rund 10 000 Euro sparen, da ein wasserführendes Heizsystem entfällt.

Per Luft Wärmeleistung bis 6 kW

Genius verfügt mit bis zu 6 kW über eine etwa dreifach höhere Nennwärmeleistung als bekannte Abluftwärmepumpen und kann deshalb sogar in KfW70-Effizienzhäusern eingebaut werden. Erreicht wird dies durch eine bedarfsgerechte Erhöhung der Zuluft-Volumenströme und die Kombination zweier Wärmelieferanten: erstens die obligatorische Wärmerückgewinnung aus der Abluft (Wirkungsgrad bis 85 %) zur Erwärmung der Außenluft und zweitens die Temperaturerhöhung von Sekundärluft über eine Luft/Luft-Wärmepumpe.

Im Volllastbetrieb erreicht die Haustechnikzentrale über diesen zusätzlichen Sekundärluft-Kreis einen Luftvolumenstrom von bis zu 600 m³/h und deckt so auch hohe Spitzenlasten nahezu vollständig und kostengünstig mit Umweltwärme ab. Die Luftheizung ist ansonsten jedoch so dimensioniert, dass sie überwiegend im besonders effizienten Teillastbetrieb läuft. Über Inverter-Technologie wird die Luft/Luft-Wärmepumpe wärmebedarfsabhängig geregelt.

Konditionierung per Sekundärluft

Für die Raumbeheizung und die Wohnraumlüftung die gleiche Technik zu nutzen, bietet bei den komplexen Wechselwirkungen zwischen Luftqualität, Energieeffizienz und Komfort einen entscheidenden Vorteil: Es herrschen stets optimale Luftverhältnisse und -temperaturen im Gebäude.

Dazu trägt maßgeblich das Sekundärluft-Prinzip bei. Dazu wird Luft aus den Zulufträumen entnommen und über ein separates Kanalsystem mit der Luft/Luft-Wärmepumpe erwärmt (oder gekühlt) und dann mit temperierter Außenluft (Frischluft) vermischt den Räumen wieder zugeführt. Die Außenluft wird durch die Wärmerückgewinnung aus der Abluft auf ein höheres Temperaturniveau gehoben. Durch die Definition von Ablufträumen arbeitet das Abluftsystem quasi parallel, eine Geruchs- und Stoffübertragung aus den Ablufträumen in die Zuluft findet nicht statt. Aus dem Sekundärluft-Prinzip ergeben sich für die Konditionierung der Raumluft mehrere Vorteile:

• Durch die Vermischung von Frischluft mit Sekundärluft reduziert sich der Anteil an trockener Außenluft. Außerdem wird über den Rotationswärmeübertrager Feuchte aus der Abluft wieder auf die Zuluft übertragen. Die für Komfort und Gesundheit wichtige Luftfeuchtigkeit bleibt dadurch erhalten.
• Wird in einem Zuluftraum ein raumluftunabhängiger Kaminofen betrieben, verteilt sich über die entnommene Sekundärluft die Wärme im ganzen Haus.
• Ergeben sich in einem Zuluftraum mit großzügigen Fensterflächen solare Wärmeeinträge, werden diese per Sekundärluft-Kreis in alle Räume übertragen.

Zur Funktion der Anlage ist ein Zuluftverteiler mit Abgang für jeden Zuluftraum erforderlich. An jedem Abgang des Verteilers ist ein Bauteil als Kombination aus Drossel und PTC-Heizelement (500 W) angeordnet. Die Drossel dient zum Abgleich der Heiz- beziehungsweise Kühlluftmengen. Das Kanalwärmeelement wird benötigt, um den Notbetrieb der Anlage beziehungsweise eine eventuell gewünschte, zusätzliche Erwärmung einzelner Räume (Zonen) zu ermöglichen.

In den Zulufträumen dient je ein Raumregler zur Ansteuerung der PTC-Heizelemente und zur Erfassung der Raumtemperaturen mit Ermittlung der Heizungsanforderung. Diese Werte werden an das Gerät übertragen. Anhand der Ist- und Soll-Werte der einzelnen Räume werden die Zulufttemperatur und die Wärme/Kälte-Anforderung an die Wärmepumpe errechnet. Nur durch das Zusammenspiel der externen Komponenten mit der Regelung im Gerät kann ein optimierter Energieeinsatz ermöglicht werden. Über die Regelung erfolgt eine außentemperaturgeführte Raumsollwertverschiebung Winter / Sommer (alternativ manuell) und eine außentemperaturgeführte Verschiebung der maximalen Zulufttemperatur (alternativ manuell).

Als Luftdurchlässe werden die Borea-Ventile von Systemair aus Kunststoff eingesetzt. Sie können mit hohen Luftmengen als Zu- oder als Abluftventil eingesetzt werden. Die Luftverteilmuster sind an die Erfordernisse für Winter- und Sommerbetrieb anpassbar.

Kühlen und Trinkwassererwärmung

In der Bilanz des Energiebedarfs von Effizienz- und Passivhäusern schlägt die Kühllast immer stärker zu Buche, ebenso die Trinkwassererwärmung. Das Risiko, für das Kühlen zusätzliche Energie in größerem Umfang einsetzen zu müssen, schließt Genius mit bis zu 4 kW Kühlleistung aus der Trinkwassererwärmung und einem integrierten 150-l-Trinkwarmwasserspeicher quasi aus. Technisch erfolgt die Trinkwassererwärmung im Parallelbetrieb (Heizen / Kühlen) über einen im Heißgasstrang eingebauten, permanent durchströmten Plattenwärmeübertrager und Wärmeabtransport bei Bedarf über eine Hocheffizienzpumpe. Die Wärmepumpe arbeitet also je nach Anforderung als Luft/Luft-, Luft/Wasser- oder als Luft/Luft/Wasser-Wärmepumpe.

Fazit

Wer heute sein Eigenheim mit konventioneller Technik zur Wärmeerzeugung und -verteilung ausstattet, dem droht spätestens in sieben Jahren, wenn Niedrigstenergiehäuser im Neubau gesetzlich vorgeschriebener Standard sind, ein erheblicher Wertverlust seiner Immobilie. Vorbeugen können dem schon heute Haustechnikzentralen wie Genius. In Kombination mit einer Photovoltaik-Anlage kann sogar ein beinahe autarkes System realisiert werden.

Die Funktionen Heizen, Kühlen, Lüften und Trinkwassererwärmung mit einem Kombigerät zu realisieren, spart mehrfach Kosten: Ineffiziente über- oder unterdimensionierte Heizgeräte werden vermieden, eine wassergeführte Wärmeverteilung kann entfallen, ebenso zusätzliche Anlagentechnik zum Kühlen.

• Kompressor: modulierend; reversibler Betrieb über 4-Wege-Ventil, max. Eingangsleistung 1,8 kW
• Kältemittel: R410A
• max. Luftleistung im Frisch- und Sekundärluftbetrieb: bis 600 m³/h (100 Pa);
• Luftleistung im Normalbetrieb: 190 m³/h (4 Lüftungsstufen nach DIN 1946-6)
• Ventilatoren mit EC-Motoren, Leistungsaufnahme jeweils max. 80 W (Lüftungsmodul)
• Filterklassen: Zuluft F7; Abluft G4; Sekundärluft G4
• Trinkwarmwasserspeicher: 150 l

Detaillierte Daten und weitere Informationen sowie fünf Funktionsschemata der typischen Betriebszustände enthält die Planerbroschüre Genius Kombigerät, die auch als PDF-Download zur Verfügung steht: https://www.systemair.com/de/

ist Abteilungsleiter Wohnungslüftung und Produktmanager Kombigeräte bei der Systemair GmbH, 97944 Boxberg-Windischbuch, https://www.systemair.com/de/