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Wohnhäuser automatisch heizen nach Wetterbericht!

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(Fotos: ORF.at / Bildmontagen aus Fotoarchiv von ÖKO-ARCHITEKTENHAUS. Buchautor: Uwe Melzer)

Bereits seit 2019 steht in Österreich in Purkersdorf (Bezirk St. Pölten) ein Passivhaus, das Heizen und Kühlen unter Berücksichtigung von Wetterprognosen regelt. Die Energie wird mittels Photovoltaikanlage und Erdwärmepumpe gewonnen. Dazu kommt eine neue Software, die erheblich die Energiekosten senkt. Indem aus dem Internet Wetterprognosen genutzt werden, um die Raumtemperatur zu steuern. Gegenüber einem normalen mit Öko-Energie ausgestattetem Passivhaus konnten deutlich niedrigere Heizkosten realisiert werden.

Das Doppelhaus mit 350 m² Wohnfläche in Hanglage ist mit großen Fenstern nach Süden ausgerichtet. Viel Licht und Wärme durch die Sonne nutzt das automatische Heizsystem und richtet die Leistung nach Sonnenstunden aus. Gleichzeitig nutzt diese neue Softwaresteuerung prognosebasierte Wettervorhersagen aus dem Internet.

Die Heizung erkennt automatisch, dass in den nächsten 2 Tagen die Sonne scheint und dadurch die Räume beheizt werden und fährt die Heizleistung in diesen Tagen zurück. Dies verhindert auch, daß im Sommer die Räume durch Sonneneinstrahlung zu warm werden. Wissenschaftlich wird das Haus von der Energietechnikerin Magdalena Wolf von der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) begleitet.

Deutlich geringe Energiekosten

Die Auswertung der Daten für die ersten beiden Jahre zeigt, dass die intelligente Steuerung sehr effizient funktioniert. Die Heizkosten für die zwei Familien, die in dem Doppelhaus wohnen, beliefen sich durchschnittlich auf 1,70 € pro Quadratmeter und Jahr. In einem konventionellen Haus hätten die Bewohner dagegen das drei- bis vierfachen an Energiekosten bezahlen müssen. Nach den heutigen massiv gestiegenen Energiekosten ist der Unterschied noch erheblich höher. Der Grund für die niedrigen Energiekosten liegt in der Bauweise des Passiv-Energiehauses und der Art der Energiegewinnung. Die Wärme stammt aus 120 m Tiefenbohrungen und wird mittels einer Geo-Erdwärmepumpe in das Haus geleitet.

Anmerkung von ÖKO-ARCHITEKTENHAUS

Über dieses softwaregesteuertes Passivhaus wurde erstmals im Dezember 2019 und im April 2023 in Österreich mittels wissenschaftlicher Pressberichte in ORF.at berichtet. ÖKO-ARCHITEKTENHAUS hat solche Häuser aber bereits ab dem Jahr 2007 mit Photovoltaikanlage, GEO-Erdwärmepumpe und einer elektronischen, intelligenten BUS-Steuerung in Deutschland und der Schweiz verkauft. Im Übrigen ist die GEO-Erdwärmepumpe seit vielen Jahren schon Standard in der Schweiz. Heute beschäftigt sich ÖKO-ARCHITEKTENHAUS unter anderem mit dem Heizen im Haus durch die Energie der Zukunft: Photovoltaik-Wasserstoff-System und Wasserstoff-Blockkraftheizwerk.


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Architektenhaus – Wärmepumpen gewinnen Energie aus der Luft, Wasser oder Erdwärme

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(Fotos, Grafiken & Bildmontagen aus Fotoarchiv von ÖKO-ARCHITEKTENHAUS / Buchautor: Uwe Melzer)

Die Preise für Gas und Öl sind in den vergangenen Jahren stetig gestiegen. Grund genug, sich nach alternativen Heizungs- und Energie-Konzepten umzusehen. Ein unerschöpfliches Energiereservoir findet jeder Hausbesitzer in seiner direkten Umgebung: die natürliche Wärme der Erde und der Luft. Man muss diese Energiequelle nur anzapfen. Dafür braucht man eine Wärmepumpe. Diese Heiztechnik ist zwar beim Einbau vergleichsweise teuer, allerdings bekommt man auch Zuschüsse vom Staat. Und im laufenden Betrieb ist eine gute Wärmepumpen-Heizung unschlagbar günstig. Öl, Gas und sogar Pellets können da nicht mithalten.

Was man bei Wärmepumpen beachten sollte.
In nur einigen Metern Tiefe ist der Boden immer warm. Diese Gratis-Wärme lässt sich mit einer geeigneten Anlage anzapfen. Und auch die Luft kann Heizenergie liefern. Der Markt entwickelt sich positiv. Bei den Neubauten hätten Wärmepumpen einen Marktanteil von rund 30 Prozent, Tendenz steigend. Als Zentralheizungen sind sie vor allem in Ein- und Zweifamilienhäusern im Einsatz.

So funktioniert eine Wärmepumpe
Und so funktioniert die Technik: Kältemittel wird in Rohren durch den Boden, in das Grundwasser oder ins Freie geleitet. Es entsteht dabei ein Kreislauf, in dem das Kältemittel zunächst die Wärme der Umgebung aufnimmt. Da das Mittel schon bei niedrigen Temperaturen verdampft, entsteht Gas, welches dann verdichtet wird. Dabei entsteht Wärme, die zum Heizen des Hauses verwendet wird. Anschließend wird das Gas wieder entspannt, kühlt weiter ab und kann dann erneut die Umgebungswärme aufnehmen. Das Prinzip ist dem eines Kühlschranks ähnlich – nur umgekehrt. Einige Modelle können auch im Sommer das Haus kühlen und die Klimaanlage ersetzen.

Allerdings wird zum Betreiben der Wärmepumpe Strom benötigt. Um 100 Prozent Wärme für die Beheizung eines Gebäudes gewinnen zu können, benötigt die Wärmepumpe lediglich zwischen 25 und 35 Prozent Strom als Antriebsenergie. Die restlichen 65 % bis 75 % seien Umweltwärme.

Dieser Kennwert ist bei Wärmepumpen entscheidend
Es liegt auf der Hand, dass der Anteil an Strom, den Wärmepumpen zum Arbeiten brauchen, möglichst klein sein sollte. Das Verhältnis wird mit der Jahresarbeitszahl beschrieben. Liegt die Zahl über 3,3, seien Wärmepumpen ökologisch sinnvoll, erklärt Kersten. Moderne Wärmepumpen erreichen Jahresarbeitszahlen von mehr als 4. Das heißt: Die von der Pumpe erzeugte Wärme wird nur zu einem Viertel oder weniger mit Strom produziert. Die Umweltbilanz verbessere sich, wenn Solarstrom von einer Photovoltaikanlage auf dem Dach zum Betreiben der Wärmepumpe verwendet wird, sagt Kersten. Deshalb ist bei einem ÖKO-ARCHITEKTENHAUS serienmäßig immer mit einer großen Solaranlage möglichst auf dem Dach ausgestattet.

Ein Vorteil von Wärmepumpen ist, dass die Technik wenig Platz benötigt. Da keine Brennstoffe gelagert werden müssen, spart man sich den Öltank oder den Vorratsraum für Pellets. Auch ein Schornstein oder ein Gasanschluss werden nicht benötigt. Wer neu baut, kann hier Geld sparen. Zudem brauchen Wärmepumpen kaum Wartung. Trotzdem wird jedes ÖKO-ARCHITEKTENHAUS grundsätzlich mit einem zweizügigen Kamin gebaut, damit für alle Fälle (z.B. bei Stromausfall, Umweltkatastrophen etc.) Wärme im Haus erzeugt werden kann.

Für wen lohnt sich eine Wärmepumpe?
Gut geeignet sind Wärmepumpen für Gebäude mit einem Heizleistungsbedarf unter zehn Kilowatt. Diesen Bedarf haben beispielsweise Neubauten, die nach den Vorgaben der Energieeinsparverordnung entstehen und eine entsprechend gute Dämmung haben. Deshalb wird jedes ÖKO-ARCHITEKTENHAUS serienmäßig mindestens als KfW 55 oder KfW 70 Niedrigenergiehaus erstellt. Im Vorteil sind Häuser mit einer Fußbodenheizung. Denn sie benötigt niedrigere Vorlauftemperaturen als Radiatoren. Und das spart Strom. Deshalb statten wir jedes ÖKO-ARCHITEKTENHAUS serienmäßig mit einer neuen, innovativen Keramik-Fußbodenheizung aus.

Selbst für ältere Gebäude taugt das Heizungsmodell – auch weil der Platzbedarf im Haus gering ist. Hier könne beispielsweise eine Luft-Wärmepumpe eine vergleichsweise teure Nachtspeicherheizung ersetzen. Die Stromkosten sind für Besitzer von Wärmepumpen auch geringer als für den normalen Hausgebrauch, denn viele Anbieter haben spezielle Tarife.

Luft, Erdwärme oder Wasser?
Entscheiden können sich Verbraucher zwischen drei Varianten: Die Pumpen erwärmen das Wasser der Zentralheizung entweder mit Luft, Erdwärme oder Grundwasser. Letztere gelten als besonders effizient.

Erdwärme in Verbindung mit einer Grundwasser / Solebohrung und der Möglichkeit zentral auch alle Räume zu klimatisieren ist eine Lösung mit einem hohen Synergieeffekt und ökologischer und gesünder als Klima-Splitt-Geräte. Sollte eine Geo-Erdwärme-Bohrung in das Grundwasser nicht möglich sein, dann übernimmt als Alternative diese Funktion zum Beispiel das Gas-Blockheizkraftwerk mit dem Anschluss an die öffentliche Erdgasleitung.

ÖKO-ARCHITEKTENHAUS empfiehlt deshalb als ideale Lösung, unabhängig von den Kosten, die Erdwärmesolebohrung in Verbindung mit einer Photovoltaik-Anlage für den Strom der Wärmepumpe. Das ist dann ein Null-Energiekostenhaus, mit der Bauherr noch Geld verdienen kann.

Wärmepumpen mit Erdsonden schaffen Jahresarbeitszahlen von 3,5 oder höher. Das Kältemittel wird im Rohr tief in den Boden gepumpt, das je nach Region ab einer Tiefe von etwa 1 Meter dauerhaft frostfrei und ab 10 Metern Tiefe konstant 10 Grad hat. Luftwärmepumpen sind einfach zu installieren, energetisch aber nicht so wirkungsvoll wie Erdwärmepumpen. Hier laufen die Rohre ins Freie, und im Winter ist die Außenluft kalt. Zudem könne das Modell, das am Haus installiert wird, laut sein.

So bekommt man Zuschüsse vom Staat
Nachteil der Anlagen sind ihre hohen Anschaffungskosten – auch wenn diese vom Staat bezuschusst werden. Aus dem Marktanreizprogramm der Bundesregierung gibt es für die Anschaffung von erdgekoppelten Anlagen derzeit mindestens 2800 Euro und für Luft-Wärmepumpen mindestens 1300 Euro. Wer einen Pufferspeicher errichtet, erhält zusätzlich 500 Euro. Der Förderantrag geht an das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA).

Das kostet eine Wärmepumpe
Eine Luftwärmepumpe kostet etwa 12.000 bis 15.000 Euro. Da für eine Erdwärmepumpe aufwendig Sonden in der Erde verlegt werden, belaufen sich die Kosten auf 20.000 bis 25.000 Euro. Und diese Investitionen rechnen sich durch die niedrigen Betriebskosten nach circa sieben bis zehn Jahren. Wärmepumpenstrom ist laut Vergleichsportalen ab etwa 18,3 Ct/kWh zu haben. Eine Heizungsanlage, die mittels Wärmepumpe aus einer Kilowattstunde Strom etwa 3,5 Kilowattstunden Wärme macht, stellt ihre Heizenergie also für umgerechnet 5,2 Ct/kWh bereit. Öl und Gas sind dagegen mit 8,1 bzw. 6,9 Cent je Kilowattstunde deutlich teurer. Sogar eine Pelletheizung ist im laufenden Betrieb teurer. Hier muss man laut Deutschem Energie- und Pellet-Verband mit 5,8 Ct/kWh rechnen. Es ist auch davon auszugehen, dass die Holzpellets in der Anschaffung steigen werden, da das Holz im Wald nicht so schnell nachwachsen kann, wie es verbraucht wird. ÖKO-ARCHITEKTENHAUS installiert deshalb in seinen Architektenhäuser keine Holz-Pellet-Heizung.

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