Mit Solarthermie "füttern", mit Erdwärmepumpe "ernten"

(21.3.2007) Schüco - Sie erinnern sich? Der Fenster- und Fassaden-Veteran, der seit geraumer Zeit kreuz und quer(denkend) im Solar- und Wärmemarkt 'rumwieselt (siehe auch E² Fassade) - hat auf der ISH unter dem Motto "Wärme, Strom, Kühlung" gleich mehrere Neuentwicklungen im Bereich der Heiztechnik vorgestellt. So präsentierten die Bielefelder beispielsweise mit der "HPSol" (steht für "Heat Pump Solar") erstmalig eine Erdwärmepumpe, die durch die Kombination von Wärmepumpe und Solarthermie die Energie sowohl des Erdreichs als auch der Sonne nutzt. Das Besondere daran: Die HPSol will nicht nur jeden herkömmlichen Heizkessel überflüssig machen, sondern darüber hinaus das Temperaturniveau des Erdreichs nachhaltig pflegen.

Das grundlegende Funktionsprinzip der Wärmepumpe ist seit langem bekannt; thermische Solaranlagen zur Warmwassergewinnung gehören mehr und mehr zur Standardausrüstung eines Neubaus. Neu ist nun die Verknüpfung dieser beiden Techniken. Die HPSol bietet zudem eine aktive Solar-Erdreich-Kopplung, die das Gesamtsystem deutlich effizienter machen kann als konventionelle Wärmepumpen-Systeme. Denn die Solarerträge des eingebundenen Kollektorfeldes decken im Sommer - möglicherweise auch in den Übergangsmonaten - den Wärmebedarf vollständig ab. Das reduziert schon einmal die Zahl der Kompressorstarts und der Betriebsstunden mit niedrigem Wirkungsgrad. Darüber hinaus geht überschüssige Sonnenwärme nicht mehr verloren, weil sie mittels Erdsonde an das Erdreich abgegeben wird, so dass eine Regeneration der Erdwärme stattfinden kann. Damit verhindert die HPSol, dass das Erdreich nach zehn bis 15 Jahren immer stärker abkühlt und die Effizienz des Systems kontinuierlich sinkt.

Die HPSol von Schüco besteht aus vier unterschiedlichen Komponenten, die aktiv und selbstregelnd miteinander verbunden sind. Im Vordergrund steht die direkte wie indirekte Sonnenwärme. So sorgt in den Sommermonaten ein thermischer Solarkollektor in Verbindung mit dem Solarspeicher in der Regel für eine hundertprozentige Deckung des Wärmebedarfs für Trinkwasser. Reicht die Sonneneinstrahlung nicht mehr aus, schaltet die HPSol automatisch auf die Erdsonde um, um die im Erdreich gespeicherte Wärme zu ernten. Wann immer möglich, liefern die Kollektoren zusätzliche Wärme, was die Effizienz des Systems erhöht und den Stromverbrauch durch die Erdwärmepumpe senkt.

Vier verschiedene Nutzungsarten bzw. Betriebsarten sind also möglich:

1. Die solare Energie fließt über die Sonnenkollektoren direkt in den Solarspeicher.
2. Wird die solare Energie nicht benötigt, wird mit ihrer Hilfe das Erdreich "gefüttert" - sprich: regeneriert.
3. Die Kollektoren unterstützen die Wärmepumpe beim Betrieb der Erdsonde.
4. Die HPSol agiert wie eine normalen Erdwärmepumpe ohne jegliche solare Unterstützung.

Um die Erdwärme zu nutzen, wird ein Erdwärmetauscher benötigt:

• Dies kann entweder ein Flachkollektor sein, der in einer Tiefe von 1,20 bis 1,50 Meter horizontal im Erdreich verlegt wird (wie eine Rasenheizung). Für die benötigte Grundstücksfläche gilt die Faustformel: "Doppelte Wohnfläche des Hauses als freie Fläche im Garten".
• Sollten die Platzverhältnisse nicht ausreichen, bietet sich eine Erdwärmesonde an. Bis zu drei Sonden - abhängig von lokalen geologischen Verhältnissen und der benötigten Leistung der Wärmepumpe - werden bis zu 100 Meter tief in das Erdinnere verbracht, wo sie dann ebenfalls die gespeicherte Sonnenenergie aufnehmen.

Mit ihrer Solaranbindung und der aktiven Solar-Erdreich-Kopplung erreicht die HP Sol von Schüco eine Jahresarbeitszahl von ca. 5,9. In einzelnen Betriebszuständen mit solarer Vorwärmung werden sogar Leistungszahlen (COP) von 7 erreicht. Dies bedeutet im Vergleich zu konventionellen Heizsystemen minimale Betriebskosten und bis zu 75 Prozent weniger CO₂-Ausstoß. Wird der von der Wärmepumpe benötigte Strom zu 100 Prozent von einem Ökostrom-Anbieter bezogen oder mittels einer eigenen Photovoltaik-Anlage erzeugt, erwirtschaftet das Gebäude die für die Heizung benötigte Energie komplett "grün".