„LowEx-Bestand“: Mehrfamilienhäuser nachhaltig heizen

(2.1.2017) Rund die Hälfte der Wohnungen in Deutschland befindet sich in Mehrfamilienhäusern. Gerade hier hinkt aber die Nachrüstung mit zeitgemäßer Gebäudehülle oder z.B. Wärmepumpen hinterher. Das Verbundprojekt „LowEx-Bestand“ unter der Koordination von KIT und Fraunhofer ISE will darum marktgängige Konzepte entwickeln und ihre Betriebsqualität demonstrieren.

„Die zwei wichtigsten Hebel zur Erreichung eines nahezu klimaneutralen Gebäudebestands sind baulicher Wärmeschutz und kohlendioxidarme Heiztechnik“, erinnert Projektleiter Professor Hans-Martin Henning, Inhaber der Professur für technische Energiesysteme am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und Koordinator des Geschäftsfelds Gebäudeenergietechnik am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg. „Zugleich müssen die Maßnahmen eine gute Wirtschaftlichkeit aufweisen.“ Das Verbundprojekt „LowEx-Bestand“ ...

• befasst sich mit der Weiterentwicklung und Veranschaulichung von energetischen Maßnahmen an bestehenden Mehrfamiliengebäuden und
• hat zum Ziel, zukunftsfähige Lösungen in enger Kooperation mit Partnern aus der Wirtschaft zu entwickeln.

Zur Erinnerung: Das LowEx-Konzept

Die Temperierung von Räumen auf komfortablem Niveau lässt sich nicht nur durch lokal hohe Temperaturen erreichen, wie sie gerne durch die Verbrennung von fossilen Energieträgern erzielt werden. Vielmehr arbeiten gerade Systeme mit geringen Temperaturdifferenzen zwischen dem Heizmedium und der Raumtemperatur besonders nachhaltig. Auf diese Weise können auch regenerative Energiequellen, wie Umweltwärme im Zusammenspiel mit Wärmepumpen, besser genutzt werden. Der Begriff LowEx (Low Exergy) steht für Systeme, die mit wenig der „wertvollen“ Energie, der sogenannten Exergie, auskommen. Exergie bezeichnet den nutzbaren Teil der Gesamtenergie eines Systems, der Arbeit verrichten kann und nicht als diffuse Wärme vorliegt.

„LowEx-Bestand“: Auf der Suche nach nutzerverträglichen Sanierungsansätzen

Hinsichtlich des energetischen Einsparpotentials konzentrierte man sich bislang zumeist auf die Technik, weniger auf die gebäudespezifischen Randbedingungen und damit auf die „Passung“ zwischen neuer Technologie und sanierungsbedürftigem Gebäude. Hier setzt „LowEx-Bestand“ an: Die Komplexität der Bau- und Sanierungsprozesse steht bisher einer breiten Umsetzung neuer Lösungen im Weg. Im Projektverbund sollen nutzerverträgliche Sanierungsansätze gefunden werden, die die Bauqualität und die Abläufe verbessern und vereinfachen.

Ein Plädoyer für Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern

Wärmepumpen versorgen bereits viele Ein- und Zweifamilienhäuser kohlendioxidarm mit Wärme. Bei Mehrfamiliengebäuden ist der Einsatz von Wärmepumpen dagegen noch selten. Dabei sind Wärmepumpen eine der Heizungstechniken, die zu einer wesentlichen Reduktion der Emission von Klimagasen bei der Bereitstellung von Raumwärme und Warmwasser beitragen können, insbesondere wenn sie Strom aus erneuerbaren Quellen nutzen.

Für den Einsatz in Mehrfamiliengebäuden stellen sich allerdings einige Herausforderungen, die im Rahmen von „LowEx-Bestand“ gelöst werden sollen, insbesondere im Bereich ...

• der Warmwasserbereitung,
• des Legionellenschutzes und auch
• der Erschließung der Wärmequellen – also Erdreich oder Außenluft.

Für Mehrfamilienhäuser bieten sich insbesondere auch Gaswärmepumpen an, die im Vergleich zu reinen Gaskesseln erheblich weniger CO₂ emittieren. Zudem benötigen Gaswärmepumpen eine kleinere Wärmequelle als Elektrowärmepumpen, was gerade bei Gebäuden in städtischen Regionen vorteilhaft ist - außerdem sind diese Gebäude meist schon durch eine Gasleitung erschlossen. Daher werden Gaswärmepumpen als weitere technische Lösung für den Mehrfamilienhausbestand evaluiert.

Grafik © Fraunhofer ISE

Wärmeschutz mit vorgefertigten Fassadenelementen

Im Bereich des Wärmeschutzes arbeitet „LowEx-Bestand“ an Sanierungslösungen, welche die Bewohner möglichst wenig beeinträchtigen. Hierfür werden vorgefertigte Fassadenelemente entwickelt und eingesetzt, die nicht nur die Wärmedämmung, sondern auch Komponenten der Heizungs- und Lüftungstechnik enthalten. So verringert sich der bauliche Aufwand im Inneren der Wohnungen. Zugleich verspricht ein hoher Vorfertigungsgrad eine Steigerung der Wirtschaftlichkeit.

Das Verbundprojekt hat ein Volumen von 6,4 Mio. Euro und wird mit 5,3 Mio. Euro durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.

Die Leitung des Verbundprojekts liegt bei der „Professur Technische Energiesysteme“ in der Fakultät für Maschinenbau des KIT (Professor Hans-Martin Henning). Weitere Forschungspartner sind das „Institut für Industriebetriebslehre und industrielle Produktion (IIP)“ an der Fakultät für Wirtschaftswissenschaften des KIT (Professor Wolf Fichtner), das „Fachgebiet Bauphysik und technischer Ausbau (fbta)“ an der Fakultät für Architektur des KIT (Professor Andreas Wagner) sowie das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg mit mehreren Abteilungen.