Wärme und Kälte aus dem Fundamentspeicher

Die Kupferschlangen für die Wärmepumpe wurden vor der Stahlarmierung in den Boden verlegt. Foto: Geo-En
Die Kupferschlangen für die Wärmepumpe wurden vor der Stahlarmierung in den Boden verlegt. Foto: Geo-En

Die moderne Architektur und der Anspruch von Umweltverträglichkeit bedarf mit­unter unge­wöhn­liche Lösungen, wenn es um die Gebäudeversorgung geht. In der Berliner Katharinenstraße wurde Ende 2015 ein Wohnhaus fertig, das mit einer Fassade aus viel Glas und wenig Stahlbeton geplant wurde. Im Sommer hat jedoch der hohe Glasanteil einen ent­schei­denden Nachteil: Die ins­ge­samt 50 Wohnungen mit einer Gesamtfläche von 4680 m² heizen sich schnell auf. Um dem Anspruch an geho­benes Wohnen gerecht zu werden, bedarf es einer Kühlung die auch hohe Spitzen abde­cken muss. Und: Für den größt­mög­li­chen Teil, so wollte es der Bauherr, sollten umwelt­freund­liche und rege­ne­ra­tive Energien ein­ge­setzt werden, um den Standard als KfW-Effizienzhaus 70 zu schaffen.

Aus meh­reren Gründen fiel die Wahl auf Geothermie. Dabei war jedoch eine wei­tere Hürde zu nehmen: Die Preise für Wärmepumpenstrom sind in Berlin rund dreimal so hoch wie die für Gas. Also musste eine Anlage her, die so wenig wie mög­lich fremden Strom benö­tigt oder diesen mit­tels Eigenerzeugung kom­pen­siert. Die Lösung dafür ist unge­wöhn­lich und wurde von der Berliner Firma Geo-En ent­wi­ckelt. Im Groben besteht die Anlage aus zwei auf Geothermie basie­renden Speicher-Systemen, Wärmepumpen (ein Beitrag zu deren Bedeutung für die Wärmewende findet sich hier bei meinen Blogger-Kollegen von Energiezukunft) und einem Blockheizkraftwerk (BHKW).

Das Geothermie-System kann als klas­sisch beschrieben werden. 16 Sonden mit Doppel-U-Form wurden 100 m tief in die Erde gebohrt. Dort herr­schen im Winter rund 7 °C, die über die Wärmepumpen für die Beheizung mit­tels Fußbodenheizung auf 35 °C gebracht werden. Gleichzeitig wird ein Speicher beladen, der das ganze Haus mit Warmwasser ver­sorgt.
Bodenplatte als Kältespeicher

Im Sommer wird die Wärme aus dem Haus in den Boden zurück­be­för­dert. Dabei steigt die Temperatur des Erdreichs auf rund 11 °C. Das reicht für die Kühlung aus: Durch die Wärmeabgabe der Wohnungen im Sommer „erhitzt“ sich der Wasserkreislauf auf 20 °C und wird durch das Erdreich auf 16 °C her­unter gekühlt. Zeitgleich kann die über­schüs­sige Wärme des Gebäudes unter Nutzung der Wärmepumpe zudem den Warmwasserspeicher auf­heizen. Den Strom für den 29-kW-Wärmeerzeuger lie­fert ein gas­be­trie­benes Blockheizkraftwerk, dessen Abwärme eben­falls zur Brauchwassererwärmung ein­ge­setzt wird.

Die nur wenige Stunden des Tages auf­tre­tenden hohen Kühllasten benö­tigen einen leis­tungs­fä­higen Zwischenspeicher. Hierfür wurde die 70 cm starke Bodenplatte aus Stahlbeton der im 2. Untergeschoss lie­genden Tiefgarage genutzt. Die Speicher­ ebene bildet damit die unterste Ebene des Hauses und umfasst in meh­reren Zonen das gesamte 1334 m² große Fundament. Dieses wird von der zweiten Wärmepumpe mit einer Nennleistung von 44 kW akti­viert. Um die Bauabläufe – ins­be­son­dere bei dem Einbringen der Stahlarmierung – nicht zu stören, wurden die Rohrschlangen ver­gleichbar wie bei einer Fußbodenheizung direkt auf der Sauberkeitsschicht ver­legt. Messketten sorgen für eine regel­mä­ßige Überwachung der Temperatur des Bodenplattenspeichers in meh­reren Ebenen.


Gekürzt. Geschrieben für IKZ Fachplaner. Erschienen in 01/2016. Der kom­plette Beitrag ist auch hier online zu lesen.