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).

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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.

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