Das Energiekonzept

Die Beheizung des Gebäudes erfolgt fast ausschließlich durch den Einsatz regenerierbarer Energie.

Zur Energielieferung steht zum einen eine Solarkollektorfläche auf dem Gebäude und zum anderen die Quelle der früheren Ortswasserversorgung von Fischbach zur Verfügung. Dabei wird der weitaus größte Teil an Heizenergie über die Sonnenkollektoren gewonnen. Für den Fall, dass über mehrere Tage die Sonne nicht oder nur wenig scheint, wird als zweite Wärmequelle die Grundwasserwärme genutzt.

Sowohl die Wärme aus den Kollektoren als auch die Energie aus dem Quellwasser werden in den 120.000 Liter fassenden erdgedeckten Wasserspeicher geladen. Vom Wasserspeicher wird die Wärme dem Gebäude zugeführt. Hierfür ist im Kellergeschoss eine Heizzentrale eingerichtet, in der alle notwendigen Pumpen, Mischventile und auch die erforderliche Regelungstechnik vorhanden sind.

Aufgrund der besonderen Wärmeversorgung ist im Gebäude kein brennstoffgefeuerter Heizkessel vorhanden. Dadurch werden im Betrieb auch keine Schadstoffe emittiert.

Nachfolgend werden die fünf Hauptelemente der Heizanlage beschrieben:

Allgemeine Angaben zur Kollektoranlage
Die installierte Kollektoranlage besitzt eine Nutzfläche von rund 250 m2 . Die Solar-Kollektoren dürfen nicht mit Solarzellen verwechselt werden. Solarzellen sind Geräte, die Sonnenenergie unmittelbar in elektrische Energie umwandeln. Dies machen sie aber nur zu einem geringen Teil; ihr Wirkungsgrad ist mit ca. 15% relativ gering. Im Vergleich dazu erreichen Kollektoren für die direkte Wärmeerzeugung einen Ausbindegrad von über 80 %.

Die Kollektorfläche erzeugt pro Jahr eine thermische Arbeit von durchschnittlich 112.000 kWh/Jahr.

Beschreibung der Kältemaschine (Wärmepumpe)
Um auch in den Zeiträumen zu heizen, in denen die direkte Nutzung von Sonnenenergie über die Kollektoren nicht zu ausreichend hohen Heizwassertemperaturen führt, wird als zweite Energiequelle das Wasser aus der ehemaligen Ortswasserversorgung von Fischbach genutzt. Diese Wärme steht aber nur mit einer Temperatur von durchschnittlich zehn Grad Celsius zur Verfügung. Zur Anhebung auf ein nutzbares höheres Temperaturniveau dient deshalb eine Wärmepumpe.

Die Funktionsweise einer Wärmepumpe besteht darin, dass die Wärmeenergie des Wassers an einen Stoff übertragen wird, der bei dieser geringen Temperatur von etwa 10 °C verdampft. Der Dampf wird durch einen Kompressor verdichtet, wodurch seine Temperatur ansteigt. Das ein verdichtetes gas warm wird, weiß jeder, der einmal einen Fahrradreifen aufgepumpt hat: die Luftpumpe erwärmt sich, besonders im oberen Abschnitt.
In einem nachgeschalteten Wärmeüberträger gibt das Kältemittel seine Energie an den Heizwasserkreislauf ab. Es kondensiert, und nachdem das Kältemittel wieder auf den niedrigen Anfangsdruck gebracht wurde, kann der Kreislauf erneut beginnen.

Funktion des Heizwasserspeichers
Die erzeugte Wärme wird nicht direkt zu den Heizflächen geführt, sondern einem 120.000 Liter fassenden Heizwasser-Pufferspeicher zugeführt. Dieser Speicher ist erforderlich, weil die Strahlungsintensität der Sonne über den Tagesverlauf nicht konstant bleibt.
Die Speichermenge ist so bemessen, dass in der Übergangszeit eine volle Speicherladung den Wärmebedarf bis zu sechs Wochen decken kann, ohne dass die Wärmepumpe anlaufen muss. Dadurch lassen sich längere Fasen mit bewölktem Himmel oder Regen überbrücken.

Beschreibung der Raumheizung
Die Wärme wird den Räumen über Radiatoren zugeführt. Die Heizflächen wurden deshalb so groß bemessen, damit sie mit sehr geringen Heizwassertemperaturen betrieben werden können. Je geringer die verfügbare Vorlauftemperatur ist, desto größer muss der Heizkörper dimensioniert werden.

Funktionsweise der Regelungsanlage
Der Wärmebedarf des Gebäudes ist um so höher, je geringer die Außentemperatur ist. Die zugeführte Leistung muss immer genau so groß sein, wie der Wärmebedarf, der mit sinkender Außentemperatur ansteigt.
Um die Gleichheit von zugeführter Leistung und Bedarf sicherzustellen, ist eine Regelungsanlage vorhanden. Sie misst die Außen- und Heizwassertemperatur und passt diese der sich ändernden Außentemperatur an. Die Leistung wird also dem Bedarf angeglichen.

(Angaben: MDM Diplomingenieure, Hinterweidenthal)

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