Energiekosten sparen und Ressourcen schonen – das ist zur Umsetzung der angestrebten Energiewende das Gebot der Stunde. Eine besonders effizient arbeitende Kombination in der Gebäudetechnik stellen Wärmepumpe und Lüftungsgerät dar. Im Vergleich zu Gas- oder Ölheizungen, die mit einer Vorlauftemperatur zwischen 45 von 90 °C arbeiten, erfordert eine Wärmepumpe lediglich 30 °C bis 50 °C, insbesondere in Verbindung mit einer Fußbodenheizung. Ein zentrales Lüftungsgerät mit Wärmerückgewinnung unterstützt die Wärmepumpenfunktion, indem es die zugeführte Luft im Winter bereits vorwärmt und im Sommer vorkühlt. Dabei weisen moderne Lüftungsgeräte wie die von Lüftungsspezialist Airflow einen besonders hohen Wärmerückgewinnungsgrad von bis zu 90 % auf, was sie zum idealen Partner einer Wärmepumpe macht.
Dank immer besserer Dämmung benötigen moderne Gebäude immer weniger Energie, um in Innenräumen für angenehme Temperaturen zu sorgen. Allerdings verhindern dichte Gebäudehüllen den natürlichen Luftaustausch, dieser ist z. B. notwendig um gefährlicher Schimmelpilzbildung vorzubeugen. Diesen Luftaustausch übernehmen heute raumlufttechnische Anlagen. Die Abwärme, die beim Betrieb entsteht, wird üblicherweise einfach nach draußen geleitet, wo sie ungenutzt entweicht. Dabei ist eine sinnvolle Nutzung der in der Abluft enthaltenen Wärmeenergie möglich, z. B. in der Kombination von Lüftungsanlage und Wärmepumpe. Lüftungstechnikexperte Simon Morherr, Produktmanager bei Airflow, sieht in der Kombination gleich mehrere Vorteile: „Durch die Nutzung der Abluftwärme lässt sich Energie sparen, die die Wärmepumpe entlastet: Indem die Temperaturdifferenz nach der Wärmerückgewinnung nun deutlich geringer ausfällt, braucht die Wärmepumpe auch deutlich weniger Energie aufzuwenden, um die gewünschte Soll-Temperatur zu erreichen. Zudem lässt sich mit der Gerätekombination wahlweise heizen oder kühlen – je nach Bedarf. Das ist in Zeiten des Klimawandels und immer heißeren Sommern ein absoluter Pluspunkt. Hierzu ist lediglich ein geeigneter Direktverdampfer im Lüftungsgerät notwendig. Wer Wärmepumpe und Lüftungsgeräte miteinander kombiniert, kann nicht nur beim Betrieb Geld sparen, sondern dadurch auch seine Immobilie aufwerten, da diese Gerätekombination zur Verbesserung der energetischen Bewertung von Gebäuden beiträgt.“
Dreamteam Wärmepumpe und Lüftungsgerät: Integriert oder verbunden
Wie wird aus einer Wärmepumpe und einem Lüftungsgerät ein Dreamteam? Zwei Möglichkeiten stehen hier zur Wahl: Entweder kommt ein Lüftungsgerät zum Einsatz, in das bereits eine Wärmepumpe integriert ist, oder Lüftungsgerät und Wärmpumpe werden als Einzelgeräte miteinander kombiniert. „Lüftungsgeräte mit integrierter Wärmepumpe haben aktuell noch einen geringen Marktanteil in Deutschland, weil oft noch auf die klassischen, sprich autarken Heizsysteme gesetzt wird“, beobachtet Experte Morherr. Integrierte Lösungen findet man hauptsächlich in Passivhäusern oder Hochenergieeffizienzhäusern, wo sich mit der Luft über das Lüftungsgerät dann tatsächlich komplett heizen und kühlen lässt. Das kann bei dem relativ schlechten Wärmeträger Luft nur funktionieren, weil Gebäude nach Passivhausstandard sehr gut gedämmt sind und höchste Energieeffizienzanforderungen erfüllen. „In den meisten Bestandsbauten findet man für Heizung und Lüftung zwei getrennte Systeme vor. Bei der klassischen Nachrüstung oder Sanierung macht es daher Sinn weiterhin auf zwei Einzelgeräte zu setzen, wenn man diese effizient miteinander verbinden kann“, empfiehlt Morherr.
Die zentralen Lüftungsgeräte von Airflow können alle mit einer Wärmepumpe verbunden werden, egal um welche Art von Wärmepumpe es sich handelt. Sie muss dem Lüftungsgerät nur das kalte oder warme Medium liefern. „Ob Multisplitgerät, reversibles Kühlgerät oder Wärmepumpe – im Prinzip lassen sich alle Geräte, die reversibel arbeiten, effizient mit einem Lüftungsgerät verbinden“, erläutert Simon Morherr die möglichen Varianten. Über die Anschlüsse des Direktverdampfer-Registers wird das Lüftungsgerät mit dem Leitungssystem verbunden, an das auch die Wärmepumpe angeschlossen ist.
DX Register – ein Register zum Heizen und Kühlen
Das DX Register sitzt zwischen dem Wärmerückgewinner und dem Zuluftventilator. Es versorgt das Lüftungsgerät im Winter mit warmem Medium und im Sommer mit kaltem Medium. Das heißt: Heizen und Kühlen wird von einem einzigen Register übernommen. Auch wenn Wasser- und DX Register von außen identisch aussehen, weil am Gehäuse eines zentralen Airflow Lüftungsgeräts nur die beiden Anschlüsse zu sehen sind, weisen sie eine ganz unterschiedliche Konstruktion auf. Vor Ort muss der Heizungsbauer die beiden Anschlüsse, bei denen Vor- und Rücklauf verlötet sind, öffnen und eine Leitung anschließen, so dass zwischen Lüftungsgerät und Wärmepumpe ein Kreislauf entsteht.
Die Funktionsweise – ein Beispiel
Oft sind es nur ein paar Grad, die der Wärmepumpe fehlen, um die gewünschte Zieltemperatur zu erreichen. Diese Temperaturdifferenz zwischen Ist- und Soll-Temperatur kann zum großen Teil vom Lüftungsgerät übernommen werden. Denn dieses temperiert die Zuluft nach Bedarf vor: Wenn das Lüftungsgerät Abluft aus dem Raum absaugt und frische Luft von draußen einbringt, wird Energie über den Wärmetauscher zurückgewonnen, so dass die Temperatur nach diesem Prozess im Zuluftbereich schon entsprechend vorgekühlt oder vorgewärmt ist. Wenn die Außentemperatur z. B. im Sommer 30° C beträgt und die Innentemperatur bei 20 °C liegt, kann das Lüftungsgerät über den Wärmetauscher die Zulufttemperatur bereits auf 26 °C herunterkühlen. Wünscht der Raumnutzer eine Zulufttemperatur von 22 °C, fehlen nur noch 4 °C, um die Wunschtemperatur zu erreichen. Im Zusammenspiel fordert die Regelung des Lüftungsgeräts von der Wärmepumpe Kühlmittel an. Über das 0 – 10 V Signal teilt die Regelung genau mit, welche Leistung benötigt wird. Die Ventile öffnen sich und das DX Register wird mit kaltem Medium durchströmt, so dass die fehlenden 4 °C kompensiert werden und die Zulufttemperatur des Lüftungsgeräts dann bei den gewünschten 22 °C liegt. Dieses Zusammenspiel funktioniert wie ein kontinuierlicher Kreislauf. Im Winter läuft es identisch, nur das vorgewärmt statt heruntergekühlt wird. Die Leistung, die die Wärmepumpe zum Heizen oder Kühlen sowie ggf. Aufheizen oder Abkühlen der Zuluft vom Lüftungsgerät aufbringen muss, ist vom Energieverbrauch deutlich niedriger als wenn die Fußbodenheizung oder Heizkörper eigenständig arbeiten würden. Je leistungsfähiger der Wärmetauscher des Lüftungsgeräts ist, desto höher fällt die Unterstützung der Wärmepumpe durch das Lüftungsgerät aus. In seinen zentralen Lüftungsgeräten hat Airflow durchgängig die extrem effizienten Rotations- bzw. Kreuzgegenstromwärmetauscher verbaut, die einen Wärmerückgewinnungsgrad von bis zu 90 % aufweisen. Des Weiteren entspricht die thermische Isolierung des Gehäuses T2, der Wärmebrückenfaktor TB1/TB2 nach DIN EN 1886 – das bedeutet, sie hält Wärme und Energie ideal im Gerät und gibt sie nicht nach außen ab.
Fazit
Sowohl Wärmepumpe als auch Lüftungsgerät arbeiten besonders energieeffizient. In Kombination ergänzen sie sich ideal: So temperiert das Lüftungsgerät die Zuluft bereits vor und entlastet die Wärmepumpe. Umgekehrt kann die Wärmepumpe die Zuluft des Lüftungsgeräts entsprechend nachtemperieren, wenn der Zuluft nur wenige Grad zur Soll-Temperatur fehlen. Die Wärmeverluste von Lüftungsgerät und Wärmepumpe befinden sich auf einem sehr niedrigen Niveau. Dadurch sinkt der Energieanteil, der für Heizung oder Warmwasseraufbereitung nötig ist. Auch wirkt sich die Gerätekombination für die Energiebilanz und energetische Bewertung eines Gebäudes besonders vorteilhaft aus.