Zeolith-Gas-Wärmepumpe: Zukunftstechnologie im Praxiseinsatz

Als das junge Paar gemeinsam mit Massivhaus Mittelrhein (Mendig) das Einfamilienhaus in konventioneller Bauweise plante, stand Energie sparen ganz oben auf der Wunschliste: „Zurzeit wohnen wir in einem schlecht gedämmten 70er-Jahre Haus – und heizen dort für viel Geld die Umwelt. Das soll bei unserem Neubau auf keinen Fall passieren.“ Entsprechend aufgeschlossen waren die beiden, als Massivhaus Mittelrhein u. a. mit hoch gedämmtem Ytong-Mauerwerk, Dreifachverglasung der Fenster und wiederholt geprüfter Luftdicht­heit den bauseitigen Rahmen für energiesparendes Wohnen konzipierte: „Der Gesamtwärmebedarf wird maximal 8000 kWh im Jahr betragen. Wir haben also kein Haus aus Stein, sondern aus Wärmedämmung gekauft!“

Auf den ersten Blick „ein ganz normaler Heiztechnikraum“: die Zeolith-Gas-Wärmepumpe (rechts) mit 300-l-Solarspeicher und den üblichen Installationskomponenten wie Ausdehnungsgefäße und Verteilerbalken kurz vor der Inbetriebnahme.

Erzeugt werden sollte die Wärme ursprünglich über ein Gas-Brennwertgerät mit ergänzender Solaranlage für die Warmwasserbereitung. Den Bauherren aber war das zu wenig, nicht umweltschonend genug und zu wenig zukunftsorientiert. Beispielsweise eine Erdwärmepumpe oder ein Mikro-Blockheizkraftwerk als naheliegende Alternativen schieden allerdings aus verschiedenen Gründen – auch aufgrund des deutlich höheren Investitionsaufwands im Vergleich zur „Standard-Variante Gas-Brennwert plus Solar“ – aus.

Energieberater Hans-Albert Schäfer (links) von der Energieversorgung Mittelrhein GmbH, Fachhandwerker Guido Heuser (Mitte) und Vaillant Verkaufsberater Herbert Schorn (rechts) haben gemeinsam wesentliche Schritte zur Realisierung des neuen Heiztechnik-Konzeptes entwickelt.

Wie gerufen kam daher das Angebot des regionalen Energieversorgers Energieversorgung Mittelrhein GmbH (EVM), die Installation einer Zeolith-Gas-Wärmepumpe von Vaillant in dem förderfähigen „Effizienzhaus 70“ finanziell zu unterstützen. Diese Wärmepumpe hat einen Nennwärmeleistungsbereich von 1,5 bis 10 kW und ist damit ideal passend für ein solches Energiesparhaus. Wobei die Verkürzung „Zeolith-Gas-Wärmepumpe“ nur eingeschränkt stimmt: Anlagentechnisch handelt es sich korrekt um ein Komplettsystem, das Gas-Brennwerttechnik, Solarthermie und Zeolith-Sorption miteinander verbindet (sie­he Kasten). Dipl.-Ing. Chris­topher Dold, Energieberater bei der EVM: „Diese abgestimmte Kombination aus drei „Wärmeerzeugungsbausteinen“ ist entscheidend. Dadurch wird im Idealfall über 20 % weniger fossile Energie als bei einer bisher üblichen Gas-Brennwert-Solar-Anlage verbraucht. Also verursacht die innovative Anlage auch 20 % niedrigere Energiekosten und 20 % geringere Emissionen.“

Die Heuser-Mitarbeiter bestätigen aus Erfahrung: die Installation der Anlagenkombination ist genauso einfach wie der Einbau einer Gas-Brennwertheizung oder einer Solar-Kombination.

Im Rahmen der Inbetriebnahme werden bei der Anlage zwei Primärkreise befüllt, von denen einer direkt an den Solarflüssigkeitskreis der Kollektoren angebunden ist. Das umweltschonende Kältemittel Wasser ist bereits im Vakuum-Zeolith-Modul enthalten.

Installation: „wie gewohnt“
Mindestens genauso wichtig wie diese Leis­tungsmerkmale war für Heuser allerdings die installationstechnische Seite: „Gerade bei so innovativen, neuen Technologien ist für uns auf der Fachhandwerksseite der Aufwand für den Einbau und die Inbetriebnahme der Anlage wichtig. Hinzu kommt dann noch die spätere Betriebssicherheit, denn das ist im Hinblick auf die dauerhafte Kundenzufriedenheit entscheidend.“ Letztlich muss also auf die eine zentrale Frage eine zufriedenstellende Antwort gegeben werden: „Wie praxistauglich ist diese Technik?“ bringt es der gestandene Fachhandwerker aus Kempenich auf den Punkt.

Um die Reihenfolge aufzugreifen: Die Installation entsprach, bestätigt Heuser, recht genau der eines Gas-Brennwertgerätes mit solarer Warmwasserbereitung: „Die Dimensionen der Anlage, die Anschlüsse, die Anbindung von Speicher und thermischer Solaranlage inklusive Steuerung – alles war nahezu identisch mit vergleichbaren Anlagen des Herstellers, die wir ansonsten installieren.“

Die gesamte Installation einschließlich Solarspeicher wurde innerhalb von rund zwei Tagen abgeschlossen. Einen dritten Arbeitstag nahmen Montage und Anschluss der Solar-Flachkollektoren in Anspruch – eben wie bei jeder „normalen“ Kombi-Heizungsanlage auch.

Die Wärmeverteilung erfolgt in dem Neubau im Übrigen über eine Flächenheizung, wie sie mittlerweile in jedem Energiesparhaus Standard ist. Gefahren wird sie mit einer Vorlauf/-Rücklauftemperatur von 32/27 °C, da „jedes einzelne Grad weniger Vorlauftemperatur direkt den Energieaufwand für die Wärmeerzeugung senkt und die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe verbessert“, wie Heuser betont.

Dass dabei sämtliche Heizkreise präzise eingeregelt wurden, versteht sich in diesem Zusammenhang von selber. Schließlich gehört das für den Kempenicher SHK-Profi nicht nur fachlich zum Handwerkszeug, sondern wurde zum Zeitpunkt der Antragstellung für die KfW-Förderung auch noch bezuschusst.

Den notwendigen Luftaustausch bei gleichzeitig möglichst geringen Transmissionswärmeverlusten gewährleistet eine zentrale Wohnraumlüftung.

Ressourcenschonend: Die Solarkollektoren tragen wesentlich dazu bei, den Sorptionsprozess in Gang zu halten.

Zeolith entwickelt unter Einfluss von Wasser Wärme – das konnte Fachhandwerker Heuser (rechts) den Bauherren Katja Müller und Andres Frank im Selbstversuch auf der Handfläche demonstrieren.

Betrieb und Wartung: „wie gewohnt“
Der unspektakuläre Einbau der Zeolith-Gas-Wärmepumpe mit Peripherie, die schnelle Inbetriebnahme des Gesamtpakets – diese Einfachheit wird auch zukünftig Betrieb und Wartung der noch seltenen Heiztechnik auszeichnen, ist sich Heuser sicher: „Hier zahlt sich das Konstruktionsprinzip der Zeolith-Gas-Wärmepumpe aus. Mit der integrierten Gas-Brennwertzelle sind wir seit Jahren schon aus anderen Vaillant Anlagen bestens vertraut. Das Zeolith-Modul ist völlig wartungsfrei – die jährliche Durchsicht wird also nicht aufwendiger als bei jeder anderen typischen Gas-Brennwertheizung im Einfamilienhaus.“

Diese Einfachheit in Bedienung und Betrieb – trotz der wegweisenden Technik dahinter – begeistert genauso Bauherr Frank: „Durch den integrierten Systemregler können wir beispielsweise auch regelmäßig die durch den Sorptionsprozess und durch den Solarertrag für Warmwasser eingesparte Energiemenge kontrollieren, mit einem einzigen Knopfdruck. Das ist ein zusätzlicher Anreiz, sparsam mit der wertvollen Energie umzugehen.“

Zugleich sind diese Momentaufnahmen immer wieder ein klarer Beweis für die Richtigkeit der Entscheidung, den Neubau ganzheitlich zu betrachten und von Anfang an in zukunftssichere Heiztechnik zu investieren, sind sich die jungen Bauherren sicher. Bestätigt werden sie dabei durch Massivhaus Mittelrhein-Vertriebsleiter Buch. Der beobachtet seit einigen Jahren ein stark gewachsenes Interesse potenzieller Hausinteressenten an diesem Thema: „Drei von vier Bauherren wollen solche Informationen, erkundigen sich nach den unterschiedlichen Möglichkeiten energiesparender Wärme- und Warmwasserbereitung. Erst dann wird sorgfältig abgewogen, wie viel man sich davon leisten kann – und leisten will.“

Im Prinzip also Leute wie Müller und Frank, die ursprünglich auch erst eine hochwertige, sparsame Gebäudehülle bauen und dann in einigen Jahren die einfache Heiztechnik austauschen wollten. Dass mit der Zeolith-Gas-Wärmepumpe jetzt aber schon die heiztechnische Zukunft mit ihnen gemeinsam in den Neubau einziehen kann, spricht gleichzeitig für das Engagement regionaler Energieversorger in dieser Frage. Denn auch für sie ist die Förderung solch innovativer Anlagentechnik ein Stück Zukunftssicherung, unter­streicht EVM-Energieberater Dold: „Auf der einen Seite halten wir ein flächendeckendes Gas-Versorgungsnetz vor, auf der anderen Seite setzen wir uns für effiziente Heizgeräte und den zunehmenden Einsatz regenerativer Wärmeerzeuger ein. „Gekoppelte“ Anlagentechnik, wie die Zeolith-Gas-Wärmepumpe plus Solarthermie, ist unter diesen Gesichtspunkten optimal. Sie nutzt die langfristig sicheren Versorgungsstrukturen, reduziert aber für die Endkunden gleichzeitig den Primärenergieeinsatz und damit die Nebenkosten. Außerdem hält diese Variante für die kommenden Jahrzehnte alle Möglichkeiten der Wärme- und Warmwasserversorgung offen, da über den Einsatz Regenerativer Energien hinaus auch ein Gasanschluss im Haus vorhanden ist.“

Monolithische Gebäudehülle
Die ausgezeichneten Energie-Kennwerte des von Massivhaus Mittelrhein gebauten „Effizienzhaus 70“ in Mayen hängen u. a. mit dem eingesetzten Baustoff für die Außenwände, einem neu entwickelten Ytong-Stein, zusammen. Der Porenbetonstein hat bei 30 cm Stärke einen -Wert von 0,08 W/(m·K); nach Herstellerangaben der im Moment beste am Markt. Zum Vergleich: Die ebenfalls eingebauten Fenster mit 3-fach-Verglasung haben einen U-Wert von 0,7.

Diese Dämmleistung der konventionell vermauerten Steine lässt ein einschaliges (monolithisches) Mauerwerk zu, das außen anschließend nur noch einen 1,5 cm starken Leichtputz erhält. Zusätzliche Dämmmaßnahmen, wie bei einem Wärmedämmverbundsystem, sind nicht notwendig. Nici Buch, Vertriebsleiter bei Massivhaus Mittelrhein: „Ein solcher Wandaufbau senkt die Gestehungskos­ten, verhindert Qualitätsprobleme aufgrund unpassender Materialkombinationen, ist äußerst langlebig und gegebenenfalls zu 100 % recyclebar.“

Dass sich die Investition in die höherwertige Bauhülle auch für nicht so energiebewusste „sparsame“ Bauherren rechnet, zeigt im Übrigen ein Blick in die Kalkulation. Bei einem solchen Haus, das schlüsselfertig rund 200 000 Euro kostet, machen die reinen Materialkosten „Steine Außenwand“ kaum 2 % aus, erklärt das Unternehmen Massivhaus Mittel­rhein und weiter: „Der für diesen hoch dämmenden Ytong-Stein angesetzte Mehrpreis gegenüber einer Standardausführung bewegt sich also im Promillebereich – und ist über die Energieeinsparung fast schon binnen Jahresfrist ausgeglichen.“

Die Zeolith-Gas-Wärmepumpe „zeoTHERM“ – auch auf der ISH
Die Zeolith-Gas-Wärmepumpe zeoTHERM hat einen Nennwärmeleistungsbereich von 1,5 bis 10 kW. Die Anlage ist eine geschlossene Einheit, die sowohl die Gas-Brennwertzelle als auch das Zeolith-Modul und die gesamte Hydraulik enthält. In dem Zeolith-Modul „arbeitet“ der poröse Keramikwerkstoff Zeolith, der aus Aluminiumoxid und Siliciumoxid besteht. Er ist ungiftig, nicht brennbar und ökologisch unbedenklich. Bei der Aufnahme von Wasser entwickelt der Zeolith Wärme, die im Heizprozess genutzt wird. Das im Wärmepumpenprozess eingesetzte Kältemittel ist Wasser, das weder Treibhauspotenzial besitzt noch die Ozonschicht schädigen kann.

Einen genauen Blick unter die Haube der neuen Zeolith-Gas-Wärmepumpe ermöglicht die ISH. Hier präsentiert Vaillant die Wärmepumpe „zeoTHERM“ und weitere Highlights in Halle 8.0 Stand B 43, B 93, B 97.

Bilder: Vaillant Deutschland GmbH & Co. KG, Remscheid

www.vaillant.de
www.massivhaus-mittelrhein.de
www.evm.de