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Caritas-Kinderdorf Marienstein nutzt innovatives Solarthermie-Wärmepumpen-System

Eine Solarthermie-Anlage in Verbindung mit Hybridwärmepumpen versorgt jetzt die Heilpädagogische Wohn- und Tagesstätten, die Therapie- und Beratungseinrichtungen sowie eine private Grund- und Hauptschule des Caritas-Kinderdorf Marienstein im bayerischen Eichstätt von März bis Oktober vollständig mit Wärme aus regenerativen Energien.

Caritas-Kinderdorf Marienstein nutzt innovatives Solarthermie-Wärmepumpen-System (Foto: ratiotherm)

Caritas-Kinderdorf Marienstein nutzt innovatives Solarthermie-Wärmepumpen-System (Foto: ratiotherm)

Eine Solarthermie-Anlage in Verbindung mit Hybridwärmepumpen versorgt jetzt die Heilpädagogische Wohn- und Tagesstätten, die Therapie- und Beratungseinrichtungen sowie eine private Grund- und Hauptschule des Caritas-Kinderdorf Marienstein im bayerischen Eichstätt von März bis Oktober vollständig mit Wärme aus regenerativen Energien. Eine Photovoltaik-Anlage liefert dabei den Strom für die Wärmepumpen. Nur wenn die Temperaturen dauerhaft unter 3 °C sinken, kommt der zentrale Gas-Brennwertkessel zum Einsatz.

Luftwärme und Solarthermie versorgen Hybridwärmepumpe

Das von der Ratiotherm Heizung und Solartechnik und dem Planungsbüro Team für Technik konzipierte Heizungssystem umfasst 130 Quadratmeter Solarthermie-Kollektoren, 13 Hybrid-Wärmepumpen und einen zentralen Gasbrenner. Die im 45° Winkel nach Süden ausgerichteten Solarthermie-Kollektoren speisen ihre Wärme ab 40 °C in die entsprechenden Temperaturzonen des Schichtspeichers ein. Die von Ratiotherm entwickelten Wärmepumpen Oskar Max-Sol2 nutzen dabei sowohl Luftwärme als auch die Wärme der Solarthermie-Anlage. So wird auch die Wärme der Solaranlage unter 40 °C bei z. B. diffuser Lichteinstrahlung nutzbar gemacht, die bei herkömmlichen solarthermischen Anlagen ungenutzt bliebe. So reicht die in der Solarthermie-Anlage erzeugte Wärme selbst an bewölkten Tagen aus, um die notwendigen Temperaturen für die Wärmepumpe zu liefern. Die Solarwärme hebt zudem die Temperatur des Verdampfers an. Im Vergleich zur Außenluft ist die Temperatur dann erhöht und optimiert auf diese Weise die Leistungsfähigkeit des Verdampfers um bis zu 30 Prozent. Der Strombedarf der Wärmepumpen liefert letztlich die Photovoltaik-Anlage, die ebenfalls auf den Dächern der Gebäude installiert ist.

Thermohydraulische Pufferspeicher sorgen für effiziente Wärmeschichtung

Ein weiteres wichtiges Element der neuen Heizanlage sind die Oskar Schichtspeicher. In diesen wird die vor Ort gewonnene Wärme dezentral gespeichert und bei Bedarf für Heizung oder Warmwasser abgegeben. Die insgesamt sieben Pufferspeicher, fünf zu je 2.000 Liter und zwei zu je 740 Liter, sind auf verschiedene Gebäude verteilt und dienen insbesondere der Pufferung der solarthermisch gewonnenen Wärme. Der thermohydraulische Schichtspeicher Oskar birgt dabei Vorteile bei der effizienten Schichtung der eingehenden Wärmeenergie, indem sich das Wasser dank Schwerkraft selbst in den schneckenförmigen Kammern des in der Mitte des Speichers angebrachten Einsatzes vorsortiert und sich dann anschließend selbst in die entsprechende Temperaturzone des Speichers einschichtet. Dies gewährleistet ein langsames Einströmen des Wassers beim Be- und Entladen ohne aufwändige Regelungstechnik. Im Vergleich zu anderen Pufferspeichern ermöglicht der Oskar Schichtspeicher Einsparungen bis zu 30 Prozent.

Frischwasserkaskade nutzt Vorwärmung des Pufferspeichers

Das Kinderdorf benötigt täglich 4.750 Liter Frischwasser zum Baden, Duschen, Kochen und Trinken. Um eine konstant hohe Wasserqualität zu garantieren, installierte Ratiotherm in jedem der Wohngebäude sowie im Schulgebäude Frischwasserkaskaden. Durchlauferhitzer nutzen dabei das im Oskar Schichtspeicher eingelagerte heiße Wasser zur Erwärmung des frischen Wassers. Statt warmes Wasser für den täglichen Gebrauch in entsprechender Temperatur vorzuhalten, erhitzt die Frischwasserkaskade das Brauchwasser erst kurz vor dem eigentlichen Gebrauch. Die strömende Erwärmung erzielt nicht nur hohe Durchflussmengen, sondern erwärmt punktgenau nur soviel Wasser, wie tatsächlich benötigt wird.

Solarthermie-Wärmepumpen-System spart 63 Prozent Erdgas ein

Sorgte vor der energetischen Sanierung im Kinderdorf eine herkömmliche Gasheizung mit einem Jahresverbrauch von 220.000 Kubikmeter Gas für die notwendige Wärme, so deckt heute die Solarthermie-Anlage und die Wärmepumpen den Wärmebedarf von über 14.180 Quadratmetern. Nur in der sonnenärmeren Jahreszeit, dann wenn die Temperaturen dauerhaft unter 3 °C sinken, kommt der zentrale Gas-Brennwertkessel zum Einsatz, der pro Jahr nur noch rund 80.000 Kubikmeter Gas benötigt. Auf diese Weise werden rund 63 Prozent des ursprünglichen Erdgaseinsatzes eingespart. Der eingesparte Betrag steigt zudem mit der jährlichen Energiepreissteigerung und wird so zu einem immer wertvolleren Faktor im Budget des Caritas-Kinderdorfes Marienstein. Neben diesen ökonomischen Vorteilen, gewinnt das Kinderdorf mit der Sanierung auch ökologisch: Die vollständige Eigennutzung der gewonnenen Sonnenwärme für Heizung und Warmwasser allein sorgt für eine CO2-Einsparung von 50 Prozent.

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"Caritas-Kinderdorf Marienstein nutzt innovatives Solarthermie-Wärmepumpen-System" wurde am 03.05.2013 verfasst