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Der Einfamilienhaus-Neubau in Harsefeld wird über eine PVT-Kollektor-Anlage auf dem Dach und einer Wärmepumpe im Erdgeschoss beheizt und gekühlt. (Foto: Fraunhofer ISE)

Einfamilienhaus: PVT-Wärmepumpe statt Luft- oder Erdwärme

Ein Massivhaus in Harsefeld, einer Samtgemeinde im Landkreis Stade in Niedersachsen, mit rund 190 m² Wohnfläche wird über eine PVT-Anlage auf dem Dach und Wärmepumpe im Erdgeschoss beheizt und gekühlt. Neben den acht PVT-Kollektoren sind noch vier PV-Module auf dem Dach installiert.

Der Einfamilienhaus-Neubau war Teil eines Feldtests des Massivhaushersteller Viebrockhaus in Kooperation mit dem Wärmepumpenhersteller NIBE zum Kennenlernen und Einschätzen von PVT–Wärmepumpensystemen. Seit 2019 heizt und kühlt nun die 5-köpfige Familie in Harsefeld ihr neues KfW 40 Plus-Einfamilienhaus mit einer Wärmepumpe, die über das PVT-Kollektorfeld auf dem Dach die Umgebungs- und Strahlungswärme der Sonne nutzt.

Der PVT-Kollektor von NIBE besitzt auf der Unterseite eine Kupfer-Rohrschlange mit Wärmeübertrager-Lamellen. Darüber wird sowohl die Wärme der Solarstrahlung als auch, z. B. nachts, Umgebungswärme aufgenommen und an den Solar-Wärmepumpenkreis abgegeben. Da sowohl Solarwärme als auch Solarstrom gewonnen wird, spricht man von einem Photovoltaik-Thermie-Kollektor, kurz: PVT-Kollektor oder Hybrid-Kollektor.

PVT-Wärmepumpe nutzt breites Spektrum an Eingangstemperaturen

Die Kombination beider Systeme resultiert in einer hohen Effizienz: Übers Jahr hinweg liefern die PVT-Kollektoren etwa viermal mehr Gesamtenergie, also Wärme und Strom, als eine Photovoltaikanlage mit der gleichen Fläche. Die Harsefelder Familie spart so Stromkosten in Höhe von 360 Euro im Jahr im Vergleich zu einer z. B. Luft/Wasser-Wärmepumpe.

Um allerdings eine Wärmepumpe statt einer Luft-Wärmepumpen-Außeneinheit oder Erdwärmesonden mit PVT-Kollektoren als alleinige Umweltwärmequelle zu nutzen, bedarf es einer speziellen Wärmepumpe: Die Wärmepumpe von NIBE ist auf den Betrieb mit PVT-Kollektoren optimiert. Das breite Spektrum der Eingangstemperaturen von -12 bis +30 °C ermöglicht es, zu fast jeder Tages- und Jahreszeit Wärme über das PVT-Kollektorfeld vom Dach zu holen, da die NIBE-PVT-Kollektoren mit ihren Lamellen extrem große Wärmeübertragerflächen aufweisen.

Jahresarbeitszahl liegt bei 4,1 statt 3

Mit Hilfe der Simulationssoftware POLYSUN konnte der spezifische, thermische Ertrag des PVT-Kollektorfeldes mit 569 kWh_th/(m² * a) simuliert werden. Das Klimatisierungssystem des Einfamilienhauses in Harsefeld ist außerdem extrem schlank. Aufgrund des modulierenden Betriebs der Wärmepumpe sind weder Wärme- noch Kälte-Pufferspeicher nötig, sondern nur ein Warmwasserspeicher. Ein in die Wärmepumpe integrierter E-Heizstab dient als Backup für sehr kalte Wintertage.

Durch die PVT-Wärmequelle auf dem Dach steigt zudem auch die JAZ: Beim KfW 40 Plus-Einfamilienhaus in Harsefeld liegt sie bei 4,1, das heißt, der Kunde gewinnt für jede Kilowattstunde Strom mehr als 3 Einheiten Solar- oder Umweltwärme kostenfrei dazu. Bei Luftwärmepumpen liegt die JAZ häufig eher bei etwa 3, was bedeutet, dass nur 2 Einheiten Luftwärme zu einer kWh Strom hinzugewonnen werden.

Steckbrief
Projektnummer: 2822
Objekt: Einfamilienhaus im KfW 40 Plus-Standard
Ort: Harsefeld
Beteiligte Unternehmen: Viebrockhaus
Hersteller: NIBE Wärmepumpe und PVT-Kollektoren
Baujahr: 2019
Quelle: www.solrico.com

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