So finden Sie das beste Wärmepumpen-Angebot

Das Bild zeigt Erdwärmekollektoren

1.800 Kollektoren speisen die Wärmepumpen mit oberflächennaher Erdwärme (Foto: GeoCollect / Straubventures)

Kaskaden-Wärmepumpenanlage in Klosteramtsscheune Dobbertin

In Dobbertin, 50 Kilometer östlich von Schwerin gelegen, steht seit 1816 die Klosteramtsscheune. Mit der Nutzung als Lagerhaus, Jugendherberge und Altersheim hat das historische Bauwerk schon viele Stationen hinter sich. Fortan soll es als Wohnanlage mit 52 Einheiten dienen.

Ein besonderer Fokus liegt dabei auf dem Klimaschutz: Die Wärmeenergie für die Heizung liefert ein Heizkraftwerk von GeoCollect in Verbindung mit einer 150 kW leistungsstarken Kaskaden-Wärmepumpenanlage aus dem Hause Viessmann.

Inklusive Aushub, Einschlämmen und Verfüllen der Baugrube nahm die Errichtung der Anlage lediglich 14 Tage in Anspruch.

Für die Kaskade fiel die Wahl auf Sole/Wasser-Wärmepumpen in Monoblock-Ausführung. Als Führungswärmepumpe kommt Viessmanns Modell Vitocal 300-G/ 350-G zum Einsatz.

GeoCollect-Heizkraftwerk ermöglicht klimafreundliche Erdwärmenutzung

Ganze 1.800 vertikale Spezial-Kollektoren des innovativen Anbieters aus Chemnitz speisen die Wärmepumpen mit oberflächennaher Erdwärme. Dafür musste neben dem 76 Meter langen Bauwerk eine 2,50 Meter tiefe Baugrube ausgehoben werden. Die Erdwärme-Kollektoren wurden auf zwei Ebenen in 180 Strängen platziert – jeweils 12 Einheiten übereinander.

„Diese Art der Anordnung erfordert zwar zehn Prozent mehr Kollektoren, ist bei einer sehr hohen spezifischen Entzugsleistung von über 200 W/m2 aus dem Erdreich aber besonders flächensparend“, erklärt Volkmar Frotscher, Vertriebsleiter von GeoCollect.

Die aus Kunststoff gefertigten Kollektoren vergrößern mit ihrer wellenförmigen Oberfläche die Kontaktfläche zum Erdreich. Im Inneren verwirbeln spezielle Turbulatoren die Wärmeträgerflüssigkeit, die auf ihrem Weg durch die hintereinander montierten Kollektoren eine große Menge Energie aus dem Boden aufnimmt.

„Ein GeoCollect-Heizkraftwerk benötigt auf dem Grundstück nur ein Drittel der Fläche, die im Gebäude beheizt wird. Bei zwei Ebenen, wie hier in Dobbertin, ist es lediglich ein Fünftel der beheizten Fläche“, so Frotscher.

Nur so könne eine umweltfreundliche Erdwärmenutzung realisiert werden. Das mache die umweltfreundliche Erdwärmenutzung erst möglich. Einfache Kunststoffrohre würden das Zwölffache an Fläche beanspruchen.

Anwendung der Tichelmann-Verschaltung

Um die Erdwärme-Tauscher auf dem Kloster-Gelände fachgerecht per PP-Kunststoffschweißen miteinander zu verbinden, bauten sich die Monteure eine simple, aber effektive Produktionsstraße. Zwei Personen fügten pro Tag rund 240 Kollektoren zu jeweils einem Strang mit je zehn Kollektoren aneinander.

Zwölf dieser Stränge wurden dann in der Baugrube zu einer Gruppe zusammengefasst, sodass jeder Strang der Gruppe automatisch den gleichen Durchfluss erhält. Das Prinzip nennt sich Tichelmann-Verschaltung.

Im Anschluss wurden 15 dieser Gruppen mit jeweils zwölf Strängen mit einem PP-Rohr von 40 mm Durchmesser an einen Verteilerschacht mit den Vor- und Rücklaufleitungen zu den beiden Viessmann-Wärmepumpen verbunden.

Um einen bestmöglichen Wärmeentzug zu erreichen, stehen die Stränge senkrecht in 70 cm Abstand zueinander.

Nach dem Anschließen und der Druckprüfung wurde der Zwischenraum mit Sand verfüllt, eingeschlämmt und behutsam verdichtet. Erst nach diesem Schritt erfolgte der Einbau der oberen Kollektorebene, deren Fläche später als Terrasse genutzt werden soll.

Vorteile gegenüber der Nutzung von Luftwärme

Im Vergleich zum Neubau hat die Klosteramtsscheune in Dobbertin, trotz zusätzlicher Dämmung und dem Status eines Effizienzhaus-Denkmals, einen höheren Bedarf an Wärme und Heizwassertemperaturen.

Doch das GeoCollect Heizkraftwerk mit einer errechneten Jahresarbeitszahl von 4,8 bietet systembedingte Vorteile gegenüber einer Luftwärmepumpe:

  • Die relativ konstante Quelltemperatur gewährleistet eine hohe Anlageneffizienz
  • Das Erdreich weist zu Beginn der Heizperiode im September in 1,50 Meter Tiefe eine Temperatur von 12 bis 15 °C auf, die schrittweise entzogen wird
  • Zum Ende der Heizperiode vereist die im Boden gebundene Feuchtigkeit und setzt zusätzliche Kristallisationsenergie frei

Ab dem Frühjahr regenerieren Sonne und Niederschläge den Erdboden und der Kreislauf der klimafreundlichen Wärmenutzung beginnt von Neuem.

Ein Energiekonzept zum Heizen und Kühlen

Fußboden- und Wandheizflächen verteilen die Wärme in der Klosteramtsscheune. Damit bleiben der historische Fußbodenaufbau im Obergeschoss und die Deckenhöhe erhalten. Elektrische Durchlauferhitzer stellen das Warmwasser bereit.

An heißen Sommertagen punktet die GeoCollect-Anlage auf natürliche Weise mit ihrer Kühlfunktion durch einen zusätzlichen Wärmetauscher, mit dessen Hilfe das Heizungswasser seine Wärme an das kühle Erdreich abgibt.

Diese stromsparende Temperierung erlaubt eine Absenkung der Raumtemperaturen zu Beginn der „Kühlsaison“ um ca. 2 bis 3 °C. Nach einer längeren Hitzewelle ist dieser Effekt noch deutlich größer.

Obendrein regeneriert die Wärme aus den Gebäuden das Erdreich rund um die Kollektoren.

Zum energetischen Gesamtkonzept zählen über das Heizkraftwerk und die Kaskaden-Wärmepumpenanlage hinaus zwei Photovoltaikanlagen auf den Nebengebäuden. Mit einer Gesamtleistung von 150 kW schaffen sie zusätzlich zur Versorgung der Heizanlage und der Haushaltsstromversorgung eine Ladeinfrastruktur für Elektromobilität.

Das über 200 Jahre alte Gebäude soll sich in Zukunft zu einem Großteil selbst aus regenerativen Energiequellen versorgen.

„Auch wenn das im Fall eines alten Fachwerkgebäudes mit dem entsprechenden Dämmstandard einiges an Hirnschmalz und Ingenieurskunst erfordert“, resümiert Ingenieur und Investor Alexander Staub.

Steckbrief
Projektnummer:
3211
Objekt:
Klosteramtsscheune Dobbertin
Ort:
Dobbertin
Beteiligte Unternehmen:
Innovative Sanitär- und Heizungstechnik Lübz, Material Machines GmbH
Hersteller:
GeoCollect, Viessmann
Thermisch Heizleistung:
150,00 kW
Elektrische Leistung:
150,00 kW
Baujahr:
2022


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Projektnummer:
3211
Objekt:
Klosteramtsscheune Dobbertin
Ort:
Dobbertin
Beteiligte Unternehmen:
Innovative Sanitär- und Heizungstechnik Lübz, Material Machines GmbH
Hersteller:
GeoCollect, Viessmann
Thermisch Heizleistung:
150,00 kW
Elektrische Leistung:
150,00 kW
Baujahr:
2022

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