Heizsysteme im Vergleich

Vergleich der Heizsysteme. Von oben nach unten: Wassergeführtes Fußbodenheizungssystem mit Wärmepumpe und Pufferspeicher, Stromgeführte Fußbodenheizung, Infrarot-Strahlungsheizung (eingebaut an der Decke)

Testräume zur wissenschaftlichen Untersuchung mit Oberflächensensoren an Wand, Decke und Boden sowie Strahlungs- und Lufttemperaturmesssonden.

Teile der technischen Infrastruktur für die Wärmepumpe.

Forschungsprojekt IR-Bau untersucht das Potenzial von Infrarot-Heizsystemen für hocheffiziente Wohngebäude

Im Rahmen der Energiewende stellt sich für die Wärmeerzeugung in hochgedämmten Gebäuden mit hoher Energieeffizienz immer mehr die Frage nach der optimalen nachhaltigen Lösung. Die Entwicklung zeigt dabei einen klaren Trend zu elektrischen Systemen mit Strom als Energiequelle. Über 80 Prozent der realisierten Pilotprojekte im Rahmen der EffizienzhausPlus-Initiative nutzen Strom als Energieträger zur Wärmebereitstellung. Die dominierende Technik ist die Wärmepumpe mit unterschiedlichen Arten von Wärmequellen. Diese erfordert jedoch einen nicht unerheblichen technischen und finanziellen Aufwand durch die notwendige technische Infrastruktur für die wassergeführten Wärmeverteilung in Form des Leitungssystems, die Heizkörper sowie die Wärmepumpe selber. Nicht zu vergessen der hohe Arbeitsaufwand für Inbetriebnahme, Wartung und Instandhaltung. Diesem Mehr an technischer Komplexität und finanzieller Kosten steht durch moderne Methoden zur Dämmung und Energieeinsparung ein immer Weniger an Energiebedarf gegenüber.

Demgegenüber bilden Infrarot Heizelemente im Raum die denkbar einfachste Art der Wärmeversorgung. Der Energieträger Strom wird ohne Zwischenstufen direkt dort in Wärme umgewandelt, wo sie benötigt. Es entstehen keinerlei Umwandlungs-, Verteilungs-. oder Speicherverluste. Zudem kann das Heizsystem mit minimalem Aufwand verändert, verkleinert, erweitert, ersetzt oder rückgebaut werden.

Infrarot-Heizsysteme wurden bislang auf wissenschaftlicher Basis nur rudimentär behandelt. Untersuchungen zur Effizienz und auch Vergleiche zu Wärmepumpensystemen wurden in der Vergangenheit zwar in mehreren Studien untersucht, die Ergebnisse lassen jedoch zahlreiche Fragen offen, die für einen objektiven Vergleich erforderlich sind und bilden keine belastbaren Grundlagen für die Planung in der Baupraxis. Für einen ganzheitlichen Vergleich von Systemansätzen fehlen bislang entsprechende Grundlagen im Hinblick auf reale Effizienz im Betrieb, Auswirkung auf die Behaglichkeit sowie Betrachtung der gesamten Lebenszykluskennwerte zu Wirtschaftlichkeit und ökologischer Bewertung unter Einbezug der Herstellungsenergie. Durch vergleichende Laboruntersuchungen mit entsprechenden Simulationen soll diese Wissenslücke in der EHoch4 Akademie mit dem Projekt IR-Bau der Hochschule Konstanz Technik, Wirtschaft und Gestaltung (HTWG) geschlossen werden.

Im Obergeschoss des ehemaligen Unterkunftsgebäudes untersuchtdas Fachgebiet Energieeffizientes Bauen an der HTWG Konstanz mit 8 weiteren Partnern die Wirkung der verschiedenen Heizsysteme. Hierfür wurden mehrere, gleichartige Räume zu Laboren umgebaut, die mit entsprechender Messtechnik ausgestattet wurden. Seit April 2017 werden bis Sommer 2019 über zwei Heizperioden Messungen im Realbetrieb durchgeführt. Neben den Untersuchungen unter Laborbedingungen am Standort EHoch4 wird ein Neubau-Pilotprojekt in Darmstadt wissenschaftlich begleitet. Im Zusammenspiel dieser beiden Stränge entstehen belastbare Grundlagen für die Baupraxis im Hinblick auf reale Effizienz im Betrieb, Auswirkung auf die Behaglichkeit sowie Betrachtung der gesamten Lebenszykluskennwerte zu Wirtschaftlichkeit und ökologischer Bewertung unter Einbezug der Herstellungsenergie untersucht. Das Projekt, bei dem die Ehoch4-GmbH der gewerbliche Hauptpartner ist, wird vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau- und Reaktorsicherheit (BMUB) im Rahmen des Forschungsprogramms Zukunft Bau gefördert.


Forscherteam:

HTWG Konstanz
Prof. Dr. Thomas Stark (Gesamtkoordination)
M.A. Jan Heider (Projektleiter)
B.A. Aleksej Abdulganiev (Messtechnik)
Dipl.-Ing. Nicole Conrad (sozialwissenschaftliche Begleitforschung)

TU Kaiserslautern
Dr. Peter Kosack (elektrotechnische Beratung)

Ökoinstitut e.V.
Kirsten Wiegmann (ökologische Bewertung Heizsysteme)

ee concept GmbH
Dr. Martin Zeumer (ökologische Bewertung Pilotgebäude)

Ehoch GmbH
Jürgen Gaugel (Industriepartner Laborräume Ehoch4)

Bosch Thermotechnik GmbH
Dr. Uwe Limbeck, Dr. Mark Arnold (Industriepartner Wärmepumpe)

Redwell Manufaktur GmbH
Christian Röck, Barbara Faigel, Peter Soler (Industriepartner Infrarotheizung)

werk.um architekten GbR
Thomas Lückgen, Arne Steffen (Planung Pilotprojekt)

BMW Group
Dr. Jens Ramsbrock (Industriepartner Elektrospeichersystem)

Genossenschaft K76
14 Parteien (Bauherrin Pilotprojekt)

Sponsoren:
ABB STRIEBEL & JOHN GmbH (Schaltschrank)
Danfoss GmbH (elektrische Fußbodenheizung)
ELTAKO GmbH (Stromzähler)
Geberit Vertriebs GmbH (Hydraulikleitungen)
inVENTer GmbH (Dezentrales Lüftungssystem)

Unterstützer:
DRAGO Automation GmbH
Nabenhauer GmbH & Co.KG
quick-mix Gruppe GmbH & Co. KG
WDV-Molliné GmbH
Ziegel Zentrum Süd e. V.