Im Vergleich: Heizungssysteme für Einfamilienhäuser mit Gasbrennwertkessel und verschieden großen Solarthermieanlagen, verglichen für drei Gebäude mit unterschiedlicher Wärmedämmung.
Untersuchungen
Das Ausgangshaus einer vierköpfigen Familie ist 145 Quadratmeter groß und steht in Würzburg. Es besitzt einen neuen modulierenden Gasbrennwertkessel mit 20 Kilowatt Heizleistung. Die Heizkörper in den Räumen sind Radiatoren. Die Vor- und Rücklauftemperatur der Heizung für den Auslegungsfall beträgt 70/55 Grad Celsius. Das Haus hat ein Satteldach mit einer Neigung von 45 Grad und einer nach Süden gerichteten Dachfläche von 55 Quadratmetern.
Der jährliche Wärmebedarf für die Heizung beträgt 18 000 Kilowattstunden und für Warmwasser 2 000 Kilowattstunden. Das Gebäude entspricht einem unsanierten Bestandsgebäude nach Wärmeschutzverordnung WSVO 82.
Das Gebäude mit Mindestwärmedämmung entspricht dem Ausgangshaus, das mittels Wärmedämmverbundsystem, neuen zweifach verglasten Fenstern und Dachdämmung zu einem Niedrigenergiehaus nach EnEV 2002 modernisiert wurde.
Das Gebäude mit guter Wärmedämmung wurde mittels Wärmedämmverbundsystem, dreifach verglasten Fenstern und Dachdämmung zu einem KfW40-Effizienzhaus umgebaut.
Bei den Varianten mit solarer Heizungsunterstützung werden die Räume mittels Fußbodenheizung beheizt. Die Vor- und Rücklauftemperatur beträgt bei beiden Gebäuden im Auslegungsfall 35/28 Grad Celsius.
Investitions- und Energiekosten
Für einen Betrachtungszeitraum von 15 Jahren ermittelten wir die Investitionskosten ausgehend vom Ausgangszustand für verschiedene Solarthermieanlagen und gegebenenfalls Fußbodenheizung sowie für Wärmedämmung, gegebenenfalls mit Lüftungsanlage. Wir ermittelten die Förderbeträge, mit denen die Kosten verringert werden können.
Die jährlichen Gesamtkosten berechneten wir nach der Annuitätenmethode (VDI 2067). Sie setzt sich aus verbrauchsgebundenen Kosten (Gas, Strom), betriebsgebundenen (Reparatur, Wartung) und kapitalgebundenen Kosten (Annuität der Investition) zusammen. Wir geben die verbrauchsgebundenen Kosten für drei Gaspreise (10, 20, 30 Cent pro Kilowattstunde) und einen Strompreis von 40 Cent pro Kilowattstunde an, je als Mittelwert über 15 Jahre.
Die Investitionskosten der Anlagenkomponenten ermittelten wir aus den Daten des Marktanreizprogramms des BMWi beziehungsweise BMWK (Richtlinien zur Förderung von Maßnahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien im Wärmemarkt) MAP2016 und MAP 2019. Wir rechneten die Investitionskosten mit dem Baupreissteigerungsindex für das Jahr 2022 hoch.
Die Kosten für den Wärmeschutz schätzten wir aus den oben genannten Flächen, Mengen und Materialien ab. Das KfW40-Effizienzhaus erfüllt die Mindestanforderungen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG), sodass eine Bezuschussung der Maßnahmen an Außenwand, Dach, Kellerdecke und Fenster sowie der Heizungstechnik (Einbau Solarthermieanlage und Fußbodenheizung) möglich ist.
Klima- und Umweltbelastung
Der jährliche Primärenergieaufwand für den Wärmebedarf bezieht Herstellung und Transport der Wärmeschutzmaßnahmen (Dämmstoffe, Fenster) sowie die Herstellung, 15-jährige Nutzung und spätere Entsorgung der gesamten Heizungsanlage ein (inklusive Solarthermie). Außerdem berücksichtigten wir die Gewinnung, den Transport und die Aufbereitung von Gas und Strom.
Durch den Rohstoff- und Energieverbrauch entstehen bereits vor der Nutzung im Haus Umweltbelastungen, die durch sogenannte Primärenergiefaktoren berücksichtigt werden. Für Gas setzten wir 1,1 an, für Strom 1,14 als Mittelwert über den Zeitraum 2022 bis 2036 auf Basis der Angaben im Gebäudeenergiegesetz und eigener Berechnungen. Den Herstellungsaufwand für die Anlagentechnik und die Maßnahmen zur Verbesserung des Wärmeschutzes ermittelten wir auf Basis der Ökobilanz-Datenbank ecoinvent 3.1.
Ergänzend haben wir den Anteil der Solarenergie am Wärmebedarf mittels dynamischer Simulationen des Gebäudes und der Anlagentechnik über den Zeitraum eines Jahres berechnet. Der jährliche Gasverbrauch ist die Grundlage für die Berechnung der Gaskosten und der im Haus erzeugten direkten CO2-Emissionen.
-
- Der Staat fördert die energetische Sanierung mit Krediten und Zuschüssen. Auch für Bau oder Hauskauf gibt es Fördermittel. Unser Rechner zeigt die aktuellen Konditionen.
-
- Im November tritt das neue Gebäudeenergiegesetz (GEG) in Kraft. Es fasst drei bestehende Gesetze zusammen und soll erneuerbare Energien in Gebäuden fördern sowie den...
-
- Wer ein älteres Haus besitzt und in Wärmedämmung investieren will, braucht Fakten. Wir haben Dämmwirkung, Kosten und Schallschutz verschiedener Materialien verglichen.
Diskutieren Sie mit
Nur registrierte Nutzer können Kommentare verfassen. Bitte melden Sie sich an. Individuelle Fragen richten Sie bitte an den Leserservice.
Nutzerkommentare können sich auf einen früheren Stand oder einen älteren Test beziehen.
nach Ihrem Beitrag haben Sie weder eine Solaranlage noch eine Dämmung, sondern sind erst mit Hilfe einer Energieberaterin an der Planung - ich gehe davon aus, dass Sie mit der Materie keinerlei persönliche Erfahrung haben. Knecht Solartechnik ?
@WB1450: Laut BSW-Faktenblatt Solarthermie wurden in 2021 immerhin ca. 81.000 Solarthermie-Anlagen neu installiert. Alles Theoretiker, so so... Nur schade, dass Sie so gar nichts Konstruktives beitragen. Mit Schlechtreden einzelner Technologien werden wir in Deutschland die Wärmewende nicht schaffen, soviel ist sicher. Mir ist keine Studie bekannt, die wie dieser kleine Artikel so kompakt und verständlich die kombinierte Wirkung von Wärmedämmung und Solarthermie zeigt. Für unser Haus haben wir jetzt eine Energieberaterin gefunden - offenbar mit viel Glück. Ich will hier jedem raten, der Bedarf hat, möglichst schnell zumindest einen Energieberatertermin zu vereinbaren, damit die richtigen Entscheidungen schnell getroffen werden können.
von Theoretikern theroetisch betrachtet.
Guten Tag,
das ist doch wohl nicht Ihr Ernst:
"... dann wird bei anhaltender Sonneneinstrahlung das Fluid im Kollektor verdampfen ..."?!
Aus einem Liter flüssigen Wassers werden ca. 1600l Wasserdampf. Wo soll dieses Volumen bleiben, wenn die Flüssigkeit im Kollektor tatächlich verdampfen würde.
Es gibt tatsächlich Anlagen, bei denen genau dieser Effekt genutzt wird, um die Kollektoren bei Überhitzung praktisch wasserfrei zu drücken, die müssen aber sehr speziellen Anforderungen genügen, um die Wärmeträgerflüssigkeit wirklich komplett schon nach dem Verdampfen sehr kleiner Mengen des "Wassers" aus den Kollektoren zu drücken.
Stagnation hingegen heißt, dass die Flüssigkeit im Kollektorkreis steht und im Kollektor dann die Stagnationstemperatur erreicht, die, je nach örtlicher Situation120 bis 150°C erreichen und zu entsprechenden Volumensteigerungen im System führen, die durch angemessen dimensionierte MAG aufgefangen werden müssen. Zudem leidet das Frostschutzmittel (cracken).
@gkoh2013: Das Thema der sommerlichen Wärmeüberschüsse ist bekannt und wird beherrscht. Bevor der Speicher zu kochen anfängt - wie Sie befürchten - muss der Kollektorkreislauf abgeschaltet werden. Dann wird bei anhaltender Sonneneinstrahlung das Fluid im Kollektor verdampfen. Diesen Betriebszustand nennt man Stagnation. Die Kollektoren sind für diesen Betriebszustand ausgelegt und werden u. a. auch unter diesen Bedingungen geprüft. Der Druck im Kollektorkreislauf sollte möglichst gering gehalten werden (sprechen Sie mit Ihrem Installateur; z.B. im Bereich des Kollektors nur 0,5 bis 1 bar). Es gibt auch Vakuumröhrenkollektoren, bei denen im Kollektorkreislauf keine Temperaturen über 85 °C oder 120 °C (je nach Produkt) auftreten. Bei entsprechenden Drücken kann auch bei 120 °C eine Verdampfung verhindert werden. Dieser Mechanismus könnte je nach Anbieter unterschiedlich bezeichnet sein.