Wärmepumpen nutzen Wärme aus der Umgebung, um Gebäude effizient zu beheizen. Was heute vor allem mit elektrisch betriebenen Anlagen verbunden wird, funktioniert jedoch auch auf andere Weise: Bei einer Gas-Absorptionswärmepumpe sorgt ein Gasbrenner für den Antrieb des Kreislaufs. Wie bei reversiblen elektrischen Wärmepumpen kann die Technik zudem nicht nur zum Heizen, sondern auch zum Kühlen eingesetzt werden.
Wie das in der Praxis funktioniert, zeigte ein Projekt in Bad Neustadt, an dem die gasuf als Fachplaner beteiligt war. In einem Verwaltungsgebäude kamen dort zwei Gas-Absorptionswärmepumpen zum Einsatz, die im Winter für Wärme und im Sommer für Kühlung sorgten. Bauherr war die Überlandwerk Rhön GmbH. Ein Blick zurück auf das Projekt unterstreicht damit auch, wie vielfältig Wärmepumpentechnik sein kann – und dass die gasuf schon damals praktische Erfahrung mit einer besonderen Form dieser Technik sammelte: Die Ergebnisse aus dem ersten Betriebsjahr 2006/2007 fielen positiv aus.
Wärme und Kälte mit einer Anlage
Eine Besonderheit der eingesetzten Gas-Absorptionswärmepumpen ist ihre reversible Betriebsweise. Dadurch können sie je nach Bedarf Wärme oder Kälte bereitstellen. Im Winter versorgt die Anlage das Gebäude mit Heizwärme, im Sommer kann sie zur Kühlung genutzt werden.
Die erzeugte Wärme wird über eine Heizkreisverteilung und ein Zweirohrsystem an eine Fußbodenheizung sowie konventionelle Heizkörper und Radiatoren weitergeleitet. Für den Kühlbetrieb sind in den Büros Innendeckengeräte installiert, über die die Nutzer die gewünschte Raumtemperatur individuell einstellen können.
Im ursprünglichen Projekt wurde die Heizungsanlage mit Systemtemperaturen von 55 °C im Vorlauf und 45 °C im Rücklauf betrieben. Im Kühlbetrieb lagen die Systemtemperaturen bei 7 beziehungsweise 12 °C.
Wie funktioniert eine Gas-Absorptionswärmepumpe?
Anders als bei einer klassischen elektrisch betriebenen Wärmepumpe übernimmt bei der beschriebenen Anlage ein Gasbrenner eine wesentliche Rolle im Prozess. Als Arbeitsmedium dient Ammoniak, das gemeinsam mit Wasser in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert.
Der Gasbrenner erhitzt zunächst eine Ammoniak-Wasser-Lösung. Das Ammoniak wird dabei aus dem Wasser ausgetrieben und gelangt gasförmig in den Kondensator. Dort gibt es Wärme ab und wird wieder flüssig. Anschließend gelangt es in den Verdampfer und nimmt Wärme aus der Umgebung auf.
Im Absorber verbindet sich das Ammoniak wieder mit Wasser. Das entstandene Wasser-Ammoniak-Gemisch wird anschließend zurück in den Austreiber gepumpt – der Kreislauf beginnt von Neuem.
Praxiswerte aus Bad Neustadt
Die Erfahrungen aus dem ersten Betriebsjahr zeigten, dass die Gas-Absorptionswärmepumpen auch unter realen Bedingungen zuverlässig arbeiteten. Besonders interessant: Die Anlage gewann zusätzliche Energie aus der Umgebung und konnte dadurch mehr Wärme für das Gebäude bereitstellen, als ihr in Form von Gas zugeführt wurde. Für die Heizperiode wurde so ein Nutzungsgrad von 128 Prozent ermittelt.
Auch bei vergleichsweise niedrigen Außentemperaturen funktionierte dieses Prinzip. Im Januar 2007 wurde beispielsweise bei einer Außentemperatur von 6 °C ein Wirkungsgrad von 124 Prozent erreicht. Die beiden Geräte stellten gemeinsam rund 70 kW Wärmeleistung zur Verfügung und konnten Heizwasser auf Temperaturen von bis zu 60 °C bringen. Damit eignete sich die Technik auch für das bestehende Heizsystem des Verwaltungsgebäudes mit Fußbodenheizung und klassischen Heizkörpern.
Kühlung als zusätzlicher Nutzen
Ein weiterer Vorteil des Systems zeigte sich während der warmen Monate. Die Wärmepumpen konnten im Sommer zur Gebäudekühlung eingesetzt werden. Laut dem damaligen Bericht lag der Gasverbrauch für die Kühlung bei rund 30.000 kWh und machte damit 37 Prozent des Jahresverbrauchs aus.
Gerade die Kombination beider Funktionen war für das Verwaltungsgebäude interessant: Während ein Gebäudeteil gekühlt werden konnte, ließ sich ein anderer weiterhin beheizen. Damit konnte die Anlage auf unterschiedliche Anforderungen innerhalb des Gebäudes reagieren.
Ein Blick zurück, der bis heute interessant ist
Der Start des Projekts in Bad Neustadt liegt inzwischen rund 20 Jahre zurück. Gerade deshalb bietet es einen interessanten Blick auf die Entwicklung der Wärmepumpentechnik. Während heute vor allem elektrische Wärmepumpen im Mittelpunkt der öffentlichen Diskussion stehen, zeigt das damalige Projekt, dass sich Umweltwärme auch auf andere Weise für die Wärmeversorgung eines Gebäudes nutzen lässt.
Für die gasuf ist das Projekt zugleich ein Beispiel für die langjährige Beschäftigung mit unterschiedlichen Lösungen rund um die Wärmeversorgung. Als Fachplaner war das Unternehmen bereits damals an der Umsetzung einer Technik beteiligt, die Heizen und Kühlen miteinander verband. Die positive Bilanz nach dem ersten Betriebsjahr dokumentiert, wie sich das Konzept unter realen Bedingungen bewährte.
