Umweltschutz ist Pflicht

Ziel des neuen Wärmegesetzes ist es, die erneuerbaren Energien, die in der Stromerzeugung längst zum Alltag gehören, auch im Wärmebereich zu stärken. Die optimistische Marke, die sich der Staat dafür gesetzt hat, liegt bei 14 % im Jahr 2020. Mit Förderung allein sei das nicht zu erreichen, so ein Erklärung des Bundesumweltministeriums zur Entscheidung, die Umweltschutzmaßnahmen per Gesetz einzufordern. Welche Technik zur ökologischen Wärmeerzeugung eingesetzt wird, bleibt den Eigentümern überlassen. Je nach Methode gibt das EEWärmeG aber bestimmte Richtwerte vor: Bei fester oder flüssiger Biomasse muss der Anteil an der Gesamtwärmeerzeugung bei 50 % liegen, ebenso bei Wärmepumpen mit Geothermie oder Umweltwärme. Für gasförmige Biomasse sind 30 % gefordert und bei solarer Strahlungsenergie noch 15 % beziehungsweise 0,03 oder 0,04 m² Kollektorfläche pro m² beheizter Nutzfläche. Hinzu kommen jeweils gesonderte Anforderungen, so müssen etwa Solarthermiekollektoren mit dem „Solar Keymark“ zertifiziert sein oder Biomasse-Zentralheizungsanlagen einen Kesselwirkungsgrad von mindestens 86 % aufweisen.

Nur wo erneuerbare Energien nicht eingesetzt werden können, sind Maßnahmen zur Energieeinsparung als Ersatz möglich. Dazu zählen die Nutzung von Abwärme oder Kraft-Wärme-Kopplung zu mindestens 50 %, eine Gebäudedämmung, welche die Vorgaben der Energieeinsparverordnung (EnEV) um 15 % übertrifft, oder der Anschluss an ein Nah- oder Fernwärmenetz, wenn dessen Energie aus umweltfreundlichen Quellen stammt.

Besonderes Ziel des Wärmegesetzes: Gewerbebauten

Betroffen von der neuen Regelung, die erst im August 2008 beschlossen wurde, sind alle Gebäude, deren Bauantrag oder Bauanzeige nach dem 1. Januar 2009, dem Zeitpunkt des Inkrafttretens des Gesetzes, gestellt wurde. Ausgenommen davon sind nur einige Sonderfälle, wie Kirchen, Gewächshäuser, provisorische Bauten oder Gebäude, die weniger als vier Monate pro Jahr beheizt werden. Wer den Nachweis über die Einhaltung der vorgeschriebenen Werte nicht erbringen kann, dem droht im schlimmsten Fall eine Geldbuße in Höhe von 50 000 €. Die Höchstsumme zielt nur auf Wirtschaftsbetriebe, allerdings hinken gerade diese in Sachen erneuerbare Energie hinterher, während Wärmepumpe, Solarthermie und Co. im privaten Wohnungsbau längst Gang und Gäbe sind. Grund dafür ist nicht zuletzt, dass sich die großen direkt beheizten Lüftungssysteme schon im Funktionsprinzip zu sehr von der heimischen Zentralheizung unterscheiden.

„Dabei lässt sich die Warmlufterzeugung sehr effizient mit den neuen Heizmethoden koppeln“, erklärt Harry Sauerberg, Geschäftsführer der nordluft GmbH & Co. KG (www.nordluft.com). Das auf Wärme- und Lüftungstechnik spezialisierte Unternehmen hat bereits 2006 einen mit Biomasse befeuerten Warmlufterzeuger vorgestellt. Vor dem Hintergrund des EEWärmeG wurden jetzt zwei neue Heizsysteme entwickelt, die auf Sonnenenergie und Umgebungswärme basieren. Damit sind alle drei vom Gesetz vorgeschlagenen Möglichkeiten – Biomasse, Solar, Wärmepumpe – abgedeckt, wodurch Betriebe ganz nach ihren eigenen Ansprüchen und Gegebenheiten das für sie passende System wählen können.

Natürliche Heizung durch Sonnenlicht

Grundvoraussetzung für die Nutzung der solaren Warmlufterzeugung ist etwa eine angemessene Fläche, um die Kollektoren zu installieren. Ideal sind dafür Hallendächer, da hier die Nähe zum Warmluft-Heizsystem Kosten und Material bei der Installation spart. Wo die Statik dies nicht zulässt, können die Solarzellen auch auf dem Boden oder der Fassade angebracht werden. Der Wirkungsgrad der geprüften Solar-Luft-Kollektoren erreicht bis zu 83 % bei einer Sonneneinstrahlung von 1000 W pro m². Für eine Luftmenge von 1000 m³/h auf 20 m² Kollektorfläche ergibt sich eine Temperatursteigerung um 40 K. Auch bei dem für Deutschland üblichen, leicht bewölkten Himmel und einer Einstrahlung von nur 600 W/m² lässt sich immer noch eine Erwärmung um rund 24 K erreichen. Da die betroffenen Neubauten in der Regel bereits sorgfältig isoliert werden, reichen so pro Watt Normalwärmebedarf etwa 0,5 m² Kollektorfläche, um die gesetzlichen Vorgaben zu erfüllen.

Die Funktionsweise ist unkompliziert, was den Wartungsaufwand für die Anlagen gering hält. Einzig der Luftfilter an den Kollektoren muss regelmäßig gewechselt werden. Ventilatoren ziehen wahlweise Umgebungsluft oder Hallenluft in die Aluminium-Absorber, wo sie je nach Sonneneinstrahlung erhitzt wird. Vorteil dieses Systems ist, das zu 100 % Frischluft eingesetzt werden kann, was die Luftqualität im Betrieb ohne zusätzlichen Aufwand verbessert. Bei den kleineren Modulen der Solar-Luft-PV werden die Ventilatoren dabei von einer integrierten Photovoltaik-Anlage angetrieben, wodurch sich der Energieverbrauch des gesamten Systems senkt. Bei den größeren Modulen „Solar-Luft TS“ und „JS“ sind dagegen externe Ventilatoren nötig, um einen ausreichenden Luftstrom zu gewährleisten. Die erhitzte Luft strömt aus den Absorbern in die Heizungs- und Lüftungsanlage. Messfühler registrieren, ob die Temperatur bereits ausreicht, und öffnen gegebenenfalls den direkten Auslass in die Halle. Ansonsten wird automatisch ein direkt befeuerter Warmlufterzeuger zugeschaltet, um das gewünschte Temperaturniveau herzustellen. Mit einem anderen Aufbau kann das System auch zur Warmwasserbereitung oder für Prozesswärmeanlagen eingesetzt werden. Bei 20 m³/h Luftmenge pro m² Kollektorfläche und Stunde ließe sich etwa eine Temperatursteigerung von bis zu 80 K erreichen.

Wahlweise Wärmen oder

Kühlen mit der Wärmepumpe

Wer sich nicht auf gutes Wetter und Sonnenlicht verlassen möchte, kann auch die Umgebungswärme nutzen, um die Ansprüche des neuen Wärmegesetzes zu erfüllen. In seiner Split-Anlage mit Luft-Luft-Wärmepumpe erreicht z.B. nordluft dauerhaft den geforderten Anteil von 50 % an der Beheizung. Diese Garantie erlaubt es, dass direkt beheizte Lüftungssysteme schon bei der Konzeption nur auf die halbe Heizleistung anzulegen, während bei der Nutzung solarer Strahlung der Warmlufterzeuger in der Lage sein muss, im Bedarfsfall die gesamte Beheizung zu übernehmen. Bis zu 200 kW Heizleistung erbringen die Kombianlagen, was zur Beheizung einer 2500 m² großen Neubauhalle reichen würde.  Die Wärmepumpe mit einem leistungsgeregelten Inverter-Kompressor arbeitet mit dem HFKW-Kältemittel R410A und erreicht einen thermischen Wirkungsgrad (COP) von 4,02.

Das Kühlmittel wird im Kompressor verdichtet und dabei erhitzt, im Kondensator wird diese Wärme an die Heizluft abgegeben und das Kühlmittel verflüssigt sich wieder. Die freigewordene Wärme wird durch temperierte Luft aus dem Warmlufterzeuger ergänzt. Durch die Konstruktion aus Edelstahl mit einem Kondesatablauf kann dessen Brennkammer kondensierend betrieben werden, was den feuerungstechnischen Wirkungsgrad auf über 95 % erhöht. Die speziell auf dieses kombinierte Verfahren ausgelegte Steuerungstechnik ermöglicht es, die Anlagenleistung bei konstanten Temperaturverläufen stufenlos zwischen 25 und 100 % zu regeln. Ein besonderer Aspekt des Wärmepumpensystems ist die Flexibilität: Die Anlage kann optional auch zur Luftkühlung genutzt werden. Dazu muss die Konstruktion nur um einen Tropfenabscheider und eine Kondensatwanne ergänzt werden. Die Umstellung der Wärmepumpe erfolgt dann je nach Temperatur problemlos über die zentrale Anlagensteuerung.

Geld vom Staat für

den Umweltschutz

Die umweltfreundlichen, direkt beheizten Lüftungssysteme senken bei Nutzung von solarer Energie die Heizkosten eines Betriebs um bis zu 20 %, bei Verwendung einer Wärmepumpe sogar um 50 bis 70 %. Zusätzlich sind alle im EEWärmeG vorgeschlagenen Maßnahmen förderfähig, sobald sie den gesetzlich vorgeschriebenen Heizanteil übersteigen. So ließe sich zum Beispiel bei solarer Wärmeerzeugung durch ein Verhältnis von 1 m² Kollektorfläche pro kW Normalwärmebedarf ein Heizanteil von 70 % statt der geforderten 15 % erreichen. Über das Bundesamt für Wirtschafts- und Ausfuhrkontrolle (BAFA) können so für bestehende Gebäude bis zu einer Fläche von 40 m² Fördermittel in Höhe von 105 €  pro m² Kollektorfläche beim Markt-Anreiz-Programm beantragt werden. Für Neubauten ist der Zuschuss ab dem 1. März 2009 auf 78,75 € pro m² Kollektorfläche reduziert. Größere Flächen werden von der KfW-Bank bezuschusst. In ähnlicher Weise werden künftig auch höhere Leistungen von Wärmepumpen je nach ihrer Jahresarbeitszahl durch das BAFA gefördert.