Neuapostolische Kirche entscheidet sich bei Kühlung, Wärme- und Warmwasserversorgung für Direktwärmepumpen Technologie

Nach guten Erfahrungen mit der acalor-Direktwärmepumpe hat sich die Neuapostolische Kirche Mitteldeutschland, Berlin und Brandenburg für den Ausbau weiterer Kirchengebäude mit dieser Technologie entschieden.

Die Neuapostolische Kirche ist als international verbreitete christliche Glaubensgemeinschaft ein Teil der Gesellschaft. Über zehn Millionen Menschen in aller Welt bekennen sich zur Neuapostolischen Kirche. Bundesweit bekennen sich in über 2.000 Kirchengemeinden knapp 350.000 Christen zum neuapostolischen Glauben. Sie bietet eine ansprechende, zeitgerechte Seelsorge für ihre Mitglieder auf der Grundlage des Evangeliums Jesu Christi. Bis auf wenige hauptamtliche Amtsträger verrichten die Geistlichen der Neuapostolischen Kirche ihre seelsorgerische Tätigkeit neben dem Beruf.

Der Neubau der Neuapostolischen Kirche umfasst einen Kirchensaal mit 126 Sitzplätzen, die Sakristei, einen Unterrichtsraum, einen Eltern-Kind-Raum, Foyer mit Garderobe, eine Teeküche sowie Sanitärräume inclusive Behinderten-WC. Das gesamte Gebäude wird mit Fußbodenheizung beheizt. Gebäudeheizung und Gebäudetechnik arbeiten mit der acalor Wärmepumpentechnologie. Der Neubau wurde 2012 erstellt.

Das System erzielt eine gleichmäßige Wärmeverteilung vom Boden bis zur Decke. Die Räume zeichnen sich durch das Fehlen von Temperaturunterschieden in der Raumluft aus. Das konvektionsfreie Raumklima schafft eine sehr hohe Behaglichkeit bei dem sich die Gemeindemitglieder sehr wohl fühlen. Sie schätzen die angenehme Strahlungswärme bei tiefen Außentemperaturen im Winter und die angenehme heruntergekühlte Temperatur im Sommer. Der Wartungsaufwand bei acalor-Anlagen ist Null. Es gibt nur zwei bewegte Teile, den Lüfter und den Kompressor, beide sind wartungsfrei und auf langlebigen Betrieb ausgelegt.

Die Drehzahl des Lüfters und somit die Schallemissionen im Außenbereich wird in Abhängigkeit von der Außentemperatur geregelt. Das bedeutet in der Praxis, dass die Schallentwicklung an mehr als 90 Prozent der Tage in 4m Abstand liegt unter 30dBA liegen. Erst bei Temperaturen unter -8 °C liegt die Schallentwicklung bei 4m Entfernung bei ca. 38dBA.

Die geringen Betriebskosten und die hohe Energieeffizienz im Kostenvergleich mit anderen Heizsystemen hat nach über zwei Jahren Einsatz des neuen Heizungssystems die Verantwortlichen der Neuapostolischen Kirche überzeugt. Die Nutzung betrieblicher Energieeinsparpotenziale wird in Zeiten knapper werdender Ressourcen und steigender Kosten immer mehr zum Wirtschaftsfaktor beim Betrieb und Unterhalt der Kirchengebäude. Daher wird diese energieeffiziente Technologie auch bei den nächsten Projekten der Neuapostolischen Kirche berücksichtigt.

Funktionsweise der Direktwärmepumpe
Bei der Direktwärmepumpentechnik wird der geschlossene Kreisprozess der Wärmeaufnahme und Wärmeabgabe auf das gesamte Haus ausgedehnt. Dies geschieht im Detail wie folgt:

Im Verdampfer im Außenbereich sind ca. 80 m Kupferrohre. Durch diese fließt das Kältemittel flüssig in den Verdampfer. Der Lüfter auf dem Verdampfer lässt die Außenluft um die Rohre strömen. Dabei nimmt das Kältemittel die Energie aus der Luft auf und wird gasförmig. Dies funktioniert bei acalor auch bei Außentemperaturen von -30° C und kälter. Betriebskostenintensive Elektrozusatzheizstäbe sind nicht erforderlich und nicht vorhanden. Das Kältemittel ist jetzt durch die Aufnahme der Energie in Form von Wärme gasförmig, hat die Energie gespeichert, ist aber noch nicht warm. Daher wird in der Wärmepumpe das gasförmige Kältemittel verdichtet (der Druck wird erhöht) und dadurch die Temperatur erhöht. Hierbei wird elektrische Energie benötigt.

Das gasförmige und heiße Kältemittel wird anschließend ins Haus geführt. (Ab hier unterscheidet sich die Direktwärmepumpentechnik grundlegend von herkömmlichen Wärmepumpen.)
Bei herkömmlichen Wärmepumpen wird die Wärme im Haus über einen Wärmetauscher auf einen separaten Wasserkreislauf übertragen. Darüber wird das Haus geheizt. Die Übertragung im Wärmetauscher ist verlustreich, der zusätzliche Wasserkreislauf benötigt eine Wasserpumpe, aufwändige Steuerung und Regelung, sowie eine Vielzahl von Thermostaten. Diese, auch wartungsintensiven Komponenten, entfallen komplett bei acalor.

Die anfängliche Überhitzung, die bei herkömmlichen Wärmepumpen ungenutzt „verpufft“, wird bei acalor eingesetzt, um das Brauchwasser zu erwärmen. Hierzu fließt das Kältemittel im Haus zuerst in außenliegenden Kupferrohren um den Edelstahlspeicher. Dies bewirkt, dass das Brauchwasser ohne weitere Zusatzkosten auf über 65°C erwärmt wird. Legionellenschutz ist somit sichergestellt. Die Brauchwassererwarmung hat immer Vorrang, damit zu jeder Zeit ausreichend heißes Wasser zur Verfügung steht.

Nach dem Erwärmen des Brauchwasserspeichers gelangt das Kältemittel in den Heizkreisverteiler und wird in die einzelnen Heizkreise geführt. Der Transport des Kältemittels erfolgt durch den Betriebsdruck im Gesamtsystem. Zusätzliche Pumpen sind nicht erforderlich. Das Kältemittel hat die Energie latent gespeichert und gibt die Wärme ab, indem es im Fußboden flüssig wird (Direktkondensation). Dies hat einen wesentlichen Vorteil bei der Wärmeverteilung. Der Boden wird nur an den Stellen erwärmt, die noch kühl sind. Bereits warme Bereiche werden nicht weiter erwärmt.

Acalor verwendet das umweltfreundliche und sehr effektive Kältemittel R290 (Propan). Das gilt als aktiver Beitrag zum Klimaschutz, da R290 im Gegensatz zu herkömmlichen Kältemitteln umweltneutral ist. Wichtig! Propan ist brennbar, nicht explosiv. Im System befinden sich maximal 5kg Propan. Das ist eine halbe Gasflasche, verteilt im Haus und im Außenbereich. Gutachten des renomierten IBEXU-Institutes zeigen, dass es kaum möglich ist, eine brennbare Konzentration im Haus zu erzeugen. Weitere Sicherheitsmaßnahmen (Entlüftung, Sensorgerät) schließen dies auch im Anschlussraum aus. Ein moderner Kühlschrank mit höchster Effizienzstufe A+ hat in der Regel Propan oder Butan als Kältemittel, da die hohe Effizienz mit herkömmlichen Kältemitteln nicht erreichbar ist.
 

Gleichmäßige Wärmeverteilung im Raum durch Direktkondensation
Die Abgabe von Wärme erfolgt durch Verflüssigung des Kältemittels. Dies geschieht immer an der Stelle des Bodens, wo der geringste Widerstand ist. An der kältesten Stelle des Raumes, auch wenn diese in der entferntesten Ecke ist, wird die meiste Warme abgegeben. Wenn der Boden dort erwärmt ist, erhöht sich der Widerstand und es wird keine weitere Wärme abgegeben.

Einfaches Beispiel zur Verdeutlichung: wenn Sie eine kalte Flasche Bier auf den Tisch stellen, bildet sich in kurzer Zeit Wasser auf der Oberfläche der Flasche. Die Luft kondensiert an der kältesten Stelle des Raumes, nämlich an der Bierflasche aus und gibt dort Warme ab. Ohne Steuerung, ohne Regelung, einfach aufgrund physikalischer Eigenschaften.

Genau dies passiert im Estrich. Das erzeugt eine absolut homogene Wärmeverteilung im Raum. Dadurch entsteht zu 100prozentige gesunde gleichmäßige Wärme. Luft- und Staubverwirbelungen aufgrund unterschiedlicher Temperaturzonen gibt es bei acalor praktisch nicht. Dadurch ist die Temperatur unter der Decke fast identisch mit der Temperatur am Boden. Es wird nicht die Luft erwärmt, sondern die Hüllflächen. Menschen merken den Unterschied sofort, wenn sie den Raum betreten.

Wenn die Wärme im Boden abgegeben worden ist, ist das Kältemittel wieder flüssig und wird durch das nachströmende gasförmige Kältemittel zurück zum Heizkreisverteiler und von da wieder in den Außenbereich transportiert. Es wird wieder vorbereitet für das erneute Verdampfen und fliest wieder flüssig in den Verdampfer, um dort erneut Energie aus der Luft aufzunehmen.

Dieser geschlossene Kreisprozess wird kontinuierlich durchlaufen, bis das Haus die gewünschten Temperaturen erreicht hat und die Wärmepumpe über das Thermostat im Haus abgeschaltet wird.

Im Sommerbetrieb, wenn keine Wärme im Haus benötigt wird, ist die Anlage nur kurzzeitig zur Erwärmung des Brauchwassers über ein separates Thermostat am Brauchwasserspeicher aktiviert. Im Sommer ist optional eine echte Kühlung des Hauses möglich. Das Kältemittel verdampft dann im Boden, entzieht dem Haus die Wärme und führt diese draußen über den Verdampfer ab. Dies ermöglicht eine echte Kühlung des Hauses, also z. B. eingestellte 23°C auch bei sehr hohen Außentemperaturen.

Wie die Kühlung funktioniert
Das Funktionsprinzip wird komplett umgekehrt. Das Kältemittel gelangt flüssig ins Haus, verdampft im Boden und entzieht dem Boden dabei Wärme. Dies geschieht mit sehr hoher Kühlleistung von bis zu 50W/qm. Mit wassergeführten Systemen ist das undenkbar. Das energiereiche verdampfte Kältemittel wird nach außen geführt und die Wärme über dem Lüfter im Außenbereich abgeführt. Wenn Sie die Hand über den Verdampfer halten, merken Sie, dass die abgeführte Luft sehr warm ist. Der kühle Boden regelt dann die Temperatur im Raum runter, auch hier wie beim Heizen über die abstrahlende Fläche. Damit auf dem kühlen Boden keine Feuchtigkeit auskondensiert, regelt die Sondersteuerung den Betrieb so, dass langsam und gleichmäßig runter gekühlt wird. Wir empfehlen daher, die Kühlfunktion grundsätzlich den ganzen Sommer über zu aktivieren. Das System wird dann über das Thermostat aktiviert, wenn die Raumtemperatur leicht angestiegen ist und schaltet automatisch ab, wenn die eingestellte Solltemperatur erreicht ist.

Da der Wirkungsgrad beim Kühlen sehr hoch ist, sind die Betriebskosten für den Kühlbetrieb niedriger, als für ein einziges herkömmliches Klimagerät für einen Einzelraum. Die spezielle Steuereinheit sorgt dafür, dass auch im Kühlbetrieb jederzeit heißes Brauchwasser zur Verfügung steht. Eine Nachrüstung der Kühlfunktion bei bestehenden Anlagen ist möglich. Es ist allerdings deutlich günstiger, wenn die Kühlfunktion direkt beim Neubau mit eingebaut wird, da der nachträgliche Umbau zusätzlichen Montageaufwand erfordert.

Der Nutzer hat mit der Kühlfunktion somit mehrere Vorteile in einem System vereint:
• Echte Kühlfunktion, d. h. Sie stellen eine Temperatur ein z. B. 23°C und diese wird auch bei langen Hitzeperioden gehalten.
• Gesundes Kuhlen, keine Zugerscheinungen, keine Verkeimung wie bei herkömmlichen Klimaanlagen.
• Sehr niedrige Betriebskosten (zwischen 100 und 200 € im gesamten Sommer), keine Wartungs- und Reinigungskosten.

Schwerpunktbranchen von acalor sind Architektur, Gewerbebauten, Sport- und Freizeiteinrichtungen sowie Einfamilienhäuser.