Kein Platz für Wärmepumpen ist kein Problem mehr

Es gibt viele Punkte, die für den Kauf einer Wärmepumpe sprechen. Im Verhältnis kann sie mit einer Einheit an Strom fünf Einheiten an Wärme erzeugen. Im Vergleich zu anderen Heizlösungen ist sie somit nicht nur klimafreundlicher, sondern häufig auch günstiger. Allerdings nehmen die hilfreichen Anlagen viel Raum ein. Insbesondere in Gebieten mit Hochhäusern in Städten kann schnell kein Platz für Wärmepumpen bleiben. Dieses Problem könnte der Vergangenheit angehören, denn deutsche Forscher haben einen geeigneten Helfer auserkoren: die Hausfassade.

Hausfassade löst Platzproblem bei Wärmepumpen

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE ermittelte im Rahmen seines Forschungsprojekts „Tabsolar III“ die Fassade als potenzielle Wärmequelle für Wärmepumpen. Simulationen zeigten, dass verfügbare Fassadenflächen sowohl bei Neubauten als auch sanierten Bestandsgebäuden völlig ausreichen, um Wärmepumpen zu versorgen. Insgesamt entwickelte das Forschungsinstitut gleich zwei Arten von Fassadenelementen, die künftig auf ihren Einsatz in Wohngebäuden warten. Die Technologie bleibt dabei sehr flexibel, da die Fassadenelemente in unterschiedlichen Formen und Größenordnungen in Gebäudefassaden integrierbar sind. Sie bieten eine geräuschlose architektonische Alternative zu sperrigen Außenlufteinheiten von Luft-Wasser-Wärmepumpen.

Das Grundgerüst der Fassadenelemente besteht dabei aus Ultrahochleistungsbeton, den man mithilfe eines innovativen Membran-Vakuumtiefziehverfahrens formt. Innerhalb des Forschungsprojekts entwickeln zahlreiche Industrie- und Forschungspartner das Verfahren mit dem ISE weiter. Durch die besondere Herstellung wird das Element von zahlreichen Kanälen durchzogen, deren Aufgabe es ist, eine Flüssigkeit hindurchzuführen. Die durch die Flüssigkeit aufgenommene Wärme kann problemlos an das Heizungssystem übergeben werden. Dank des bionischen Designs mit den verzweigten Kanälen ähnlich unseren Blutbahnen ist für eine gleichmäßige Durchströmung der Elemente gesorgt, ohne großen Energieaufwand für die Wärmepumpe. Es muss also nicht übermäßig Energie verschwendet werden, um eine Zirkulation im Heizsystem aufrechtzuerhalten. Je größer die einzelnen Module gebaut werden, desto höher fällt ihre Effizienz aus. Allerdings werden sie mit zunehmender Masse schwerer in Handhabung und Montage.

Beschichtete Ausführung generiert zusätzliche Wärme dank Treibhauseffekt

Das Fraunhofer ISE entwickelte sowohl eine beschichtete als auch unbeschichtete Ausführung der Fassadenelemente. Beide sind für den Einsatz in sogenannten hinterlüfteten Fassaden vorgesehen. Künftige Ausführungen könnten jedoch auch in Wärmedämmverbundsysteme oder Sandwichwandbauten integriert werden. Die Elemente mit Glasbeschichtung lassen Infrarot-Licht zwar eintreten, jedoch nicht wieder nach draußen. Dadurch kann ein Treibhauseffekt innerhalb der Fassaden geschaffen werden. Die Temperaturen steigen dadurch an und lassen sich als zusätzliche Energie für die Trinkwassererwärmung oder die Unterstützung der Heizung verwenden. Die neuen Fassadenelemente ermöglichen so nicht nur Wärmepumpen an Orten, an denen vorher kaum ausreichend Raum zur Verfügung stand. Sie könnten durch eine größere Wärmentwicklung die Heizkosten selbst dabei weiter senken.

Erste Tests mit den Fassadenelementen sollen in einem Zweifamilienhaus in Kassel starten. Sollten die Erneuerungen für den Massenmarkt tauglich werden, könnten sie in Großstädten entscheidend für die Integration zahlreicher Wärmepumpe im urbanen Umfeld werden. Selbst wenn Hausbesitzer und Bewohner heutzutage die neuen Heizsysteme integrieren möchten, ist das aufgrund der örtlichen Bedingungen nicht möglich. Allerdings ist auch die Verwendung der gewählten Kältemittel für den Erfolg der neuen Elemente entscheidend. Brennbare Kältemittel wie Propan könnte man aus Brandschutzgründen nicht in die Gebäude integrieren. Sollte die derzeitige EU-Debatte zu einem Verbot von F-Gasen als Kältemitteln in Wärmepumpen führen, könnten künftig nur wenige und wahrscheinlich teurere Kältemittelalternativen für die Fassadenelemente zur Verfügung stehen.