Variante, die umgesetzt werden soll

Das Ingenieurbüro Helfrich, Projektierungsgesellschaft mbH, wurde nachträglich eingeschaltet, um eine Vorprojektierung der Heiztechnik inkl. Kostenvergleiche durchzuführen.
Eine alleinige Versorgung mit einer Pelletheizung wurde nicht als zielführend erachtet, da es lediglich ein Brennstoffwechsel zw. Öl zu Holzpellets wäre und keine solare Einbindung stattfände.

Die jetzt entwickelte Lösung sieht vor, dass die VL-Temperatur für den Heizbereich der Bestandsburg möglichst abgesenkt wird, was in den Übergangszeiten in größerem Umfang möglich ist. Als Energiequelle aus der Umwelt werden großflächige Hybrik-Solarkollektoren verwendet, die wiederum geeignet sind mit Wärmepumpen entwärmt zu werden. Die WP selbst können 2 unterschiedliche Zieltemperaturen bedienen und zwar ca. 45-50°C für den Heizbereich und mittels WP mit CO2 als Kältemittel und entsprechend höherem Vorlauf durch die Kollektoren eine Zieltemperatur von ca. 70°C bei einem COP von ca. 3,8. Diese hohe Temperatur ist für das Trinkwasser / Warmwasser und der damit verbundenen Legionellenprophylaxe notwendig.

Die Innovation besteht hierin, dass durch die sogenannten Hybridkollektoren, die bis zu Temperaturen gegen 0°C Wärme aufnehmen, die mittels WP nutzbar gemacht wird. Die bisherige Verwendung von Solarkollektoren im Thermiebereich nutzen jeweils nur die im Gebäude direkt verwendbare Zieltemperatur; z. B. 50°C zur WW-Bereitung. Die darunter befindlichen Temperaturebenen werden in den meisten Anwendungen nicht genutzt. Die Hybridkollektoren sind sowohl luftdurchströmt, als auch durch eine Glasabdeckung und Wärmetauscher auf der Rückseite des Kollektors dazu geeignet, sowohl Wärme aus der durchströmenden Luft (z. B. Nachts oder bedeckter Himmel - aber Plustemperaturen) als auch Strahlung zu sammeln und als Energiequelle für die WP zu dienen. Diese Lösung hat den Vorteil, dass z. B. keine Erdsonden für die WP gebaut werden müssen und bei hohen Strahlungserträgen und damit höheren Kollektortemperaturen die WP gar nicht arbeiten muss, sondern eine Direktverwendung erfolgt. Dadurch hebt sich dieses System deutlich von den üblichen Luft-Wasser-WP ab.

Der Hybridkollektor ist ein großflächiger Wärmetauscher im Gegensatz zu „Hochleistungstauschern im Kleinformat“ in den üblichen Luft-WP. Hier drin liegt der deutliche Unterschied zu der herkömmlichen Technik. Diese verfolgt immer noch den Weg, mit möglichst kleinen außerordentlich leistungsstarken Geräten, wie z. B. Brennwertkessel oder Kompaktwärmetauschern Temperaturen auf kleinen Raum zu übertragen. Bei Nutzung von Umweltenergien ist jedoch eine möglichst große, meist auch einfache Wärmetauscher-Kontaktfläche zur Umwelt notwendig. D. h. ein einfacher Flachkollektor oder evtl. Rohrbündel-Absorber, der jedoch kondensatfrei entwärmt werden kann (da er z. B. gezielt mit Luft durchströmt wird), ist in der Jahresausbeute in Verbindung mit einer WP bedeutend leistungsfähiger, als ein „Hochleistungskollektor“, der jedoch nicht mit einer WP entwärmt werden kann. Außerdem liefert er Energie auch in der wichtigen Winterzeit, die genügend frostfreie Tage, aber zu geringe Einstrahlung aufweist, bei gleichzeitig hohem Heizbedarf.

Der Grund liegt darin, dass eine große Anzahl der herkömmlichen Kollektoren eine hohe Leistungszahl besitzt, die im Sommer nicht genutzt werden kann, aber im Winter nicht die gewünschte Zieltemperatur bereitstellt und daher nicht in das Wärmesystem eingebunden wird. Es ist daher sehr wichtig, dieses System WP in Verbindung mit einem Hybridkollektor intensiv zu nutzen und zu vermessen, da in Zukunft das Gesamtsystem WP, Kollektor, Speichertechnik in Verbindung mit Eigenstrom aus PV sehr viele Heizprobleme ohne Verbrennungsvorgänge lösen kann.

Es ist daher notwendig, die ingenieurmäßigen, technischen Möglichkeiten mit vorhandenen Komponen-ten in einem hochsensiblen Denkmal derart einzusetzen, dass die Denkmalverträglichkeit gezeigt wird und gleichzeitig ein Großteil der Energie auf dem eigenen Grundstück gewonnen wird, ohne dabei Grundwasser, Gestaltung oder die Atmosphäre durch CO2-Emissionen zu belasten.

Wünschenswert wäre eine Vollversorgung durch PV angetriebene WP-Systeme. Dies scheitert jedoch an der dazu notwendigen voluminösen Speichertechnik und den Kosten. Aus diesem Grunde ist in Rieneck geplant, den Spitzenbedarf durch Holzpelletkessel abzudecken. Da Holzpellets ein Abfallprodukt der Holzwirtschaft ist, eine relativ einfache Lagerlogistik besitzt, bei der durchaus ein Jahresbedarf in einem überschaubaren Lagerraum untergebracht werden kann, wurden diese als Spitzenkessel vorgesehen. Die Verwendung von Holzhackschnitzel scheidet bei der Burg Rieneck deshalb aus, da die Fördertechnik und der Lagerbereich sehr aufwendig wären und auch im Winter mehrmalige Nachlieferungen notwendig wären, die u. U. durch den steilen Zufahrtsweg nicht immer sicher gewährleistet werden könnten.

In Zukunft soll der bestehende Ölkessel abgebaut werden und völlig entfallen. Ebenso werden die derzeitigen erdverlegten Öltanks stillgelegt, gereinigt und verfüllt. Die derzeitigen Pufferspeicher werden ausgebaut. Der Heizraum erhält durch Herausbrechen einer Fensterbrüstung einen ebenen Zugang von außen und wird in Zukunft als Verteilerraum innerhalb der Burg benutzt mit Wärmezuführung aus der neu zu errichtenden, im Burggraben geplanten, Heizzentrale.
Um dauerhaft den Kostenanstieg für Energie zu dämpfen bzw. „flach“ zu halten, muss möglichst viel Umweltenergie in Verbindung mit Endenergieeinsparung kombiniert werden. Da an der denkmalgeschützten Burg die Endenergieeinsparung aus gestalterischen, aber auch technischen Gründen eingeschränkt sind, können hier nur Maßnahmen realisiert werden, die zu den jeweiligen Gebäuden angemessen passen. In unserem Falle der Bereich Fenster / Fensternischen / Heizkörper und teilweise Dach.

Im vorliegenden Projekt hat die Voruntersuchung ergeben, dass ca. 30% des bisherigen Verbrauches durch Dämmmaßnahmen erreicht werden können. Weitere 30-40% werden durch die Kombination Kollektor / WP / PV gedeckt; d. h. 60-70% der Brennstoffkosten werden durch Einsparung bzw. Einbindung Umweltenergie vermieden. Lediglich die 30-40% verbleibende Restenergie unterliegt zu bezahlender Energiekosten. Es ist daher sehr interessant, durch eine höhere Investition diese Verbrauchskostenminderung dauerhaft zu erkaufen, da langfristig diese Investition eine Rentierlichkeit erreicht, während Verbrauchskosten bei Nichtdämmung und Deckung durch 100% Fremdenergie ständig neu anfallen würden. In der Langzeitbetrachtung ist daher die Investition sehr sinnvoll, reduziert sofort die Schadstoffbelastungen der Umwelt und bindet Finanzmittel in der Region.

Ein wichtiger Aspekt ist jedoch der Vorbildcharakter für die umgebenden Gemeinden, dem Bereich der Denkmalpflege und vor allen Dingen den meist jugendlichen Besuchern der Pfadfinderburg. Wie bereits in dem Vorprojekt beschrieben, soll eine dementsprechende Öffentlichkeitsarbeit im Internet, durch Vorträge, aber auch vor Ort durch z. B. Bildübertragung aus dem Heizraum mit Datenzugang über einen zentral aufgestellten Monitor betrieben werden.

Die Wärmeversorgung der Liegenschaft wird über zwei neue Pelletkessel (2x100 kW thermische Leistung), zwei Luft-Wasser Wärmepumpen (2x23 kW thermische Leistung), eine CO2-Wärmepumpe (59 kW thermische Leistung) sowie eine thermische Solaranlage mit ca. 160 m² realisiert. Zur Abdeckung des Warmwasserbedarfes im Sommer dient die thermische Solaranlage, die Wärmebereitstellung in den Übergangsmonaten wird über die Wärmepumpen (Luft-Wasser Wärmepumpe und CO2 Wärmepumpe sichergestellt. In den Wintermonaten wird über die Pelletskessel die Liegenschaft mit Wärme versorgt. Die Altanlage (Ölkesselanlage) wird demontiert und fachgerecht entsorgt. Die neue Wärmeerzeugung wird in einer neuen Heizzentrale auf dem Grundstück außerhalb der Burgmauer im Bereich der „Alten Gärtnerei“ errichtet. Der bestehende Heizraum, die MSR-Technik sowie die vorhandene Verteilungstechnik werden ertüchtigt und ggf. überholt. Eine neue Gebäudeleittechnik mit Leitrechner wird zusätzlich installiert.