„Die Landshuter Energiegespräche bieten seit vielen Jahren aktuelle Themen rund um die Energiewende und eine wertvolle Gelegenheit zum Austausch“, wie Hochschulvizepräsident Prof. Dr. Marcus Jautze in seiner Begrüßung betonte. Das Leitthema in diesem Wintersemester laute „E-Power für die Energiewende“. Und besonders das Auftaktthema „Wärmepumpe im Bestandsgebäude“ bewegt die Gemüter, wie die große Zahl von rund 240 Teilnehmern/-innen (online und in Präsenz) belege, erklärte Veranstaltungsinitiator Prof. Dr. Josef Hofmann, der auch die anschließende Diskussion moderierte.
Positive Erfahrungen beim Einbau und Betrieb einer Wärmepumpe
Das Thema Wärmepumpe bewegt auch Prof. Dr. Jans selbst, wie sein couragierter Vortrag zeigte. In seinem Haus, gebaut Ende der 80er Jahre, habe er vor rund eineinhalb Jahren selbst eine Wärmepumpe installiert. Und für ihn bietet die Wärmpumpe – entgegen anderslautenden Aussagen – sehr wohl eine energiesparende und umweltschonende Option für bestehende Gebäude. Er gab praxisrelevante Einblicke – auch aus seiner persönlichen Erfahrung – für Planung, Realisierung und Betrieb dieser hoch effektiven Wärmetechnologie.
Grundsätzlich könne man an einem kalten Wintertag prüfen, ob ein Haus für eine Wärmepumpe geeignet ist, in dem man die Heizkurve so einstellt, dass das Haus bei Normaußentemperatur (bei uns ca. –14 °C) mit einer Vorlauftemperatur von maximal 55 °C geheizt werden kann. Sollte das für mehrere Tage funktionieren, kann man prüfen, ob die Vorlauftemperatur noch weiter abgesenkt werden kann. Wenn einzelne Räume zu kühl bleiben, weiß man, welche Heizkörper beim Einbau einer Wärmepumpe gegen größere getauscht werden müssen.
Bei der Planung und Umsetzung einer Wärmepumpe sei für die Dimensionierung der Wärmepumpe die Heizlastrechnung des Hauses und der Heizbedarf jedes Raumes grundlegend. Die Heizlastberechnung ermittelt den Wärmebedarf eines Gebäudes für die gewünschte Innen-Temperatur unter Berücksichtigung von Wärmeverlusten des Gebäudes durch Außenwände, Fenster, Dach und Boden sowie Lüftung. Sollte eine Wärmedämmung erforderlich bzw. geplant sein, sollte diese Auslegung der Wärmepumpe natürlich erst nach Umsetzung dieser Maßnahmen erfolgen.
Die raumweise Heizlastberechnung ist erforderlich, um zu prüfen, ob jeder Raum warm genug gehalten werden kann, oder ob z.B. Heizkörper gegen größere getauscht werden müssen. Dass bei früheren Heizanlagen die Heizkörper meist überdimensioniert wurden, kann sich jetzt laut Prof. Dr. Jans als Vorteil erweisen. Nur mit einer Heizlast- und raumweisen Heizlastberechnung – diese könnten auch von einem Energieberater durchgeführt werden – könne ein Heizungsbauer die erforderliche Leistung einer Wärmepumpe einschätzen und ein seriöses Angebot abgeben, so Prof. Dr. Jans.
Wertvolle Hinweise zur Wahl des geeigneten Heizsystems
Gerade für Bestandsbauten seien Luft-Wasser-Wärmepumpen geeignet. Hier spricht sich der Referent für modulierende Monoblock-Anlagen aus – Wärmetauscher und Kompressor befinden sich im Außenbereich. Diese können einfach montiert werden und man könne auf natürliche Kühlmittel zurückgreifen. Modulierende Wärmepumpen passen ihre Leistung je nach Bedarf an, dies vermeide das häufige An- und Ausschalten, was die Lebensdauer beeinträchtige. Bei der Auswahl des Herstellers empfiehlt Prof. Dr. Jans, u.a. Energielabel, Verbrauch etc. zu beachten und Tests zu Rate zu ziehen. Zusätzlich gibt er die Empfehlung, sich Referenzkunden geben zu lassen, aus deren Erfahrungen man wertvolle Schlüsse ziehen könne.
Ein Wärmespeicher (Puffer) sei sinnvoll, dieser solle mit mindestens 50 Litern pro kW Heizleistung dimensioniert sein. Dies verhindert ebenfalls zu häufiges Ein- und Ausschalten (Takten) der Wärmepumpe, liefert die Energie, die beim erforderlichen Abtauen erforderlich ist (wenn sich Eis auf der Außeneinheit bildet), macht die Nutzung dynamische Stromtarife sinnvoll und ist bei der Nutzung von Solarthermie oder PV-Strom zwingend erforderlich. Er spricht sich für die Verwendung einer Frischwasserstation aus, da so die Legionellen-Problematik umgangen werden könne. Für die Effizienz einer Wärmepumpe ist auch die Hydraulik, die den Wasserkreislauf im Heizsystem reguliert, entscheidend. Bei der Planung der Heizung sollte auch ein Hydraulikschema mitgeliefert werden.
Effektiver Betrieb einer Wärmepumpe
Beim Betrieb einer Wärmepumpe seien zwei Maßzahlen ausschlaggebend: Einmal der Coefficient of Performance (COP), der sich aus der Heizleistung und der elektronischen Leistungsaufnahme berechnet, abhängig von der Außentemperatur ist und die Effizienz der Wärmepumpe abbildet. Grundsätzlich sollte die Pumpe so herunter modulieren, dass sie immer mit der für das Haus notwendigen Heizleistung durchgehend läuft und das mit möglichst geringer Vorlauftemperatur. Über die Jahresarbeitszahl JAZ könne das Verhältnis zwischen der notwendigen elektrischen Energie und der erzeugten Wärmeenergie in einem Jahr ermittelt werden. Eine höhere JAZ bedeutet eine höhere Effizienz, was zu geringeren Stromkosten führt. Deshalb solle man eine Strom- und Wärmemengenzähler zur Kontrolle einbauen lassen.
Die Abschätzung der benötigten Wärmepumpenleistung erfolgt aus dem bisherigen Jahresverbrauch in kWh, beispielsweise über die Gas-Rechnung oder über den Ölverbrauch (hier gilt Jahresverbrauch in Litern mal 10). Diesen Wert mal die Effizienz des Brenners (im Jahresmittel) geteilt durch die Vollaststunden (2000 ohne, 2.300 Stunden mit Warmwasserbereiter) ergibt eine erste Abschätzung für die nötige Leistung einer Wärmepumpe. Eine wichtige Rolle für die Wahl der Wärmepumpe spielt die Norm-Außentemperatur, die kälteste Temperatur, für die die Heizung ausgelegt wird, in Geisenhausen z.B. –13,7 °C.
Zeichnet man die Heizlastgerade in das Leistungsdiagramm der Wärmepumpe ein, so findet man den Bivalenzpunkt, wo die Gerade die Max-Leistungskurve schneidet (zeigt den Zusammenhang zwischen Außentemperatur und der maximalen Leistung der Wärmepumpe). Der Bivalenzpunkt sollte im Bereich –5 bis –8 °C Außentemperatur liegen. Ab dieser Temperatur unterstützt der immer eingebaute Heizstab die Wärmepumpe und liefert die fehlende Wärmeleistung. Ab der Temperatur, bei der die Heizlastgerade die Min-Leistungskurve schneidet (zeigt den Zusammenhang zwischen Außentemperatur und der minimalen Leistung, auf die die Wärmepumpe herunter modulieren kann), fängt die Wärmepumpe an zu takten bzw. kommt der Pufferspeicher zum Einsatz.
Auch das Leistungsdiagramm mit Angabe des Bivalenzpunktes sollte Teil eines Angebotes für eine Wärmepumpe sein. Die Empfehlung von Prof. Jans lautete, lieber eine Pumpe mit weniger Leistung einzubauen als eine zu leistungsstarke, sie solle ja möglichst ohne Abschaltung durchgehend betrieben werden.
Wenn die Wärmepumpe installiert ist, sollten die Vorlauftemperatur und die Durchlaufmenge optimiert werden. Dazu macht der Heizungsbauer den sog. Hydraulischen Abgleich, d. h. jeder Fußbodenheizungskreis und jeder Heizkörper wird so einreguliert, dass er die für den Raum berechnete Wärmemenge liefern kann.
Eigenes Beispiel zeigt Effektivität von Wärmpumpen
Die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe, die Prof. Dr. Jans in seinem eigenen Haus installiert hat, liege bei einer Jahresarbeitszahl von knapp 4, der Bivalenzpunkt bei einer Temperatur von –9 °C. Allerdings habe es im letzten Jahr kaum Tage gegeben, bei denen es so kalt war, dass auch der Heizstab zur Wärmeerzeugung nötig gewesen wäre. Im Vergleich zu einer Gasheizung spare er mit der Wärmepumpe jährlich rund 500 Euro an Heizkosten.
Für den Einbau einer Wärmepumpe spräche auch, dass der CO2-Preis spätestens ab 2027 deutlich steigen werde, Öl und Gas vermutlich eher teurer würden. Beim Einbau einer Wärmepumpe oder auch einer Pelletheizung gebe es aktuell bis zu 70 Prozent staatlichen Zuschuss, jedoch für maximal 30.000 Euro Investition von der KfW, wenn eine mindestens 20 Jahre alte Öl- oder Gasheizung bzw. Pelletheizung ersetzt werde. Eine Wärmpumpe könne so sehr wohl auch im Bestandsgebäude wirtschaftlich betrieben werden. Eine Fußbodenheizung sei nicht zwingend erforderlich aber vorteilhaft, die Wärmepumpe könne sehr wohl auch ungedämmte Häuser heizen, allerdings sei es unabhängig vom Heizsystem immer sinnvoll, in Dämmung zu investieren. Liege die erforderliche Vorlauftemperatur allerdings über 50 °C, empfiehlt Prof. Dr. Jans auf alternative Wärmequellen wie z.B. eine Pelletheizung zu setzen, wenn keine Fernwärme zur Verfügung steht.
