Wärmepumpe Luft – Wasser

Wärmepumpen

Bei Wärmepumpen gibt es keine Verbrennung und somit keinen Brennwerteffekt und keine Verbrennung vor Ort.

Was sind Luft – Wasser- Wärmepumpen?

Luft – Wasser- Wärmepumpen ziehen die Energie und somit Wärme aus der Umgebungsluft und transferieren die Lufttemperatur auf eine brauchbare Heizungswassertemperatur. Das wirtschaftliche Maximum der dadurch entstehenden Wassertemperatur liegt bei ca. 42 – 46°C. Luft – Wasser- Wärmepumpen wandeln in der Theorie 1 Kilowattstunde Strom in maximal 3,2 Kilowattstunden Energie zur Heizwassererwärmung um. Diese Umwandlung wird folgend Arbeitszahl genannt.

WP Schema

Umwelt.

Luft- Wasser- Wärmepumpen haben einen ca. 8% geringeren CO2 Eintrag als ein modernes Gasbrennwertgerät und ca. 35% geringeren CO2 Eintrag als ein modernes Ölbrennwertgerät, unter der Bedingung, dass eine Mindestarbeitszahl von 2,8 erreicht wird (was selten ist).

Es bestehen zwei zusätzliche Möglichkeiten, die Wärmepumpen umweltfreundlicher zu machen.

  1. Stromeinkauf, CO2 freier Strom aus Wasserkraftwerken, Fotovoltaikgroßanlagen und Windkraft. Ca. 80% CO2 Einsparung aber leichte Verbrauchskostenerhöhung.
  2. Eigenstromerzeugung, Solarthermieanlage oder Kleinwindkraft. Beides mit Batteriespeicher. Ca. 40% CO2 und Kosteneinsparung. Installationskosten ca. 15.000 €.

Kosten.

Anschaffungskostenvergleich mit Montage und Pufferspeicher bei Wärmepumpen, ohne Heizkörper und Warmwasserbereitung:

Wärmepumpe: ca. 14.000,00 – 17.000,00 €. Bei Neubauten kommen keine weiteren Kosten für Abgasführung, Öltanks oder Gasanschluss hinzu. Diese Voraussetzungen sind in Bestandsbauten in der Regel vorhanden.

Gasbrennwert: ca. 4.000,00 – 6.000,00 €. Bei Neubauten kommen weitere Kosten für Abgasführung und Gasanschluss hinzu. Diese Voraussetzungen sind in Bestandsbauten in der Regel vorhanden. Gasbrennwertgeräte brauchen keine Pufferspeicher, diese  wirken sich bei Gasbrennwertgeräten verbrauchserhöhend aus.

Öbrennwert: ca. 5.000,00 – 7.000,00 €. Bei Neubauten kommen weitere Kosten für Abgasführung und Öltank hinzu. Diese Voraussetzungen sind in Bestandsbauten in der Regel vorhanden. Ölbrennwertgeräte brauchen keine Pufferspeicher, diese  wirken sich bei Ölbrennwertgeräten verbrauchserhöhend aus.

Verbrauchskosten.

Bei den Verbrauchskosten ist eine Wärmepumpenarbeitszahl von 2,8 hinterlegt.

Gebäude nach 1983 – 1995 Freistehend ca. 140m² kWh / Jahr kWh/m² Jahr Heizkosten €/ Jahr CO2 eintrag Jahr KG Installationskosten Austausch ohne WW
Gasbrennwert 16000 0,9 880 4000 5.000,00 €
Ölbrennwert 17000 0,9 1.190 5440 6.000,00 €
Wärmepumpe Luft – Wasser 6500 0,4 1.885 3575 16.000,00 €
Gebäude nach 2002 Freistehend ca. 140m² kWh / Jahr kWh/m² Jahr Heizkosten €/ Jahr CO2 eintrag Jahr KG Installationskosten Austausch ohne WW
Gasbrennwert 7000 50,0 385,00 € 1750 5.000,00 €
Ölbrennwert 8000 57,1 560,00 € 2560 6.000,00 €
Wärmepumpe Luft – Wasser 2917 20,8 845,83 € 1604 16.000,00 €

In Neubauten nach EnEv Stand 2017 ist der Verbrauch bei den Wärmeerzeugern noch ca. 25% niedriger.

Warum so hohe Verbrauchskosten bei Luft – Wasser- Wärmepumpen?

Um kostenmäßig mit Gasbrennwert gleich zu sein, muss eine Arbeitszahl von 4 – 5 je nach Stromkosten, erreicht werden.

Warum diese Arbeitszahlbehauptung? Es ist einfach, man muss kWh mit kWh vergleichen. Eine kWh Öl kostet ca. 0,07 €, eine kWh Gas kostet ca. 0,055 €. Eine kWh Strom kostet ohne Förderung 0,28 €. Also muss die Wärmepumpe mindestens gegenüber

Öl die Arbeitszahl 0,28 / 0,07 = Arbeitszahl 4 erreichen.

Gegenüber Gas 0,28 / 0,055 = Arbeitszahl 5 erreichen.

Es muss bei der Berechnung berücksichtigt werden, dass die Brennwertgeräte Öl und Gas etwas höhere Erzeugungsverluste haben, so dass ein Abschlag von ca. 5% von der Arbeitszahl erfolgen muss. Trotzdem ist das Verbrauchskostenverhältnis für die Luft – Wasser- Wärmepumpe sehr schlecht. Bei diesen Wärmepumpen werden nur bei sehr aufwendigen und teuren Geräten Arbeiterzahlen von maximal 3,2 angetroffen.

Bei der Wärmepumpe mit Warmwasserbereitung muss bei Warmwassererzeugung mit einem Abschlag der Arbeitszahl auf ca. 1,8 – 2,2 gerechnet werden. Grund, die Wassertemperatur. Müssen Warmwassertemperaturen über 40°C erzeugt werden, sinkt die Arbeitszahl. Grund: die Wärmepumpen haben ihre besten Wirkungsgrade unter 40°C Wassertemperatur. Über Wassertemperaturanforderungen von 45°C fallen die Arbeitszahlen sehr schnell ab. Meist muss ein Elektroheizstab helfen, die Wassertemperatur hoch zu halten. Auch das beeinflusst die Arbeitszahl deutlich.

Arbeitszahlen von Luft – Wasserwärmepumpen fallen sehr unterschiedlich aus. Erlebte Arbeitszahlen sind angefangen bei 0,7 – 3,2. Die am häufigsten angetroffenen Arbeitszahlen sind 1,3 -2,4.

Was beeinflusst die Arbeitszahlen?

  1. Qualität der Anlagenplaner und Installateure.
  2. Was ist für die Raumerwärmung geplant? Ideal Fußbodenheizung Auslegung 40/35 oder Heizkörperheizung mit der Auslegung bis 45/35 . Die schlechtere Lösung Standardauslegung 70/55, dabei muss mit Arbeitszahlen unter 1,5 gerechnet werden.

( Auslegung bedeutet, die erste Zahl ist die maximale Vorlauftemperatur bei der niedrigsten Außentemperatur ca. – 12°C und bei 20°C Raumtemperatur)

  1. Eine Luft – Wasserwärmepumpe sollte nie mehr als 43 – 45°C Vorlauftemperatur erzeugen müssen. Das bedeutet in der Praxis maximal lauwarme Heizkörper.
  2. Eine Luft – Wasser- Wärmepumpe sollte im Idealfall 24 Stunden am Tag durchlaufen. Häufiges An – und Abschalten verschlechtern die Arbeitszahl und verringern die Lebenszeit der Wärmepumpe. Um die Wärmepumpenlaufzeit zu erhöhen, muss ein angepasster Pufferspeicher installiert werden. Der erzeugt durch seine Abstrahlung Wärmeverluste. Um eine reale Beurteilung der Arbeitszahl zu bekommen, muss der Wärmemengenzähler zur Ermittlung der erzeugten Wärme und zur Beurteilung der Arbeitszahl hinter dem Pufferspeicher installiert werden. Stromverbräuche von Heizungspumpen, z.B. zur Pufferspeicherladung, die für den Betrieb der Luft- Wasser- Wärmepumpe erforderlich sind, müssen mit in die Arbeitszahlberechnung als Stromverbrauch einbezogen werden.
  3. Soll die Warmwasserbereitung hygienisch einwandfrei betrieben werden, werden 60°C Warmwassertemperatur gebraucht, bei der Temperatur sind keine Bakterien und Legionellen mehr zu erwarten. Bis ca. 50°C Warmwassertemperatur besteht bei Legionellen und anderen Bakterien ein erhöhtes Wachstum. Soll Warmwasser hygienisch betrieben werden, muss bei Wärmepumpen ein Elektroheizstab zugeschaltet werden. In dem Fall sind Arbeitszahlen von 1,3 – 1,8 zu erwarten. Aus meiner Sicht sollten Luft – Wasser- Wärmepumpen nur ohne Warmwasserbereitung betrieben werden. Häufig sind Elektrodurchlauferhitzer wirtschaftlicher, hygienischer, komfortabler und in der Montage preiswerter.
  4. Die Gebäudebeheizung sollte ohne Absenkphasen betrieben werden. Für Wärmepumpen ist die beste Einstellung ein konstantes Durchheizen aller Räume ohne Zeitbegrenzung.
  5. Bei Wärmepumpen ist eine optimale Heizwasserverteilung ein wichtiger Bestandteil. Ein hydraulischer Abgleich ist erforderlich.

Fazit:

Bei der Auslegung und Planung einer Wärmepumpe muss sehr genau auf die Auslegung der Größe des Pufferspeichers (nicht zu klein, aber auch nicht zu groß) und auf die Temperaturanforderungen der Folgeanlagen geachtet werden. Beispiel, die sogenannte Nachtabsenkung der Heizung fordert in der Praxis beim Wiederaufheizen erhöhte Vorlauftemperaturen und Taktungen (An- und Abschalten der Wärmepumpe). Warmwassertemperaturen über 43°C verschlechtern die Arbeitszahl deutlich.

Weiteres Fazit:

Die Heizkosten sind auch im idealsten Fall erheblich höher als die eines modernen Brennwertgeräts, insbesondere Gasbrennwertgeräts. Leider habe ich bei Luft- Wasser- Wärmepumpen erst eine Anlage mit Arbeitszahlen 3,2 angetroffen. Bei den meisten Geräten lag die Arbeitszahl unter 2 (das bedeutet, die Heizkosten sind 2 – 2,5 mal so hoch wie bei modernen Brennwertgeräten). Die schlechteste angetroffene Arbeitszahl war 0,7 in dem Fall wäre es besser gewesen, direkt mit Strom zu heizen.

Noch ein Letztes: Hersteller und Verkäufer zeigen gern Berechnungen mit dem Vergleich alter Beheizungen mit übertriebenen Hausverbräuchen auf. Vergleiche sind nur korrekt wenn Neu mit Neu verglichen wird.

Veröffentlichen oder anderer Gebrauch der Texte in Gänze oder in Ausschnitten nur mit schriftlicher Genehmigung des Autors. Der Text ist geistiges Eigentum des Autors.

Sachverständigen- und Energieberatungsbüro Bernd Wulfestieg

Sachverständiger im Installateur – und Heizungsbauerhandwerk, Heizungsbau-und Sanitärmeister, Zertifizierter Energieberater HWK, Autor von Fachbüchern, Fachliteratur und Software.

20180802_212251 (2)

Werbeanzeigen

Kommentar verfassen