Wärmepumpen im Altbau ?

Einsatz von Luft- Wasser Wärmepumpen im älteren Bestandsbau, geht das? Ja es geht!

BW

GrGrundsätzlich muss beachtet werden, dass Wärmepumpen nur bei niedrigen Systemtemperaturen effizient arbeiten. Das bedeutet, dass die Systemtemperaturen deutlich niedriger als bei feuerungsbetriebenen Heizungen sein müssen.

Systemtemperaturen sind die Wassertemperaturen, die im Heizkörper ankommen und in der Heizkurve festgelegt werden. Systemtemperaturen sind Grundlage für die Größenberechnung der Heizkörper und der Heizkesselleistung. Systemtemperaturen: Raumheizlastberechnung nach DIN 4701 bis ca. 1980 sind 90°CVorlauf bei Außentemperaturen -15°C und der rechnerische Rücklauf 70°C. Ab 1980 werden meist Systemtemperaturen 70°C im Vorlauf und 55°C im Rücklauf gerechnet. Ab ca. 2000 gilt für die Heizlastberechnung nicht mehr die DIN 4701, sondern die DIN EN 12831 und die Außentemperaturen werden nicht mehr mit -15°C angenommen, sondern regionsbezogen, Beispiel Hannover -10°

Für Wärmepumpen sind die Arbeitszahlen die wichtigste Aussage. Arbeitszahl bedeutet, wieviel Kilowattstunden Wärme kann mit einer Kilowattstunde Strom erzeugt werden. Es wird unterschieden zwischen momentaner Arbeitszahl und der Jahresarbeitszahl.

Beispiel: Arbeitszahl 3 bedeutet, mit einer kWh Strom werden 3 kWh Wärme erzeugt.

Mit der Jahresarbeitszahl kann die Effizienz der Wärmepumpe festgestellt werden. Die momentane Arbeitszahl ist abhängig von der zur Ablesezeit herrschenden Außentemperatur und der in der Heizkurve verlangten Vorlauftemperatur.

Beispiel Arbeitszahl: Bei 15°C Außentemperatur wird im Vorlauf 30°C erwartet, so ist die Spanne, (15 – 30 = 15°C) die die Wärmepumpe leisten muss 15°C und es kann mit einer momentanen Arbeitszahl von ca. 4 gerechnet werden. Sind außen 0°C und es wird eine Vorlauftemperatur 42°C erwartet, so ist die Spanne (0 – 42 = 42°C), die die Wärmepumpe leisten muss, 42°C. In dem Fall kann mit einer momentanen Arbeitszahl von 1,5 – 2 gerechnet werden.

Aussagekräftig ist nur eine Arbeitszahl, die über eine längere Zeitspanne z.B. ein Jahr, gemessen wird. Um diese Ermittlung der Arbeitszahl durchzuführen, muss ein Wärmemengenzähler in dem Heizkreislauf, der die Wärmemenge die Für Heizen und Warmwassererzeugung zählt, vorhanden sein.

Durchschnittliche Jahresarbeitszahlen bei Luft – Wasser Wärmepumpen sind ohne Warmwasserbereitung ca. 3,2, mit Warmwasserbereitung kann von 2,6-2,8 ausgegangen werden. Das im Idealfall. Schlechter geht immer, besser selten.

Warum können Wärmepumpen mit maximal 55°C im Vorlauf ein Haus beheizen, welches nach DIN mit 90°C oder 70°C Vorlauf bei tiefster Außentemperatur gerechnet ist?

Dafür gibt es mehrere Gründe

  1. Die DIN 4701, aber auch die DIN EN 12831 haben immer zu hoch gerechnet.
  2. Die Gebäude wurden nachgedämmt, z.B. neue Fenster, Dach- oder Obergeschossdämmung usw.

Den Heizkörpern wurde immer ein Leistungsaufschlag dazugegeben. Beispiel: ein Raum hat eine Heizlast nach DIN 4701, auch nach DIN DN 12831 von 2000 Watt, der Heizkörper, der leistungsmäßig gebraucht wird, hat entweder 1950 Watt Leistung oder 2400 Watt Leistung, genommen wird natürlich der Heizkörper mit 2400 Watt.

Was muss der Nutzer beachten, um seine Wohlfühlraumtemperatur, meist ca. 22°C, mit geringer Vorlauftemperatur zu erreichen? Priorität hat die Raumbehaglichkeit.

  1. Sind mehrere Heizkörper in einem Raum, müssen diese auch genutzt werden.
  2. Nachbarräume und Flure sollten nicht unbeheizt bleiben.
  3. Das Wichtigste: Es muss durchgeheizt werden. Absenken der Raumtemperatur bedeutet, dass die Räume wieder aufgeheizt werden müssen. Zum Aufheizen wird in der Regel 50 – 60% höhere Vorlauftemperatur gebraucht als zum Temperaturhalten. Raumtemperaturen, die zur Absenkung 7 – 10 Stunden Zeit haben müssen innerhalb kurzer Zeit wieder aufgeheizt werden. Um diese schnelle Aufheizung hinzubekommen, wird die Heizkurve in der Heizungsregelung an den Nachheizbedarf, also viel zu hoch eingestellt ( Wärmepumpenarbeitzzahlen verschlechtern sich bei hohen Systemtemperaturen extrem). Weiterhin hat das Absenken den Nachteil, dass das Raumklima durch Temperaturabsenkungen deutlich schlechter ist als bei gleichmäßig gehaltener Raumtemperatur. (Wände und Möbel bleiben kalt. dadurch verschlechtert sich die Behaglichkeit)
  4. Es sollte ein hydraulischer Abgleich nach der Optimus Studie als erste Maßnahme vor weiteren Planungen gerechnet werden. Programmvoreinstellung auf maximale Vorlauftemperatur 55°C. Daraus kann die erforderliche Heizleistung, die Regelungseinstellung und falls erforderlich das Vergrößern von Heizkörpern entnommen werden.
  5. Ist eine zentrale Warmwasserbereitung vorhanden, wird diese mit einer Warmwasservorrangschaltung betrieben. Das bedeutet, während der Phase des Wasserauf- und Nachheizens wird die Heizung abgeschaltet. Ist eine Warmwasserzirkulation vorhanden, kann es vorkommen, dass nur wenig Zeit für die Hausbeheizung bleibt. Ein großes Problem ist die Trinkwasserhygiene Warmwasser. Die Warmwassertemperatur auf 60°C aufzuheizen bedeutet bei Wärmepumpen eine erhebliche Verschlechterung der Arbeitszahl. Bei der Planung zur Wärmepumpenumstellung sollte die Warmwasserbereitung überdacht werden. Dezentral oder mit nachgeschaltetem Durchlauferhitzer.
  6. Pufferspeicher müssen exakt an die Anforderungen angepasst werden. Am besten mit modulierender Wärmepumpe ohne Pufferspeicher, da Pufferspeicher merkbare Energieverluste aufweisen.

Ohne Absenkung Nacht usw. und ohne Warmwasserbereitung kann für das Beispielhaus mit 160 m² eine Wärmepumpenleistung ca. 10 – 15 kW Heizleistung genommen werden. 

Kosten:

Bedacht werden muss, dass zurzeit, im Vergleich mit einem modernen Brennwertgerät, das Heizen mit optimal genutzter Wärmepumpe 15 – 25% teurer ist. Auch die Neuinstallation ist auch nach Abzug der Förderung ca. 50 – 100% teurer als die Installation eines Brennwertgeräts. Der große Vorteil der Wärmepumpe mit dem erheblichen Mehraufwand, Planung, Montage und Gewohnheitsveränderung ist die Einsparung von CO2 bei Nutzung von CO2 freiem Strom. Beispiel: 160m² Gebäude CO2 Eintrag Brennwert ca. 4 – 5 Tonnen im Jahr, Wärmepumpe 0 Tonnen.

Fazit:

  1. Eine Umstellung auf Wärmepumpe in einem Bestandsbau auch älteren Baujahrs funktioniert ohne Einschränkung der Wohnqualität. Es kann sogar die Behaglichkeit gesteigert werden.
  2. Die zentrale Warmwasserbereitung über eine Wärmepumpe ist verbrauchserhöhend durch jahresdurchgängig hohe Temperaturanforderung. Die Heizleistung für die Gebäudebeheizung sinkt durch die Vorrangschaltung für Warmwasser, dadurch kann es zu Unterbeheizungen des Gebäudes kommen.
  3. Die Heizkosten und Installationskosten sind zurzeit noch deutlich höher als für ein modernes Brennwertheizgerät. Da muss von die Förderung der Stromkosten für Wärmepumpenstrom deutlich nachgearbeitet werden.

Zur Zeit ist viel Bewegung in dem Energiemarkt. Bei dem Vergleich Brennwert mit Wärmepumpe muss auf die Aktuellen Energiepreise Strom, Gas geachtet werden.

Bernd Wulfestieg

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