Der Elektro-Wärmepumpenabsatz im Neubau boomt. Und immer häufiger überlegen sich auch Althausbesitzer, ihren betagten Öl- oder Gaskessel durch eine Luft- oder Erd-Wärmepumpe zu ersetzen. Doch ist in Bestandsgebäuden das Heizen mit Umweltwärme und Strom auch wirtschaftlich sinnvoll möglich? Wir erläutern, auf welche Randbedingungen es ankommt und was bei der Planung und Umsetzung durch den Fachmann wichtig ist.
Die Bundesregierung plant eine Minderung der Treibhausgas-Emissionen um 80 bis 95 Prozent im Jahr 2050. Auch der Gebäudebestand soll bis dahin quasi klimaneutral gestaltet werden. Um dieses Ziel zu erreichen, sind laut „Klimaschutzplan 2050“ anspruchsvolle Neubaustandards, langfristige Sanierungsstrategien für den Gebäudebestand sowie die schrittweise Abkehr von fossilen Heizungssystemen Voraussetzung.
Welche Konsequenzen sich daraus für die künftige Heizsystemstruktur ergeben werden, ist derzeit noch in der Schwebe. Es gibt Studien, die vor allem die Elektro-Wärmepumpe im Zentrum der künftigen Heizwärmeversorgung sehen. Das könnte, mit Blick auf den immer grüner werdenden Netzstrom, volkswirtschaftlich durchaus funktionieren. Doch lohnt sich die Investition auch für den Althausbesitzer? Die Antwort lautet: Es kommt darauf an. Denn die Wärmepumpe ist derzeit noch keine universelle Heiztechniklösung für Bestandsgebäude.
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Wärmepumpe heizt mit Umweltwärme
Wärmepumpen nutzen zum Heizen die kostenlose und überall verfügbare Umweltwärme vor allem von Außenluft, Erdreich und Grundwasser. Allerdings ist das Temperaturniveau dieser regenerativen Wärmequellen insbesondere während der Heizperiode relativ niedrig. Um dieses nun auf für Heizzwecke geeignete Temperaturen, also auf etwa 35 bis 55 Grad Celsius, zu „pumpen“, benötigt die Wärmepumpe zusätzliche Energie – meist ist das Strom.
Dabei gilt die erste Grundregel: Je höher die Wärmequellentemperatur ist, umso effizienter und kostengünstiger wird das Heizen mit der Wärmepumpe. Aufgrund der ganzjährig relativ konstanten Quellentemperaturen haben erd- und wassergekoppelte Modelle einen generellen Effizienzvorteil gegenüber Luft/Wasser-Wärmepumpen. Allerdings ist die Erschließung der Wärmequellen Erdreich und Grundwasser technisch aufwendiger, teurer. Zudem sind beispielsweise Erdsonden- oder Brunnenbohrungen genehmigungspflichtig und nicht überall problemlos umsetzbar oder zulässig. Vor allem aus diesen beiden Gründen werden bevorzugt Luft/Wasser-Modelle nachgefragt: Im Jahr 2017 lag ihr Anteil bei 70,5 Prozent von den insgesamt 78 000 verkauften Heizwärmepumpen.
Möglichkeiten des Standortes
Bei der Platzierung der Geräte gibt es drei Varianten: Bei der Innenaufstellung steht das komplette Aggregat im Gebäude. Vorteilhaft hierbei sind vor allem die Frostfreiheit, die kurzen Leitungswege und es gibt keine Geräuschbelästigung der Nachbarn. Allerdings sind größere Wanddurchbrüche für die Außen- und Abluftführung notwendig. Alternativ lassen sich Luft/Wasser- Wärmepumpen platzsparend außerhalb des Gebäudes aufstellen. Zur Wahl stehen hier entweder die Monoblock-Variante, bei der das gesamte Aggregat im Freien steht, oder die Split-Variante, welche aus einer Innen- und Außeneinheit besteht. In beiden Fällen sind lediglich Wanddurchführungen mit kleinem Durchmesser erforderlich. Bei der Außenaufstellung gilt es unbedingt, die zulässigen Schallemissionsgrenzwerte der „Technischen Anleitung zum Schutz gegen Lärm“ (TA-Lärm) einzuhalten.
Die zweite Auslegungsgrundregel lautet: Je niedriger die Vorlauftemperatur des Heizsystems, umso effizienter wird der Wärmepumpenbetrieb. Die wichtigste Bewertungskennzahl dafür ist die Jahresarbeitszahl (JAZ): Sie bezeichnet über ein Jahr hinweg das Verhältnis zwischen der erzeugten Wärmemenge und der eingesetzten Strommenge, inklusive der Hilfsenergie zum Beispiel für Regelung und eine optionale Elektrozusatzheizung. Um eine möglichst hohe JAZ zu erreichen, sollte die Heizwasservorlauftemperatur möglichst niedrig sein. Deshalb sind Flächenheizsysteme, die Vorlauftemperaturen bis etwa 45 Grad Celsius benötigen, generell vorteilhaft. In Verbindung mit Heizkörpern sollten 50 bis 55 Grad Celsius möglichst nicht überschritten werden, weil die Stromkosten sonst gravierend ansteigen könnten. Denn jede Erhöhung der Heizwasser-Vorlauftemperatur um 5 Grad verursacht einen Anstieg des Energieverbrauchs um bis zu etwa 12,5 Prozent.
Ob sich das Gebäude und das vorhandene Heizsystem für die günstigen Vorlauftemperaturen eignen, ermittelt der Fachhandwerker im Rahmen einer Heizlastberechnung. Eventuell ergibt sich daraus auch die Notwendigkeit, größere Heizflächen einzubauen oder zusätzliche energetische Sanierungsmaßnahmen an der Gebäudehülle einzuleiten, wie der Einbau neuer Fenster oder von Dämmmaßnahmen. Effizienzkritisch einzustufen sind des Weiteren hohe Warmwasserverbräuche sowie wasserhygienische Vorgaben (Legionellen-Prävention), weil hier eventuell über längere Phasen hohe Vorlauftemperaturen erforderlich sein können.
In Altbauten, die Vorlauftemperaturen von deutlich über 55 Grad benötigen, kann sich alternativ zur reinen Öl- oder Gasheizung auch der Einsatz eines Hybridsystems anbieten: Typisch sind Kombinationen von Luft/Wasser-Wärmepumpenmodul mit einem neuen oder vorhandenen Gas- oder Öl-Brennwertheizgerät oder auch mit einem Holzpelletkessel. Entscheidend für die Effizienz so eines Hybridsystems ist das richtige Energiemanagement. Der Systemregler muss dafür sorgen, dass die Wärmepumpeneinheit immer dann aktiv ist, wenn das Heizen mit Strom günstiger ist, als mit dem zweiten Energieträger.
Hausbesitzer, die ihre Wärmepumpen-Stromkosten an eiskalten Tagen verringern wollen, können einen wasserführenden Holz- oder Pellet-Ofen im Wohnraum installieren lassen, der den Großteil seiner Wärme ins Zentralheizsystem abgibt. Der im Ofen integrierte Wärmetauscher wird dazu an einen Heizwasserpufferspeicher im Heizraum angeschlossen. Zum Stromsparen trägt auch die eigene Photovoltaikanlage bei, sofern die Wärmepumpe und deren Regelgerät für die Einspeisung des Solarstroms geeignet sind.
Professionelle Beratung
Wie groß die Effizienzunterschiede von Wärmepumpen im Altbau sein können, zeigt zum Beispiel das aktuelle Forschungsprojekt „WPsmart im Bestand“. Die große Bandbreite der Jahresarbeitszahlen verdeutlicht, wie sensibel Wärmepumpen auf die individuellen Bedingungen reagieren. Um später eine gepfefferte Stromkostenrechnung zu vermeiden, muss deshalb zunächst immer eine professionelle Beratung und grundlegende Analyse durch einen auf Wärmepumpentechnik geschulten Heizungshandwerker erfolgen, der im Zweifelsfall auch eine Wirtschaftlichkeitsberechnung durchführen sollte. Fällt dann die Entscheidung zu Gunsten einer Wärmepumpe, sind eine sorgfältige Planung und Produktauswahl sowie eine fachgerechte Montage und Inbetriebnahme, inklusive eines hydraulischen Abgleichs, unverzichtbar. Außerdem sollten sich die Hausbewohner vom Fachmann in die wichtigsten Bedien- und Nutzungsmöglichkeiten einweisen lassen.
Die digitale, vernetzte Regelungstechnik mit App-Anbindung hilft dabei, mögliche Störungen, falsche Einstellungen und Fehlfunktionen rasch zu entdecken und anschließend zu beheben. Dadurch lassen sich ungewöhnlich hohe Stromverbräuche und unnötige Energiekosten über längere Zeiträume wirksam vermeiden.
