Wärmepumpen sind inzwischen so leistungsstark und flexibel, dass sie auch in Gebäuden eingesetzt werden könnten, die noch vor wenigen Jahren als dafür ungeeignet galten. Dennoch gibt es einige Grundsätze zu beachten. Denn sie sind nicht überall die beste Lösung.
Diese Faktoren haben Einfluss auf die Effizienz einer Wärmepumpe.
Bild: BWP
Die wichtigste Kenngröße für die Wärmepumpe ist die Jahresarbeitszahl (JAZ; berechnet nach VDI 4650). Sie gibt das Verhältnis von aufgenommenem Strom zu abgegebener Wärme wieder, und das im Jahresdurchschnitt. Wenn sie aus einer kWh Strom aufs Jahr gesehen 3 kWh Wärme macht, hat sie also eine JAZ von 3. Dies wäre übrigens der durchschnittlich zu erreichende Wert für Luft-Wasser-Wärmepumpen. Bei Grundwasser- und Erdreichwärmepumpen liegt dieser Wert deutlich höher, etwa bei 4 bis 5, weil hier die Temperaturen des Umgebungsmediums konstant sind und nicht so stark schwanken wie die der Luft. Und: Werden sie auch zur Kühlung im Sommer eingesetzt (was nur bei diesen beiden Typen geht), kann die JAZ sogar auf bis zu 7 steigen, aus einer kWh Strom werden also 7 kWh Wärme oder Kühlung – unschlagbar effizient.
Eng mit der JAZ zusammen hängt der COP (Coefficient of Performance, oder Leistungszahl). Er gibt das Verhältnis von Wärmeleistung und der dazu erforderlichen elektrischen Leistung an.
Soll ein alter Gas-NT-Kessel mit einer Leistung von 20 kW ausgetauscht werden gegen eine Luft-Wärme-Pumpe, müsste diese mindestens 6 kW Leistung haben. Doch so einfach ist die Rechnung nicht. Der Gaskessel kann auch bei tiefsten Temperaturen ein kontinuierliches Temperaturniveau liefern, ohne dass seine Leistung leidet. Bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe fällt die Leistung mit sinkenden Lufttemperauren logsicherweise ab. Sie kann also nicht die volle Leistung des Gaskessels erreichen. Entweder wird sie deswegen größer ausgelegt oder man koppelt sie mit einer weiteren Heiztechnologie. Auf diese Hybridlösungen gehen wir in einem späteren Teil der Serie noch ein.
Will man bewerten, ob eine Wärmepumpe auch „grün“ ist, muss noch der Primärenergiefaktor eingerechnet werden, der Auskunft darüber gibt, ob ein Gebäude klimaneutral oder klimaschonend mit Energie versorgt wird. Er liegt bei unserem genannten Beispiel und dem durchschnittlichen Strommix in Deutschland bei 0,77. Eine Wärmepumpe ist also nicht per se ökologisch, sondern nur in dem Maße des zugrundeliegenden Strommixes. Zum Glück spielt das bei der Förderung keine Rolle. Hier gilt sie zu 100 % als eine Technologie, die nur erneuerbare Energien nutzt. Eine Wärmepumpe wäre also dann klimaneutral zu betreiben, wenn man etwa ausschließlich Strom aus einer eigenen PV-Anlage für ihren Betrieb verwendet. Dann läge der Primärenergiefaktor bei 0. Nutzt man Strom aus einer Anlage der Kraft-Wärme-Kopplung nach KWKG, wird der Primärenergiefaktor übrigens auf 0,2 abgesenkt. Auch nicht schlecht.
Doch beides sagt noch wenig über die Einsatzmöglichkeiten aus. Früher galt, dass Wärmepumpen nur etwas für gut gedämmte Neubauten seien. Doch inzwischen ist nur noch die Dämmung entscheidend – und auch Altbauten lassen sich energetisch so sanieren, dass ein Einsatz von Wärmepumpen infrage kommt. Dabei können sogar die alten Konvektionsheizkörper beibehalten werden. Denn auch die lassen sich gut mit 50 °C Vorlauftemperatur betreiben – was völlig ausreichend ist, selbst an kalten Wintertagen. Und 50 ° C schaffen moderne Wärmepumpen locker. Als Faustregel sollte gelten, dass die Dämmung mindestens dem alten KfW-70-Standard entspricht (etwa 80 bis 90 kWh Wärmeverbrauch je Quadratmeter umbauter Wohnfläche und Jahr). Darunter wäre natürlich noch besser.
Wer es genau wissen will: Der Fachverband BWP hält hier einen Wirtschaftlichkeitsrechner auch zur Berechnung des Einsatzes von Wärmepumpen im Altbau bereit, der praktischerweise auch die möglichen Fördergelder mit ausrechnet:
https://www.waermepumpe.de/foerderrechner/.
Ein weiteres Problem für den technischen Einsatz ist die mögliche Lärmbelästigung bei Luft-Wasser-Wärmepumpen, die im Freien aufgestellt werden. Es gelten in Kern-, Misch- und Dorfgebieten 60 dB(A) am Tag und 45 dB(A) in der Nacht; in Wohn- und Kleinsiedlungsgebieten 55 dB(A) am Tag und 40 dB(A) in der Nacht. Das ist nicht viel. Eventuell müssen schallisolierende Hüllen angebracht werden.
Der nächste Teil unserer Serie zeigt die Funktionsweise von Luft-Wasser-Wärmepumpen.
Unsere Serie zur Wärmepumpe umfasst folgende Teile:
13.02.2023: Die Wärmepumpe – politisch gestützt, ökonomisch häufig sinnvoll 15.02.2023: Arten der Wärmepumpen und Marktanteile in Deutschland 17.02.2023: Aktuelle Marktlage von Wärmepumpen mit Handwerkermangel und Lieferengpässen
20.02.2023: Technische Voraussetzungen für den wirtschaftlichen Einsatz von Wärmepumpen
22.02.2023: Luft-Wasser-Wärmepumpen und ihre Anwendungsbereiche
24.02.2023: Wasser-Wasser-Wärmepumpen und ihre Anwendungen
27.02.2023: Geothermische Systeme und ihre Anwendungen
01.03.2023: Wann sind Hybridsysteme mit Wärmepumpen sinnvoll
03.03.2023: Wärmepumpen in Nahwärmenetzen
06.03.2023: Förderungen für Wärmepumpen
08.03.2023: Praxisbeispiele: Einsatz von Wärmepumpen in eher ungewöhnlichen Objekten
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Ein Beitrag der Redaktion vom HaustechnikDialog.