Wärmepumpen: Herausforderungen 
bei der Heizungsregelung

Aufgrund des zum Jahresbeginn in Kraft getretenen Gebäudeenergiegesetzes rücken Wärmepumpen als Ersatz bestehender fossiler Wärmeerzeuger sehr stark in den Fokus – und dies stellt die Heizungsbranche vor neue Herausforderungen: Im Fokus stehen Anforderungen, die bei der Aufstellung einer Wärmepumpe in Sachen Schallschutz beginnen, sich über die Anlagenhydraulik fortsetzen und bei der Regelungstechnik enden. Nur, wenn die genannten Punkte beachtet und gut umgesetzt werden, ist ein effizienter und störungsfreier Betrieb einer Wärmepumpe möglich. Dieser Beitrag erläutert: Welche Aspekte müssen beim Umstieg auf eine Wärmepumpe berücksichtigt werden? Und wie können moderne Einzelraumregelungen zu einem effizienten Betrieb von Wärmepumpen beitragen?

Ziel des geänderten Gebäudeenergiegesetzes (GEG) ist, dass die regenerative Energieversorgung zur maßgeblichen Säule der Gebäudebeheizung und der Gebäudebestand bis 2045 klimaneutral wird. Der Abschied von öl- und gasbefeuerten Wärmeerzeugern ist beschlossene Sache und der „Aufbruch zu neuen Ufern“, zur Wärmewende, muss von der SHK-Branche in Angriff genommen werden.

Allgemein betrachtet: 
Wie kann die 65-Prozent-Vorgabe erreicht werden?

Zunächst stehen für die Erreichung der politischen Ziele verschiedene Fragen im Raum: Ist ein Wärmenetz die passende Lösung oder doch eher die Umstellung von einem Gas- auf ein Wasserstoffnetz? Oder ist der Einsatz von Wärmepumpen die richtige Antwort? Kommunen mit über 100 000 Einwohnern müssen bis spätestens 2026, alle weiteren Kommunen bis 2028 einen konkreten Plan zum klimafreundlichen Umbau ihrer Heiz­infrastruktur vorlegen. Dieser soll dann gleichsam auch die Grundlage für Haus­eigentümer sein, um sich für eine passende Lösung für ihr konkretes Gebäude zu entscheiden. Hier ist das Fachhandwerk und seine Beratungskompetenz gefragt, denn grundsätzlich gibt es mehre Wege, öl- und gasbefeuerte Wärmeerzeuger zu ersetzen.

Die Möglichkeiten zur Erreichung der 65-Prozent-Zielvorgabe:

• Anschluss an ein Wärmenetz
• Elektrische Wärmepumpe
• Stromdirektheizung
• Hybridheizung (Kombination aus ­erneuerbaren Energien mit Gas- 
oder Ölkessel)
• Solarthermie
• „H2-Ready“-Gasheizung (zu 100 
Prozent auf Wasserstoff umrüstbar)
• Pellet-, Hackschnitzel oder 
Scheitholzheizung.

Ebenfalls zu beachten ist die Lage bei den staatlichen Fördermitteln für den Heizungstausch: Gemäß dem neuen Förderkonzept der Bundesregierung erhalten Gebäudeeigentümer weiterhin anteilige Zuschüsse beim Heizungsaustausch. Der Sockelbetrag beträgt einheitlich 30 %. Zusätzlich zu dieser Grundförderung sind weitere Zuschläge, bis zu einer Maximalförderung von 70 % der entstehenden Kosten, möglich. Die Maximalsumme der Förderung eines Heizungstauschs ist jedoch mit dem Betrag von 30 000 € für die erste Wohneinheit gedeckelt.

Auf dem Weg zu Dekarbonisierung unserer Gebäudeheizungen scheint die Politik einen Favoriten zu haben: die Wärmepumpe. Man setzt dabei voraus, dass Strom künftig immer „grüner“ wird. Mit dem neuen „Favoriten“ ergeben sich gleichsam neue Heraus- und Anforderungen an die SHK-Branche. „Aufstellen, anschließen und in Betrieb setzen“ wie es vielleicht bei bisherigen Öl- und Gasheizkesseln möglich war, reicht nicht mehr aus. Grundsätzlich ist eine Berechnung der Gebäudeheizlast erforderlich, denn eine Über- oder (selten) Unterdimensionierung hat eine Effizienzminderung der Wärmepumpe zur Folge. Damit Wärmepumpen effizient arbeiten und ihr Potenzial ausschöpfen können, müssen niedrigste Vorlauftemperaturen und lange Laufzeiten erreicht werden. Außerdem kommt neben der hydraulischen Anlageneinregulierung auch einer korrekt und auf die Gebäudebelange eingestellten Regelung große Bedeutung zu. Das Fachhandwerk muss hierbei einiges beachten und fachlich up-to-date bleiben.

Neue Herausforderungen bei der Regelung: Was gilt es zu beachten?

Nur so viel Wärme anfordern 
wie nötig: Einzelraumregelung

Wärmeerzeuger, Wärmeverteilung und die Wärmeabnehmer müssen so aufein­ander abgestimmt sein, dass nur dann Wärme produziert wird, wenn es aus dem Abnehmerbereich, konkret den Räumen, eine Nachfrage gibt. Bisher wird als Führungsgröße für die Wärmeerzeugung die Außentemperatur genutzt. Für den tatsächlichen Wärmebedarf in den Räumen spielen aber neben der Außentemperatur auch der Fremdwärmeeintrag, etwa durch Sonneneinstrahlung, Personen oder Elektrogeräte, eine Rolle. Dieser Aspekt kann durch die gängige witterungsgeführte Vorlauftemperaturregelung logischerweise nicht berücksichtigt werden. Viel besser geeignet ist eine moderne Einzelraumregelung wie der „HCC100“-Regler von Resideo. Über Raumthermostate werden die variablen Heizlasten für jeden Raum erfasst und die Ventile der Heizkörper oder Heizkreise entsprechend geöffnet oder geschlossen. Das stellt sicher, dass nur so viel Wärme angefordert wird, wie tatsächlich benötigt wird.

Clever Wärme produzieren: 
Wärmepumpen- und Einzelraum­regelung kombinieren

Noch effizienter wird das Gesamtsystem, wenn diese Einzelraumregelung mit der Wärmeerzeugerregelung gekoppelt ist. Die Automobilindustrie macht es vor: Mit der bekannten Start-Stopp-Automatik wird der Motor im Stehen, etwa an der roten Ampel, abgeschaltet und der Spritverbrauch und daraus folgend der CO2-Ausstoß wird reduziert. Diese Vorgehensweise wird nun auf die Wärmeerzeugung übertragen. Beim „HCC100“ wandelt ein selbstlernender Regelalgorithmus (Fuzzy-Logik) die einzelnen Raumanforderungen in eine Wärme- oder Kühlanforderung für den Erzeuger um. So wird der gesamte Inbetriebnahmeprozess und die korrekte Einstellung der Regelung erleichtert, denn der Installateur muss keine aufwendigen Berechnungen durchführen. Der Wärmeerzeugertyp kann über die „Resideo Pro“-App konfiguriert werden, die automatisch die Parameter für die Regelung anpasst – und somit auch genau auf die speziellen Anforderungen der Wärmepumpe, einer möglichst langen Laufzeit und einer geringen Taktrate, eingeht. Auf diese Weise wird keine Wärme auf Verdacht vorgehalten, sondern nur dann produziert und geliefert, wenn sie tatsächlich gebraucht wird. Dadurch wird der Energieverbrauch optimiert.

Räume gleichmäßig und effizient mit Wärme versorgen: Den hydraulischen Abgleich nicht vergessen

Wichtig zu wissen: Auch der beste Regler ist nur so gut wie die Anlagenhy­draulik. Nur mit einem hydraulisch einregulierten System ist eine effiziente Anlagenfunktion möglich. Das gilt für alle Heizsysteme – egal, mit welchen Wärmeerzeuger. In der Regel werden optimale Ergebnisse dabei mit einem dynamischen hydraulischen Abgleich in den Strängen erzielt. Aber gerade bei älteren Anlagen in bestehenden Gebäuden erschweren unbekannte Rohrverläufe oder fehlende detaillierte Pläne die Berechnungen dafür. In diesen Fällen bietet sich bei einer Radiatorenheizung der Einsatz von Thermostatventilen mit integriertem Differenzdruckregler wie das „Kombi-TRV“ von Resideo an: Es reguliert den Volumenstrom direkt am Verbraucher – auch bei variierendem Eingangsdruck. Ergänzend dazu ist der „HCC100“-Regler auch mit einer intelligenten Ventilansteuerung der einzelnen Fußbodenheizkreise ausgestattet. Dies bedeutet, dass der Algorithmus im „HCC100“ selbsttätig und automatisiert eine Optimierung des Durchflusses, einen „hydraulischen Ausgleichseffekt“, vornimmt. 

Fazit

Vom Wärmequellenmanagement bis zur Kopplung von Wärmeerzeuger und Einzelraumregelung: Eine vernetzte, durchgängige Regelung ist ein effizientes Werkzeug zur Energieeinsparung und trägt somit zu einem effizienten Betrieb speziell auch von Wärmepumpen bei. Die Einstellung der entsprechenden Regelungsparameter und die Vernetzung wird durch moderne Technik und digitale Tools deutlich vereinfacht.

Autor: Jürgen Lutz, Leiter des Seminar- 
und Schulungswesens bei Resideo

Bilder: Resideo

resideo.com/de