Wärmepumpe: Vorlauftemperatur und Pufferspeichergröße bestimmen [Seite 1 von 2]

Für den effizienten Betrieb einer Wärmepumpe ist es wichtig, dass alle Komponenten eines Heizsystems und das gesamte Wärmeverteilsystem bestmöglich aufeinander abgestimmt sind. Wichtige Parameter sind die Vorlauftemperatur und die Größe des Pufferspeichers. Die beiden Autoren erklären den Einfluss auf das Heizsystem und beschreiben den Weg zur korrekten Auslegung.

Basis einer jeden Heizungsauslegung bildet die Heizlast der einzelnen Räume bzw. eines Gebäudes in Abhängigkeit der Soll-Raumtemperaturen. Auf die Heizlast eines einzelnen Raumes wirken zum Beispiel der Anteil der Außenflächen und die Raumtemperaturen der angrenzenden Räume ein. Diese Daten sind in der Regel als gegeben anzunehmen, es sei denn, es sind weitere Maßnahmen an der Gebäudehülle geplant.

Zwei Variablen

Variablen sind dagegen die Vorlauftemperatur und die Größe eines – i. d. R. noch nicht vorhandenen – Pufferspeichers. Steht also eine Heizungsmodernisierung an, sollten weder die Vorlauftemperatur noch die vorhandenen Heizflächen, z. B. Heizkörper, als unveränderliche Größe betrachtet werden. So bedeutet bei Luft/Wasser-Wärmepumpen eine Senkung der Vorlauftemperatur um 1 K, dass die Effizienz um rund 2 – 2,5 Prozent steigt. Es ist also sinnvoll, ein Gebäude mit einer möglichst geringen Vorlauftemperatur zu beheizen.

Die Heizkörper-Hersteller geben üblicherweise die Leistung ihrer Produkte an, i. d. R. für eine Vor- und Rücklauftemperatur von 55/45 °C bei einer Raumtemperatur von 20 °C. Da aus Effizienzgründen beim Betrieb einer Wärmepumpe die maximale Vorlauftemperatur 55 °C nicht überschreiten sollte, muss bei bereits bekannter Heizlast geprüft werden, ob die Heizkörper im Bestand ausreichend sind.

Wird oder wurde die Wärmeübertragefläche (aller Heizkörper) möglichst groß gewählt, kann häufig die Vorlauftemperatur gesenkt werden. Denn oft sind Heizkörper in Bestandsbauten zu groß ausgelegt, was einer Temperaturabsenkung sehr entgegenkommt.

Zwei Verfahren zur Bestimmung der niedrigsten Vorlauftemperatur haben sich bewährt: ein Rechenverfahren (im Büro) und ein Vor-Ort-Verfahren.

Berechnung mit dem Heizkörperrechner des BWP

Mit dem Bestandskessel wird zunächst näherungsweise die übertragbare Heizleistung der Heizkörper des gesamten Wärmeverteilsystems als Ist-Zustand bestimmt. Ein dafür hilfreiches Tool ist der Heizkörperrechner des Bundesverbands Wärmepumpe (BWP) auf deren Internetseite www.waermepumpe.de. Dabei setzt man als maximale Vor- und Rücklauftemperatur die aktuell für das System eingestellten Werte ein sowie den Heizkörpertyp, die Abmessungen der bestehenden Heizflächen und die Innentemperatur. Vergleicht man dann die raumweise ermittelten Werte mit den jeweiligen Heizlasten nach DIN EN 12831-1 (Berechnung der Norm-Heizlast), lässt sich erkennen, ob noch Spielraum zur Absenkung der Vorlauftemperatur besteht. Wenn die Heizlast eines Raumes kleiner ist als die maximal zur Verfügung stehende Heizleistung der jeweiligen Heizkörper, kann die Vorlauftemperatur gesenkt werden.

Anschließend errechnet man die Heizleistung mit einer um 5 K reduzierten Vorlauftemperatur und nähert sich so der idealen Vorlauftemperatur an. Sie ist erreicht, wenn die Heizlast eines Raumes der berechneten Heizleistung entspricht.

Mit der reduzierten Vorlauftemperatur werden alle Räume gerade noch optimal beheizt.

Ohne viel Mathematik zur idealen Vorlauftemperatur

Die maximale Vorlauftemperatur kann im Bestand während der Heizperiode auch experimentell raumweise bestimmt werden. Je kälter die Tage für die Messungen, desto verlässlicher sind die Ergebnisse. Dazu müssen zunächst alle Heizkörperventile vollständig geöffnet werden. Dann wird die Vorlauftemperatur stufenweise über mehrere Tage so lange abgesenkt, bis die Wohlfühltemperatur in den Räumen gerade noch erreicht wird.

Beträgt die ermittelte maximale Vorlauftemperatur 55 °C (bei Erreichen der Normaußentemperatur) oder weniger, kann in dem Gebäude eine Wärmepumpe effizient betrieben werden. Liegt sie jedoch in einzelnen oder allen Räumen über 55 °C, ist ein Austausch von Heizkörpern empfehlenswert.

Sind alle Heizkörperflächen ausreichend groß, kann im gesamten Gebäude die Vorlauftemperatur gesenkt werden. Es ist außerdem eine Überlegung wert, Heizkörper nur in wärmeren Räumen wie Wohn- und Kinderzimmer zu tauschen und in eher kühl gehaltenen Räumen den Bestand zu belassen. Auf einer vorgegebenen Fläche (z. B. längen- und höhenbeschränkt innerhalb einer Heizkörpernische) kann durch die Modellvielfalt an Heizkörpern eine sehr breite Heizleistungsspannweite installiert werden. Dabei variiert ihr Platzbedarf nur in der räumlichen Tiefe. Gliederheizkörper können zum Beispiel durch Heizkörper vom Typ 21, 22 oder gar 33 getauscht werden.