Heizkessel raus, Wärmepumpe rein!?

Im Neubaubereich haben Wärmepumpen längst den Status eines Standard-Wärmeerzeugers erreicht. Der Einsatz in Bestandsgebäuden hingegen ist für viele Fachhandwerker ein Thema, dem sie eine gewisse Skepsis entgegenbringen. Meist zu Unrecht, denn moderne Wärmepumpensysteme können auch im Bestand effizient und zuverlässig arbeiten. Der vorliegende Artikel erläutert die Aspekte, die bei der Planung einer Wärmepumpenanlage für ein Bestandsgebäude zu berücksichtigen sind. Eine zusammenfassende Checkliste kann ergänzend als Leitfaden genutzt werden.

Wärmepumpen gehören inzwischen zum Angebot unzähliger Fachhandwerksunternehmen. Oft beschränkt sich dies jedoch auf den Neubaubereich. In der Heizungsmodernisierung hingegen sind die Erfahrungswerte vieler Fachhandwerker in Planung und Umsetzung einer solchen Anlage gering – u. a. aufgrund der lange Zeit verbreiteten Meinung, dass Wärmepumpen in Bestandsgebäuden nicht wirtschaftlich arbeiten können. Diese Aussage ist jedoch für den überwiegenden Teil des Gebäudebestands längst ungültig. Die Technologie hat sich in den vergangenen Jahren spürbar weiterentwickelt. Das Angebot an Systemen, die auch im Sanierungsbereich erfolgreich eingesetzt werden können, wächst. Zugleich nimmt das Interesse der Hausbesitzer zu, denn bei richtiger Planung und passendem Modell können Wärmepumpen auch in Bestandsgebäuden dauerhaft niedrige Betriebskos­ten gewährleisten.
Die Planung einer Wärmepumpenanlage für eine Heizungsmodernisierung beinhaltet Aspekte, die bei Neubauten wegfallen. Trotzdem stellt sich relativ schnell eine gewisse Erfahrung und Routine ein, denn die Kriterien, nach denen eine Entscheidung getroffen werden muss, sind immer die gleichen.

Vorlauftemperatur ist ausschlaggebendes Kriterium
Der wichtigste Aspekt, den Fachhandwerker bei ihrer Planung berücksichtigen müssen, ist die vorhandene Wärmeverteilung. In den meisten Gebäuden sind dies Radiatoren, die aufgrund ihrer hohen Vorlauftemperaturen von z.B. 60 °C und mehr lange als Ausschlusskriterium für den Einsatz einer Wärmepumpe galten. Fakt ist, dass die Vorlauftemperatur höchstens 55, besser: 50 °C betragen darf, damit ein solches System effizient arbeiten kann. Fakt ist aber auch, dass die Vorlauftemperatur in vielen Bestandsgebäuden um einige Grad gesenkt werden kann – ohne Komforteinbußen für die Hausbewohner. Der Grund: Alte Heizungsanlagen wurden häufig größer dimensioniert als nötig. Die Heizflächen der Radiatoren sind in diesen Fällen so groß, dass sie auch bei einer niedrigeren Vorlauftemperatur genügend Wärme abgeben. Einzelne Heizkörper, bei denen eine Senkung der Vorlauftemperatur nicht möglich ist, können eventuell ausgetauscht und durch neue, effiziente Modelle mit geringerer Vorlauftemperatur ersetzt werden. Nur bei sehr alten Wärmeverteilungssystemen sollte über einen Kompletttausch im Rahmen der Sanierung nachgedacht werden.
Ob die Absenkung der Vor- und Rücklauftemperatur möglich ist, lässt sich am besten mit einem hydraulischen Abgleich feststellen. So kann bei einer vordefinierten Vorlauftemperatur gewährleistet werden, dass in jedem Raum die richtige Wärmemenge abgegeben und die Rücklauftemperatur bei allen Heizkörpern das gleiche Niveau aufweist. Dadurch kann auch der Wärmeerzeuger effizienter arbeiten. Ein weiterer Vorteil des hydraulischen Abgleichs ist die Anpassung der Heizungsanlage an die aktuellen Bedingungen im Haus. Gerade im Bestand kann es im Laufe der Jahrzehnte durch Änderungen am Gebäude oder der Heizung zu Abweichungen kommen, die zu höheren Energiekosten und Komforteinbußen führen.
Im Hinblick auf den benötigten Wärmebedarf spielt auch der Dämmstandard des Objekts eine Rolle. Deswegen sollten Fachhandwerker genau klären, ob in diesem Bereich Arbeiten ausgeführt wurden. Einige Hausbesitzer haben bereits Dämmmaßnahmen nachholen lassen, beispielsweise an Keller- und oberen Geschossdecken, an Rollladenkästen, am Dach oder an den Wänden. Eventuell wurden auch die Fenster erneuert. Andere Eigentümer wiederum planen ggf. diese Schritte. Fachhandwerker sollten daher mit ihren Kunden ausführlich über solche Vorhaben sprechen, um diese in den Planungen und in der Wärmebedarfsberechnung berücksichtigen zu können.

Luft/Wasser-Wärmepumpe im Vorteil
Sind die objektspezifischen Daten erfasst, steht die Entscheidung für oder gegen ein bestimmtes System an. Als erster Schritt sollte hier die Wärmequelle definiert werden. Zwar lassen sich sowohl Sole/Wasser-, Wasser/Wasser- als auch Luft/Wasser-Wärmepumpen in der Sanierung einsetzen, allerdings bieten Letztere entscheidende Vorteile. Systeme, die Erdwärme oder Grundwasser nutzen, bedingen aufwendige Arbeiten, um die Energiequelle zu erschließen. Das erhöht die Investitionskosten deutlich und bedeutet für die Hausbesitzer darüber hinaus wesentliche Einschränkungen im Komfort. Nicht nur, dass die Arbeiten mit Schmutz und Lärm verbunden sind, auch Garten- und Grünflächen werden zerstört. Daraus ergeben sich in den meisten Fällen Folgekosten zur Neugestaltung des Grundstücks.
Luft/Wasser-Wärmepumpen hingegen können schnell, einfach und somit kostengünstiger installiert werden. Die meist gewählte Split-Variante besteht aus einem Außen- und einem Innengerät, die durch Kältemittelleitungen verbunden sind. Letzteres wird im Heizungs- oder Hauswirtschaftsraum montiert, das Außenmodul findet seinen Platz auf dem Grundstück. Der Aufstellort ist frei wählbar, sofern die Vorschriften der TA Lärm beachtet werden. Möglich ist beispielsweise eine Montage am Rand des Grundstücks oder verdeckt hinter einer Hecke.

Exakte Auslegung der Anlage gewährleistet Effizienz
Um einen möglichst wirtschaftlichen Betrieb der Wärmepumpe zu sichern, ist eine korrekte Auslegung unabdingbar. Anders als Wärmeerzeuger, die auf der Basis fossiler Energieträger arbeiten, müssen die Anlagen genau an die jeweiligen Betriebs- und Nutzungsbedingungen angepasst werden. Nur so kann eine möglichst hohe Effizienz gewährleistet werden. Besonders relevant ist in diesem Hinblick die Leistung des Systems. Ein Gerät, das ständig an seiner Kapazitätsgrenze arbeiten muss, ist störanfällig und führt durch seine hohen Betriebskosten zu einer Unzufriedenheit der Nutzer. Aber auch eine überdimensionierte Wärmepumpe ist problematisch. Das vergleichsweise häufige Takten, sprich das Ein- und Ausschalten, erhöht auch in diesem Fall den Energieverbrauch. Darüber hinaus kann sich die Lebenszeit des Verdichters deutlich verkürzen.
Bei höherem Wärmebedarf macht der Einsatz einer Kaskade Sinn. Diese Variante hat gegenüber einem Einzelgerät mit größerer Leistung gleich mehrere Vorteile. Richtig aufeinander abgestimmt, arbeiten die einzelnen Module immer im effizienten Teillastbereich. Die Einstellung wird dann so gewählt, dass bei größerem Wärmebedarf mehrere Geräte arbeiten, anstelle eines Moduls, das weniger effizient im Volllastbetrieb laufen müsste. Ermöglicht wird dies durch eine spezielle Regelung, die in Abhängigkeit der Leistungsaufnahme der Außengeräte, der momentanen Heizleistung und der Außentemperatur den maximal erreichbaren COP (Peak-COP) errechnet und die Anlage entsprechend steuert. Ein Nebeneffekt ist, dass alle Geräte gleichmäßig genutzt werden und somit in etwa die gleichen Laufzeiten haben. Gleichzeitig bietet eine Kaskadenlösung eine sehr hohe Betriebssicherheit im Falle des Ausfalls eines der Module.

Individuelle Herstellerlösung für monovalenten Betrieb
Bei der Wahl des passenden Wärmepumpensystems sollten Fachhandwerker genau auf die technischen Daten und Voraussetzungen eines Modells achten.
Mehrere namhafte Hersteller bieten Produkte an, die speziell für den monovalenten Einsatz im Baubestand konzipiert wurden. Für alle Wärmequellen bietet der Markt Geräte, die auch bei tiefen Außentemperaturen eine hohe Heizleistung bringen, hohe Vorlauftemperaturen erreichen, und dennoch effizient arbeiten können.
Im Bereich der Luft/Wasser-Wärmepumpen gehört z. B. das „Ecodan“-System von Mitsubishi Electric zu den Modellen, die erfolgreich im Sanierungsbereich eingesetzt werden. Die Serie umfasst Geräte, mit denen standardmäßig eine Heizleis­tung von 4,5 bis 138 kW möglich ist. Dadurch lassen sich die Anlagen sowohl für privat und gewerblich genutzte Neu- als auch für Bestandsbauten einsetzen. Das Gerät bietet dazu 100 % Heizleistung bis zu -15 °C und ermöglicht den Einsatz bis -28 °C. So kann auf einen zweiten Wärmeerzeuger, den Einsatz eines Elektro-Heizstabes oder eine Überdimensionierung verzichtet werden.

Pufferspeicher als sinnvolle Ergänzung
Bei der Planung einer Wärmepumpenanlage sollte der Einsatz eines Pufferspeichers berücksichtigt werden. Ein Pufferspeicher erfüllt mehrere Funktionen: die hydraulische Entkopplung der Luft/Wasser-Wärmepumpe, die Bereitstellung der Energie für den Abtauprozess der Wärmepumpe, die Bereitstellung des Mindestvolumenstroms und die Verlängerung der Kompressorlaufzeit im effizienten Teillastbetrieb sowie die Überbrückung von eventuellen Sperrzeiten durch das Energieversorgungsunternehmen. Als Faustregel für die Größe des Speichers gilt die Wärmekapazität von einer Laufzeitstunde der Wärmepumpe, um das Pufferspeichervolumen auf die gewünschte Systemtemperatur zu heben.
Bei Brauchwasserspeichern gilt: Eine ausreichend große Wärmetauscherfläche gewährleistet eine effiziente Brauchwasserbereitung auch ohne elektrischen Heizstab.

Schulungen geben Sicherheit
Fachhandwerker sind bei der Planung nicht auf sich allein gestellt: Die meisten Hersteller unterstützen ihre Kunden durch Beratungen und Schulungen. Gerade bei den ersten Schritten im Bereich Einsatz von Luft/Wasser-Wärmepumpen im Bestand empfiehlt sich die Teilnahme an einer Schulung. So werden mögliche Fehler bei der Planung direkt vermieden, denn in den Trainingsprogrammen werden die zu berücksichtigenden Aspekte für eine optimale Konzeption und Auslegung erläutert. Weitere Hilfestellung geben Planungshandbücher, die neben Auslegungshilfen eine Übersicht über die Produktpalette sowie detaillierte Erläuterungen zu den technischen Grundlagen einer Wärmepumpe oder den Auswirkungen der neuen gesetzlichen Rahmenbedingungen geben.

Fazit
Wärmepumpen können bei korrekter Planung und Auslegung auch in Bestandsgebäuden wirtschaftlich arbeiten. Dazu ist es wichtig, dass Fachhandwerker einige Aspekte berücksichtigen. So müssen auf jeden Fall die Vorlauftemperaturen der Wärmeverteilung überprüft werden. In vielen Häusern können diese beispiels-weise gesenkt werden, dies steigert die Effizienz der Wärmepumpen-Anlage. Weitere wichtige, objektspezifische Daten sind geplante oder bereits durchgeführte Dämmmaßnahmen. Bei der Wahl eines passenden Systems sollten Fachhandwerker die Leistung möglichst exakt an den Bedarf anpassen, um Störungen oder einen höheren Energieverbrauch zu vermeiden.

Bilder: Mitsubishi Electric

www.mitsubishi-les.com

Checkliste für Sanierungen
Bei der Planung einer Wärmepumpenanlage im Bestandsgebäude sind einige
Aspekte zu berücksichtigen. Diese Checkliste fasst die wichtigen Kriterien und Schritte zusammen, sodass sie als Leitfaden dienen kann.