Die Gaspreise gehen seit einiger Zeit durch die Decke. Dies war durchaus vorhersehbar und jeder Bauherr eines neuen Gebäude tut gut daran, sich für eine Wärmepumpe als Heizung zu entscheiden. Längst ist die Technologie im Neubau der Platzhirsch. Nur wenige haben sich in den letzten Jahren für eine neue Gasheizung entscheiden.
Doch was im Neubau langsam, aber sicher zur Selbstverständlichkeit wird, bleibt im Bestand immer noch weit hinter den Möglichkeiten. Dabei ist der Umstieg auch dort in der Regel ohne großen Umbau des gesamten Heizungssystems möglich. „Die Wärmepumpe kann im Betrieb selbst bei minus 20 Grad Celsius Außentemperatur Vorlauftemperaturen von 65 Grad erzeugen“, erklärt Eric Prager, Produktmanager Sektorenkopplung Wärme beim Systemanbieter Solarwatt, im aktuellen Webinar, das die Redaktion der photovoltaik zusammen mit dem Dresdner Anbieter und dem Hersteller von Wärmelösungen, Stiebel Eltron, durchgeführt hat.
Er hat dies anhand eines konkreten Beispiels gezeigt. In einem großen Haus mit einer Nutzfläche von immerhin 360 Quadratmetern im Süden Brandenburgs haben die Projektierer und Handwerker von Solarwatt die alte Ölheizung gegen eine Wärmepumpe ausgetauscht. Auf einem großen Teil der Dächer haben sie Solarmodule montiert. „Nur das Dach auf dem Haupthaus war aufgrund der zu großen Sparrenabstände nicht geeignet“, erinnert sich Eric Prager.
Verrohrung kurz halten
Die Luft-Wasser- Monoblock-Wärmepumpe von Stiebel Eltron steht in der Einfahrt. Der Aufstellort solcher Außeneinheiten ist durchaus wichtig. Es ist nicht allzu relevant, auf welcher Hausseite die Außeneinheit steht – Nord, Süd, Ost oder West. „Grundsätzlich kann die Wärmepumpe aufgestellt werden, wo Platz ist und sie am wenigsten stört“, erklärt Malte Vahlenkamp, Leiter Produktmanagement Regelungstechnik bei Stiebel Eltron.
Wenn es die Gegebenheiten zulassen, kann die Außeneinheit entsprechend dem Heizverhalten aufgestellt werden. „Wenn die Bewohner des Gebäudes morgens viel heizen möchten, ist es sinnvoll, dass die Wärmepumpe morgens in der Sonne steht“, sagt Malte Vahlenkamp mit Blick auf die Effizienz. Denn dann bekommt die Wärmepumpe wärmere Luft als Quelle für die Umweltwärme und braucht nicht so viel Energie, um die Vorlauftemperatur für das Heizsystem zu erreichen.
Doch selbst dies bringt nicht allzu große Vorteile. „Eine kurze Verrohrung ist wichtiger“, betont Vahlenkamp. Die Außeneinheit sollte so nah wie möglich am Pufferspeicher oder am Innenteil stehen, dass nicht die Rohrlängen durch das gesamte Gebäude verlegt werden müssen.
Vorlauftemperatur absenken
Im Falle des Gebäudes, das Eric Prager als Beispiel gezeigt hat, steht ein Integralspeicher dort, wo einst der Ölkessel untergebracht war. „Dieser beinhaltet sowohl einen großer Warmwasserspeicher mit 270 Litern Speichervolumen, der problemlos reicht, um sechs Bewohner mit Warmwasser zu versorgen, als auch einen kleinen Pufferspeicher, der als hydraulische Trennung genutzt wird“, erklärt Prager.
Bei der Planung hat sich herausgestellt, dass die Heizkörper überdimensioniert waren. Eigentlich schafft die Wärmepumpe bei minus 20 Grad Celsius durchaus die Vorlauftemperaturen. Doch durch die überdimensionierten Heizkörper könnte die Vorlauftemperatur auch auf 55 bis 60 Grad Celsius abgesenkt werden. „Dann muss auch nicht zwingend vorher gedämmt werden, bevor die Wärmepumpe eingebaut wird“, weiß Eric Prager.
Wirtschaftlichkeit am Beispiel gezeigt
Hier zeigt sich schon der erste Punkt, der bei der Auslegung einer Wärmepumpenheizung zu beachten ist. „Uns ist es immer ganz wichtig, vor der Auslegung das Heizverhalten unserer Kunden zu analysieren“, erklärt Prager. Im Erstgespräch fragen die Planer ab, wie groß die Heizkörper sind, ob eine Zusatzheizung vorhanden ist und welche Räume überhaupt geheizt werden. Sie betrachten dabei auch, wie viel Wärme zur Verfügung steht und wie das Warmwasser bereitet wird. Wichtig bei der Auslegung ist aber vor allem eine Heizlastberechnung, um die Wärmepumpe passend auszulegen.
Denn dann wird die Wärmepumpe wirtschaftlich – umso mehr, wenn sie mit Solarstrom betrieben wird. Wie so etwas aussehen kann, hat Eric Prager anhand eines Einfamilienhauses durchgerechnet. Auf dem Dach und an der Fassade des Bestandsgebäudes wurden Solarmodule mit einer Gesamtleistung von 9,1 Kilowatt installiert. Zusätzlich wurde ein Stromspeicher ins System integriert, der 7,2 Kilowattstunden Strom zwischenlagern kann. Die einstige Gasheizung wurde durch eine Wärmepumpe ersetzt.
Solare Deckung ist wichtig
Die Bewohner haben früher 20.000 Kilowattstunden Gas gebraucht, um das Gebäude zu heizen. Mit der Wärmepumpe konnte der Bedarf auf 5.200 Kilowattstunden Stromverbrauch gesenkt werden. Inklusive Elektroauto und Haushaltsstrom verbraucht die Familie pro Jahr jetzt insgesamt 11.600 Kilowattstunden Strom. Davon liefert die Solaranlage 6.000 Kilowattstunden.
Dieser solare Deckungsanteil von immerhin 42 Prozent ist relevant, da er sich auf die Wirtschaftlichkeit des Systems auswirkt. Gemessen an den Durchschnittspreisen des Bundesverbandes der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) würde die Wärmepumpenheizung Stromkosten von 1.120 Euro pro Jahr generieren. Für die ehemalige Gasheizung würden bei den heutigen Kosten satte 3.600 Euro pro Jahr anfallen. Doch selbst bei kompletter Versorgung der Wärmepumpe mit Netzstrom lägen bei den derzeitigen Preisen die Stromkosten für die Wärmeversorgung bei 1.930 Euro pro Jahr und damit immer noch niedriger als mit Gas.
Trotzdem zeigt sich, dass die Wärmepumpe so ins System eingebunden werden sollte, dass viel Solarstrom genutzt wird. Hier gilt es, möglichst alle Speicherkapazitäten des Gebäudes zu nutzen, um Wärme in Zeiten mit viel Solarangebot zu erzeugen, wenn die Photovoltaik viel Energie liefert. Dann kann man sie später nach Sonnenuntergang abrufen. Diese Speicherkapazitäten sind üppig.
Malte Vahlenkamp hat das exemplarisch anhand des Gebäudes von Stiebel Eltron in Holzminden gezeigt. „Wenn wir die Temperatur im 400 Liter großen Pufferspeicher um 25 Grad Celsius erhöhen, entspricht dies einer gespeicherten Energiemenge von 11,5 Kilowattstunden. Die Erwärmung des Warmwasserspeichers mit 200 Litern um zusätzliche zehn Grad Celsius bringt etwa 3,5 Kilowattstunden. Den größten Anteil hat aber das Gebäude selbst“, beschriebt Malte Vahlenkamp. „Wenn man es um nur zwei Grad Celsius höher als normal erhitzt, kann man damit 35 Kilowattstunden Wärmeenergie zwischenspeichern.“
Foto: Marcus Pietrek/Stiebel Eltron
Wetterprognosen integriert
Insgesamt sind dies 51 Kilowattstunden an Wärme, die täglich zwischengespeichert werden können. „Wenn wir mit einem COP von 4 rechnen, sind das schon 12,7 Kilowattstunden elektrisch, die man statt im Batteriespeicher direkt im Gebäude speichern kann“, rechnet Vahlenkamp vor. Der COP ist dabei der Quotient aus abgegebener Wärmeenergie und eingesetzter elektrischer Energie. Bei einem COP von 4 wird also eine Kilowattstunde Strom eingesetzt, um vier Kilowattstunden thermische Energie zu erzeugen.
Ein zweiter wichtiger Punkt ist die passende Steuerung der Wärmepumpe. Hier arbeitet Stiebel Eltron auch mit Wetterprognosen, um ein Maximum an Solarstrom ins Wärmesystem zu bringen. Zudem ist dies entscheidend, um die notwendige Heizenergie zu prognostizieren, sodass die Temperatur im Gebäude in Abhängigkeit von den Außentemperaturen und der prognostizierten Solarstrahlung konstant bleibt.
Das komplette Webinar können Sie nachschauen unter:
