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Sind Wärmepumpen für alte Gebäude sinnvoll?

Aktualisiert: 8. Apr. 2023

Wärmepumpen sind die häufigste Heizungsart in neuen Gebäuden. Immer häufiger stellt sich auch bei älteren Gebäuden die Frage ob eine Wärmepumpe sinnvoll eingesetzt werden kann. Im folgenden soll die am häufigsten gestellte Frage zu Wärmepumpen in Bestandsanlage beantwortet werden bzw. Anhaltspunkte für eine Einschätzung gegeben werden:


Können Bestandsgebäude mit Wärmepumpen (sinnvoll) beheizt werden?

Als häufigstes Gegenargument wird hier meist die notwendige Systemtemperatur (=auch Vorlauftemperatur) genannt. Diese ist bei Heizkörpern deutlich höher als bei Fußbodenheizungen. Bei Fußbodenheizungen liegt sie in der Regel bei ca. 30 °C, bei Heizkörpern variiert sie zwischen 45 und 70 °C. Temperaturen über 70 °C sind eher die Ausnahme.


Grundsätzlich gibt es Wärmepumpen, die Temperaturen von 100 °C und mehr erzeugen können. Für das Segment der Wohn- und Bürogebäude sind Geräte mit Temperaturen bis 70 °C verbreitet. Technisch sollte es also möglich sein nahezu alle Gebäuden mit einer Wärmepumpe zu beheizen. Insbesondere wenn man beachtet, dass die oben genannten Temperaturen für die Beheizung eines Gebäudes bei der sogenannten Auslegungstemperatur gelten, also bei den niedrigsten Außentemperaturen die in kalten Wintern zu erwarten sind. Die Auslegungstemperaturen liegen im Bereich -10 bis -20 °C, je nach Lage des Gebäudes. Bei höheren Außentemperaturen ist eine geringere Vorlauftemperatur ausreichend. Im folgenden Bild sind die Rücklauftemperaturen von realen Heizungsanlagen in Abhänigkeit der Außentemperatur zu sehen. Je höher die Außentemperatur ist, desto niedriger fällt die Rücklauftemperatur aus. Dies lässt sich in gleicher Form auf die Vorlauftemperatur übertragen.


Quelle: "Abschlussbericht Wärmepumpen im Bestand" (Fraunhofer ISE)

Neben der Frage ob eine Wärmepumpe ein Haus überhaupt beheizen kann, ist aber natürlich auch die Wirtschaftlichkeit ein wichtiger Aspekt. Die ausgeprägte Abhängigkeit der Effizienz einer Wärmepumpe von der Temperaturspreizung zwischen Wärmequelle (=üblicherweise Außenluft) und der Wärmesenke (=Heizkörper bzw. Fussbodenheizung) hat einen signifikanten Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit. Je höher die Temperaturspreizung, desto geringer die Effizienz, der sogenannten COP (=coefficient of performance).

Der COP gibt an wie viel Wärme aus einem Kilowatt Strom erzeugt wird. Je höher dieser Wert, desto weniger Strom benötigt man also um eine gewisse Wärmeenergie zu erzeugen. Entsprechend niedriger fallen die Kosten für den Strombezug aus. Da der COP stark von der Temperaturspreizung abhängt (diese hängt bei Luftwärmepumpen wiederum vor allem von der Außentemperatur ab), ändert er sich über das Jahr gesehen. Da bei der Bewertung der Wirtschaftlichkeit üblicherweise ein Jahr als Zeitraum herangezogen wird, nutzen wir im Weiteren deshalb den Jahresmittelwert des COPs, die sogenannte Jahresarbeitszahl (JAZ). Eine Jahresarbeitszahl von drei besagt z.B., dass für die Erzeugung von 21.000 kWh Wärme eine Strommenge von 7.000 kWh notwendig ist (21.000 kWh / 3 = 7.000 kWh).

Die JAZ wird im Wesentlichen durch den Betrieb der Wärmepumpe bei -5 °C bis +10 °C Außentemperatur bestimmt, da in diesem Bereich die meiste Energie für das Gebäude bereitgestellt werden muss. Besonders niedrige Temperaturen von -10 °C und weniger sind selten und tragen damit auch nur bedingt zur Gesamteffizienz der Anlage bei, wie in folgender Abbildung zu sehen ist.


Quelle: https://www.ikz.de/ikz-archiv/2004/18/0418044.php

Ein wirtschaftlicher Betrieb von Wärmepumpen ist ab einer JAZ von ca. drei möglich. Besonders effiziente Wärmepumpen erreichen Werte von fünf und darüber. Unter welchen Bedingungen wird nun eine JAZ von drei und mehr erreicht? Folgende drei Fälle sind hier zu unterscheiden:

  1. Fußbodenheizung: In der Regel ist bei der Beheizung eines Gebäudes mit Fußbodenheizung eine JAZ von drei oder mehr gut zu erreichen. Dies gilt auch für ungedämmte Gebäude.

  2. Nachträglich gedämmte Gebäude: Hier fällt die notwendige Heizlast, sodass auch hier ein Betrieb mit den bestehenden Heizkörpern üblicherweise eine JAZ von drei oder mehr erlaubt.

  3. Ungedämmte Gebäude mit Heizkörpern: Eine genauere Analyse erfordern Gebäude, die durch Heizkörper beheizt werden und im Wesentlichen noch dem Ursprungszustand entsprechen. Hier hängt es vor allem davon ab wie groß die Heizkörper ausgelegt wurden bzw. auf welche Vorlauftemperatur sie ausgelegt wurden. Eine pauschale Aussage ist hier nicht möglich. Grundsätzlich kann man sagen, dass neuere Gebäude eher für den Einsatz von Wärmepumpen geeignet sind als alte Gebäude.

Praxistipp

Um herauszufinden ob die Systemtemperaturen für den Betrieb einer Wärmepumpe geeignet sind, kann bei der bestehenden Heizung die Vorlauftemperatur auf das niedrigst mögliche Niveau abgesenkt werden. Kann das Gebäude mit den bestehenden Heizkörpern bei einer Außentemperatur von ca. 0 °C und einer Vorlauftemperatur von 45 °C oder weniger gut beheizt werden, ist der Einsatz einer Wärmepumpe gut möglich. Ist dies nicht der Fall kann mit einer Heizlastberechnung und dem (punktuellen) Austausch von Heizkörpern die Systemtemperatur auf das notwendige Niveau abgesenkt werden.



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