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05.10.2020
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Effizienter als gedacht: Wärmepumpe auch im Altbau zuverlässig

Gebäudealter spielt keine Rolle, energetisches Niveau schon

Elektrische Wärmepumpen sind im Neubau inzwischen die Nummer 1 bei der Heizung. Doch auch im Altbau funktionieren die Wärmeerzeuger zuverlässig und ökologisch vorteilhaft. Zu diesem Ergebnis kommt ein Forschungsprojekt des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE. Untersucht wurden insgesamt 56 bestehende Gebäude mit Luftwärmepumpen und Erdwärmepumpen.

Erdwärmebohrung im AltbauBild größer anzeigen
Auch im Altbau arbeiten Luftwärmepumpen und Erdwärmepumpen effizient und klimafreundlichFoto: Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e.V.

Fast jeder zweite Neubau heizt inzwischen mit einer Wärmepumpe. Klar ist: In neuen Häusern sorgen sie effizient und damit ökologisch für Wärme. Ob sie aber auch in älteren Häusern genügend Wärme liefern und Kohlendioxid-Emissionen einsparen, dazu gab es lange keine systematisch ermittelten Erkenntnisse.

Forschungsprojekt für Wärmepumpe im Altbau - nur selten Störungen
Die Wärmepumpen im ISE-Forschungsprojekt lieferten die gewünschte Wärme zuverlässig, es gab kaum Betriebsstörungen - das ist das positive Ergebnis. Offensichtliche Fehler bei der Installation oder Parametrierung der Regler traten im Vergleich zu früheren Feldtests deutlich seltener auf. Dies ist auch auf den Zuwachs von Know-how bei Herstellern und Installateuren in den letzten zehn bis 15 Jahren zurückzuführen. Verbesserungspotenzial gibt es dennoch: etwa durch weitere Qualitätssicherungsmaßnahmen bei Installation und Betrieb, unterstützt durch Möglichkeiten der Digitalisierung.

Auch im Altbau sind Wärmepumpen klimafreundlich
Klimafreundlicher als fossile Heizungen sind die untersuchten Wärmepumpen auch. Im Jahr 2018 lagen die auf Basis der Messungen errechneten Kohlendioxid-Emissionen der vermessenen Außenluft-Wärmepumpen um 19 bis 47 Prozent niedriger als dies bei Wärmeversorgung der gleichen Gebäude mit Gas-Brennwertheizungen der Fall gewesen wäre. Bei den Erdreich-Wärmepumpen lagen die entsprechenden Werte sogar bei 39 bis 57 Prozent. Wird zusätzlich Solarstrom für die Wärmepumpe genutzt, lassen sich die CO2-Kennwerte weiter verbessern, so dass die CO2-Emissionen weiter sinken werden.

Jahresarbeitszahlen bis 4,7, Heizkreistemperaturen geringer als erwartet
Das Fraunhofer ISE konnte 41 Wärmepumpen mit gleichem Auswertzeitraum und einheitlicher Bilanzgrenze auswerten. Für den Zeitraum Juli 2018 bis Juni 2019 hat das Institut 29 Außenluft-Wärmepumpen zur Raumheizung und Trinkwassererwärmung analysiert. Die Anlagen erreichten Jahresarbeitszahlen (JAZ) von 2,5 bis 3,8. Der Mittelwert lag bei 3,1. Zwei Ausreißer mit besonders guten JAZ wurden bei der Berechnung nicht berücksichtigt.

Bei den zwölf Erdreich-Wärmepumpen ermittelten die Forscherinnen und Forscher JAZ zwischen 3,3 und 4,7 bei einem Mittelwert von 4,1. Bei den Erdwärmepumpen wurde ein negativer Ausreißer nicht berücksichtigt.

Die maximal zur Raumheizung erforderlichen Vorlauftemperaturen lagen für die 27 Außenluft-Wärmepumpen im Mittel bei knapp 44 Grad Celsius, bei den elf Erdreich-Wärmepumpen waren es etwas über 45 Grad Celsius (jeweils ohne Ausreißer). Im Bereich der Altbauten werden oft die erforderlichen Heizkreistemperaturen im Normauslegungspunkt diskutiert, also die Heizkreistemperaturen bei sehr geringen Außentemperaturen um minus zwölf bis minus 16 Grad Celsius. So bitterkalte Tage gibt es jedoch nur sehr selten. Ausschlaggebend für die Effizienz sind daher vor allem die erforderlichen Temperaturen, wenn am meisten geheizt wird, also bei Temperaturen knapp über null Grad Celsius. Die seltenen Extreme fallen daher in der Jahresbilanz kaum ins Gewicht.

Elektroheizstäbe waren nur selten in Betrieb
Der Energieverbrauch der Elektroheizstäbe, die bei besonders kalten Temperaturen die Wärmepumpe unterstützen, spielen bei den vermessenen Anlagen eine untergeordnete Rolle. Bezogen auf alle mit Elektroheizstab ausgestatteten Außenluft-Wärmepumpen (24 von 29) betrug der Anteil der Heizstabsarbeit 1,9 Prozent. Ein relevanter Heizstabbetrieb wurde lediglich infolge falscher Parametrierung, bei Defekten oder infolge von Legionellenvermeidung gemessen. Bei den Erdreich-Wärmepumpen nahmen nur zwei von zwölf Anlagen die Heizstäbe überhaupt in Betrieb.

Individuelle Bedingungen entscheiden über Einsatz von Wärmepumpe im Altbau
Dennoch: Die Nutzung von Wärmepumpen im Altbau ist kein Selbstläufer. Ein erfolgreicher Betrieb hängt nicht nur von der Qualität und Effizienz der Wärmepumpe ab, sondern vor allem auch von äußeren Faktoren: Dazu gehört vor allem das energetische Niveau des Gebäudes und das installierte Wärmeübergabesystem. Das Alter des Gebäudes ist nach den im Projekt erhobenen Daten nicht relevant. Auch ein Umstieg auf Flächenheizsysteme ist nicht zwangsläufig erforderlich, da die Ergebnisse zeigen, dass auch Heizkörper mit vergleichsweise geringen Temperaturen betrieben wurden. Auf dem Markt werden inzwischen Heizkörper angeboten, die bei gleichem Platzbedarf wesentlich geringere Heizkreistemperaturen benötigen. Der Gesamterfolg hängt von einer guten Planung und sorgfältigen Installation ab.

Details zum Forschungsprojekt:
Die im Projekt untersuchten Häuser sind zwischen 15 und 170 Jahre alt. Die vor der ersten Wärmeschutzverordnung 1979 errichteten Gebäude wurden in unterschiedlichem Ausmaß saniert, während die eher seltenen Sanierungsmaßnahmen bei den jüngeren Gebäuden kaum Einfluss auf die energetische Qualität der Gebäudehülle hatten. Der witterungsbereinigte spezifische Heizwärmeverbrauch aller Gebäude reicht von 50 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr (kWh/m²*a) bis 250 kWh/m²*a.

Weiterlesen: Wärmepumpe im Altbau – funktioniert das? Expertentipps zu Grundlagen, Effizienz und möglichen Varianten

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Quelle: Fraunhofer ISE
 
 

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