Wärmepumpen-Tandem für den Neubau
Für neue Gebäude sind Wärmepumpen besonders geeignet: Alle Komponenten sind wärmepumpentauglich wählbar. Ein geeigneter Aufstellort kann eingeplant werden. Kosten für herkömmliche Brennstoffversorgung (Öltank, Gasanschluss) sowie Abgasabführung entfallen. Und die Möglichkeit einer sommerlichen Kühlung kann genutzt werden.
Von Ralf Krug
(19. November 2024) Neue Gebäude haben aufgrund der Vorgaben des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) eine niedrige Heizlast (nötige Wärmeleistung im Auslegungszustand). Bei den hier zunächst betrachteten typischen Einfamilienhäusern mit 150 Quadratmetern beheizter Fläche sind es circa 6 kW. Der jährliche Wärmeverbrauch zur Beheizung liegt damit bei rund 9.000 kWh. Bei erhöhter Wärmedämmung reduzieren sich diese Werte noch weiter.
Heizflächen
Viele neue Gebäude werden mit einer – für Wärmepumpen optimalen – Fußbodenheizung ausgestattet. Durch die niedrigen Auslegungstemperaturen (Vorlauf/Rücklauf -meistens 35/28 °C) ergeben sich gemessene Jahresarbeitszahlen deutlich über 4. Aus 1 kWh Strom werden also über 4 kWh Wärme produziert. Aber auch mit Niedertemperatur-Heizkörpern (Auslegung Vor-/Rücklauf -z.B. 50/40 °C) sind akzeptable Jahresarbeitszahlen von mehr als 3 möglich.
Kühlung/Temperierung
Grundsätzlich wird empfohlen, den Bedarf an Kühlung klein zu halten. Starke Sonneneinstrahlung sollte durch geschickte Architektur (etwa nicht zu große Glasflächen oder Verschattung durch Dachüberstände) vermieden werden. Im Falle einer Fußbodenheizung ist es möglich, die Bodenflächen auch zur Kühlung einzusetzen. Allerdings ist die Kühlleistung begrenzt, die Raumtemperatur wird um rund 3 °C reduziert. Daher trifft eher der Begriff „Temperierung“ zu.
Lüftung
Eine ventilatorgestützte Lüftung ist im Neubau üblich. Sie sorgt für hohe Raumluftqualität und vermeidet Feuchteschäden durch mangelhaftes Lüften. Eingesetzt werden können einfache Abluftanlagen, bei denen Abluft aus Bad und WC entnommen wird und Zuluft über spezielle Durchlässe in Fenstern, Rollokästen oder Außenwänden kontrolliert nachströmt. Alternativ sind Zu-/Abluftanlagen mit Wärmerückgewinnung möglich, die allerdings deutlich teurer und wartungsintensiver sind.
Warmwasserbereitung
Der Warmwasserbedarf in Neubauten ist nicht geringer als der in Bestandsgebäuden. Je Person und Jahr werden etwa 500 kWh Wärme zur Warmwasserbereitung gebraucht. Hinzu kommen die Systemverluste (Speicher, Zirkulation). In Summe müssen im Einfamilienhaus jährlich etwa 3.000 kWh Wärme zur Warmwasserbereitung bereitgestellt werden.
Eine dezentrale elektrische Warmwasserbereitung ist örtlich verlustarm und gleichzeitig mit hohen Wärmekosten aufgrund des teuren Energieträgers Strom verbunden. Im Einfamilienhaus ist sie meist keine wirtschaftliche Lösung.
Tandemlösung
Zur beschriebenen Neubausituation passt sehr gut eine Tandemlösung (Abbildung 1): eine Außenluft-Wärmepumpe zum Heizen und Kühlen, eine Abluft-Wärmepumpe zum Lüften und Warmwasserbereiten. Für diese Kombination sprechen Komfort, Wirtschaftlichkeit und praktische Erwägungen.
Außenluft-Wärmepumpe: Heizen und Kühlen
Die Außenluft-Wärmepumpe wird mit einer Heizleistung von circa 6 kW gewählt (bei Außentemperaturen bis -7 °C). Zur Laufzeitverlängerung und Sperr- beziehungsweise Drosselzeitüberbrückung wird sie mit einem Pufferspeicher von 500 Litern kombiniert und mit Wärmepumpentarif betrieben (aktuell unter 20 ct/kWh). Bei der Produktwahl sollte auf hohe Effizienz (ETAs-35 mindestens 200 %), niedrige Geräusche (ERP-Wert maximal 50 dB(A)) und ein natürliches Kältemittel (dadurch 5 Prozentpunkte höhere Förderung) geachtet werden.
In Verbindung mit einer Fußbodenheizung ist eine Kühlung/Temperierung möglich. Dazu werden spezielle Raumthermostate benötigt, die von Heizen auf Kühlen umschalten können.
Abluft-Wärmepumpe: Lüften und Warmwasserbereiten
Abluft-Wärmepumpen zur Warmwasserbereitung haben Antriebsleistungen von circa 500 Watt und machen daraus etwa 2.000 Watt Wärmeleistung. Meistens sind sie mit einem Heizstab von 2.000 Watt ausgestattet, der bei starker Sollwertunterschreitung zusätzlich heizt (je nach Einstellung).
Gewählt wird ein Produkt mit etwa 200 Litern Speichervolumen. Typische Abmessungen sind 60 Zentimeter Durchmesser und 1,60 Meter Höhe. Außerdem sollte das Gerät eine Grundlüftungsfunktion haben, also permanent mit einstellbarer Luftmenge (z.B. 100 m2/h) laufen. Während der Warmwasserbereitung schaltet das Gerät automatisch auf eine erhöhte Luftmenge (z.B. 250 m2/h).
Geeignete Produkte sind Ecodesign ED 180 WL, NIBE MT-WH21, Novelan BW-S19 oder Wolf FHS180. Leider haben NIBE und Novelan noch ein veraltetes Kältemittel. Die meisten Ausführungen sind bodenstehend (Abbildung 2), bei manchen ist auch eine Wandmontage möglich (Abbildung 3).
Das Abluft-Wärmepumpe wird im Verbrauchsschwerpunkt aufgestellt, beispielsweise im Abstellraum oder in einer Technikkammer (1 m2). Ratsam ist der Einbau eines Luftfilters und eines Schalldämpfers (Abbildung 4). Die Warmwasserverteilung sollte möglichst ohne Zirkulation, das heißt mit sternförmigen Stichleitungen erfolgen. Bei einem Rohrinnendurchmesser von zwölf Millimetern sind bis zu zehn Meter Rohrlänge akzeptabel (Wasserinhalt 1,1 Liter). Der Verzicht auf Zirkulation steigert die Effizienz der Warmwasserbereitung deutlich.
Vorteile der Tandemlösung
Die Aufteilung in Außenluft- und Abluft--Wärmepumpe hat viele Vorteile. Es werden vier Funktionen energieeffizient abgedeckt: Heizung, Kühlung, Lüftung, Warmwasser-bereitung.
Die Außenluft-Wärmepumpe kann mit Sondertarif betrieben werden, die damit verbundene Unterbrechbarkeit beziehungsweise Drosselung stört beim Heizen/Kühlen nicht. Es entfällt das uneffektive sommerliche Umschalten von Kühlen auf Warmwasserbereiten, was im Falle der Warmwasserbereitung mittels Außenluft-Wärmepumpe mehrmals täglich nötig wäre.
Die Abluft-Wärmepumpe arbeitet aufgrund der hohen Temperaturen der Wärmequelle sehr effektiv. Sie sorgt zuverlässig für die Entfeuchtung der Sanitärräume nach Duschvorgängen, weil Duschen das Nachheizen des Warmwasserspeichers auslöst. Die Abluft-Wärmepumpe wird mit Normaltarif betrieben. Das ist zwar etwas teuer, dafür aber unterbrechungsfrei.
Mehrfamilienhäuser
Auch hier ist die Tandemlösung möglich und sinnvoll. Die Außenluft-Wärmepumpe erledigt Heizen und gegebenenfalls Kühlen. Lüften und Warmwasserbereitung erfolgen wohnungsweise mit Abluft-Wärmepumpen. Bei Wohnungen mit Wannenbad werden Standspeicher (ca. 200 Liter) eingesetzt, bei Wohnungen mit Duschbad Wandspeicher (ca. 100 Liter).
Vorteilhaft sind die geringen Rohrleitungslängen – außer Heizungsvorlauf/-rücklauf wird nur Kaltwasser in die Wohnungen geführt – und die geringe Zähleranzahl (Wärmezähler, Kaltwasserzähler). Gleichzeitig ist die elektrische Anschlussleistung der Wohnungen gering und die Geräte können wohnungsindividuell eingestellt werden. Die Fortluft wird hier über die Außenwände abgeführt.
- Frank-Michael Baumann: „Ratgeber Wärmepumpe“, Verbraucherzentrale NRW (ISBN: 978-3863361822 | 24,00 Euro)
- www.volkswärmepumpe.info