Ratgeber Wärmepumpe

Damit eine Wärmepumpe als umweltfreundlich bezeichnet werden kann, muss sie einen möglichst tiefen Stromverbrauch aufweisen und mit Ökostrom betrieben werden. Der Stromverbrauch der Wärmepumpe ist tief, wenn der Gebäude-Wärmedämmstandard hoch ist, zusätzlich Sonnenenergie und/oder Holz genutzt werden und hocheffiziente Geräte mit aufeinander abgestimmten Komponenten zum Einsatz kommen.

Wärmepumpenanlagen sind in Planung und Ausführung anspruchsvoller als Gas- und Ölfeuerungen. Eine nicht gut dimensionierte, falsch ausgelegte und schlecht eingestellte Wärmepumpenanlage kann teuer und ökologisch unsinnig werden. Eine gute Beratung ist deshalb unerlässlich. Vor allem bei größeren Objekten sollte eine unabhängige, zertifizierte Fachperson beigezogen werden.

Eine Wärmepumpe sollte vorausschauend geplant werden. So sollte gründlich überlegt werden ob in den kommenden Monaten oder Jahre weitere Maßnahmen zur Dämmung des Hauses geplant werden. Dies meidet dass die Wärmepumpe mittel- oder langfristig überdimensioniert ist und zu viel Energie verbraucht.

Mit der eigenen Photovoltaikanlage kann der für den Betrieb der Wärmepumpe benötigte Strom weit gehend selber produziert werden. Die Wärmepumpen-Energiebilanz beträgt damit übers ganze Jahr betrachtet im Idealfall 0 kWh.

Eine Wärmepumpe ist effizient und umweltfreundlich, wenn folgende Potentiale auf das konkrete Bauvorhaben abgestimmt sind und best möglichst kombiniert und ausgeschöpft werden:

Hoher Gebäude-Standard

Die Gebäudehülle soll hoch wärmegedämmt sein. Idealerweise verfügt das Gebäude zusätzlich über eine Komfortlüftung.
Prinzipiell gilt: zuerst in die Wärmedämmung des Gebäudes investieren und erst dann, wenn der Wärmebedarf optimiert ist, in eine dafür geeignete Heizung oder in Sonnenkollektoren etc. investieren.

Nutzung von Sonnenenergie

• Solarthermie: (teilweise) Produktion des Warmwassers bzw. Heizungsunterstützung.

• Photovoltaik: Produktion von elektrischer Energie. Im Idealfall beträgt die Wärmepumpen-Energiebilanz übers ganze Jahr betrachtet 0 kWh.

Holz als Ergänzung

Ein Cheminéeofen für die rasche Temperaturanhebung kann eine sinnvolle Ergänzung zur Wärmepumpe sein.

Checkliste zu Vorabklärungen

• Habe oder erhalte ich ein Wärmeabgabesystem mit tiefer Vorlauftemperatur wie Fussbodenheizung oder in bestehenden Gebäuden Niedertemperatur-Radiatoren bzw. eine starke Absenkung der benötigten Vorlauftemperatur durch Wärmedämmung? Wenn nein: kommt eine Wärmepumpen mit Drehzahlregelung in Frage? Sie erreichen eine bessere Anpassung der Wärmeleistung an den effektiven Bedarf, haben weniger Ein-/Ausschalt-Zyklen und eine bessere Ausnützung der Wärmetauscher. Daraus resultiert eine höhere JAZ bei gleichem COP (der bei voller Leistung gemessen wird). Ein höherer Preis für die Drehzahlregelung lohnt sich also in der Regel. Diese Wärmepumpen werden auch als «modulierende» oder «Inverter-Wärmepumpen» bezeichnet und werden bei Aussenluft-Wärmepumpen mehr und mehr eingesetzt, nicht zuletzt auch wegen des bei Teillast tieferen Geräuschpegels der Luftumwälzung. Oder kommt eine etwas teurere und weniger effiziente «Sanierungs-Wärmepumpe» in Frage, welche Heiztemperaturen bis über 60°C liefern kann? Oder eine «bivalente» Anlage, d.h. eine Anlage mit zusätzlichem Heizkessel für die kalten Tage? Dies ist jedoch meist nur in grösseren, bestehenden Bauten sinnvoll und erfordert besondere Abklärungen zur geeigneten Wärmepumpen-Heizleistung.
• Welche Wärmequelle ist nutzbar: Wasser, Sole, Luft? Am effizientesten, jedoch für Luxemburg nicht planbar, sind Wasser/Wasser-Wärmepumpen, welche Grund-, Fluss- oder Seewasser als Wärmequelle nutzen. In Luxemburg darf Grundwasser nicht angezapft werden. In den meisten Fällen kann auch nicht auf Fliess- und Seegewässer zurückgegriffen werden. Die Wärmequelle Außenluft wird interessant bei hohem Anteil Wärme für Warmwasser (ganzjährig!) und mit drehzahlgeregelten und geräuschoptimierten («stadtverträglichen», siehe unten) Wärmepumpen.
• Welche Heizleistung benötigt meine Anlage? Beim Neubau muss sie der Architekt berechnen (lassen) und ist sie den Unterlagen für die Baueingabe zu entnehmen. Bei bestehenden, älteren Bauten kann sie aus dem Energieverbrauch in der Vergangenheit abgeschätzt werden (1’000 Liter Öl haben einen Heizwert von etwa 10'000 kWh). Die richtige Heizleistung ist entscheidend für die Wahl der richtigen Wärmepumpe: Zu klein bedeutet frieren oder teure Zusatzheizung. Eine überdimensionierte Wärmepumpe führt dagegen zu höheren Anschaffungskosten und einem höheren Verbrauch bzw. ungenügender Effizienz.

Checkliste zu Planung und Ausführung

Bezüglich den Anschaffungskosten informieren Sie sich über staatliche und kommunale Prämien bei:

- https://www.myenergy.lu/de/cleverwunnen

- https://www.oekotopten.lu/private/products/subsidy...

- https://aides.klima-agence.lu/?lng=de (Simulation zur Beihilfe der Klima-Agence)

• Angebote durch eine Fachperson einholen lassen, mit den jeweils gleichen Anforderungen, damit sie vergleichbar sind. Offerten durch Fachperson beurteilen lassen, insbesondere auch die Dimensionierung der Heizleistung.
• Zusammenstellen der für das Einholen von Offerten wichtigsten Anforderungen:
  • Wärmequelle, die in Frage kommt bzw. gewünscht ist (Luft, Sole, Wasser).
  • Wärmeabgabesystem (Fussbodenheizung, in bestehenden Bauten evtl. Radiatoren, Auslegungstemperatur).
  • Wärmeleistungsbedarf (Neubau: Berechnung durch Architekt, Altbau: Abschätzung anhand des bisherigen Brennstoffverbrauchs).
  • Warmwasserversorgung unbedingt in die Wärmepumpen-Anlage integrieren! Es wäre unsinnig, einen Elektroboiler neben die Wärmepumpe zu stellen.
  • Effiziente Wärmepumpe gemäss den Kriterien von Oekotopten.lu anfordern.
  • Im städtischen Umfeld die Anforderungen für stadtverträgliche Luft-Wasser-Wärmepumpen wählen.
  • Einfache Messinstrumente zur Erfolgskontrolle anschaffen: separater Stromzähler, idealerweise auch Wärmezähler .
  • Leistungsgarantie zum Angebot fordern.
• Auslegung: Die korrekte Auslegung einer Wärmepumpe ist schwieriger als für eine Öl- oder Gasheizung, da die Wärmepumpe viel sensibler auf Fehlplanungen reagiert. Allgemein zu beachten ist, dass eine Wärmepumpe im Sanierungsfall oft höhere Vorlauftemperaturen benötigt. Eine ausreichend hohe Vorlauftemperatur im Winter soll garantiert werden können. Es gibt Wärmepumpen, die nicht in der Lage sind bei tiefen Aussentemperaturen 55°C Vorlauf zu erreichen. Diese Geräte sind auch nicht für die Warmwasser-Erwärmung zu empfehlen.
• Mit Anbieter und Fachperson eine Garantie für die Jahresarbeitszahl vertraglich festhalten. Kontrollen sind durch die eingebauten Messinstrumente möglich.
• Bau der Anlage, Einregulierung, Einstellungen (auch Warmwasser) und insbesondere die Abnahme durch Fachperson überwachen lassen. Ein Abnahmeprotokoll mit Mängelliste erstellen und unterzeichnen lassen.

Tech-Wegweiser

Was ist eine Wärmepumpe?

Wärmepumpen sind Maschinen, welche «kalte Wärme» von tiefer Temperatur (von Wärmequellen wie Umgebungsluft oder Erdreich) auf eine höhere, zum Heizen und Erwärmen von Warmwasser brauchbare Temperatur «pumpen». Dazu benötigt der Kompressor der Wärmepumpe elektrische Energie – allerdings macht diese dank dem «Wärmepumpen-Prinzip» nur rund einen Viertel der gelieferten Heizenergie aus. Dieses Verhältnis zwischen Heizenergie und elektrischer Energie heisst Jahresarbeitzahl JAZ, jenes zwischen Heizleistung und elektrischer Leistungsaufnahme Leistungszahl (Coefficient of Performance COP). Die Leistungszahl ist das wichtigste energetische Qualitätsmerkmal einer Wärmepumpe. Für die jährlichen Stromkosten ist allerdings die Planungs- und Ausführungs-Qualität der Gesamtanlage ebenso wichtig, denn erst die durchschnittliche Leistungszahl der ganzen Anlage über ein Jahr (Jahresarbeitszahl JAZ) bestimmt den Energieverbrauch und damit die Stromkosten. Wärmepumpen arbeiten umso besser, je kleiner die zu überwindende Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Heiztemperatur ist.

Unterschied von COP und JAZ

Der COP ist der sogenannte «Coefficient of Performance» oder die «Leistungszahl» und ist ein Maß für die Effizienz der Geräts, also der Wärmepumpe. Er gibt das Verhältnis zwischen Heizleistung und aufgenommener elektrischer Leistung der Wärmepumpe bei einem bestimmten Betriebspunkt an. Ein COP von beispielsweise 5 bei B0/W35 bedeutet, dass bei einer Sole-Temperatur von 0°C (B0) und einer Nutztemperatur von 35°C (W35, Heizung oder Warmwasser) das 5-fache der eingesetzten elektrischen Leistung als nutzbare Wärmeleistung zur Verfügung steht. Der Zugewinn stammt aus der entzogenen Umgebungswärme.

Die JAZ ist die sogenannte «Jahresarbeitszahl». Auch sie ist ein Maß für die Energieeffizienz, jedoch nicht wie der COP für das Gerät, sondern für das Gesamtsystem über ein ganzes Jahr betrachtet. Sie gibt also das Verhältnis zwischen produzierter Heizenergie und aufgenommener elektrischer Energie über ein ganzes Jahr an. Eine hohe JAZ, und damit eine hohe Effizienz, erfordert eine optimierte Dimensionierung der Gesamtanlage, da die Vorlauftemperaturen und die Wärmequellentemperatur einen entscheidenden Einfluss auf die Effizienz haben. Die JAZ wird aber auch vom Benutzerverhalten der BewohnerInnen und den klimatischen Bedingungen stark beeinflusst. Eine genaue Vorhersage der Jahresarbeitszahl und damit der Stromrechnung ist somit eine nicht einfach.

Anforderungen an das Heizsystem

Ein Niedertemperatur-Wärmeabgabesystem ist deshalb eine wichtige Voraussetzung für eine gute Jahresarbeitszahl und dadurch eine effiziente Wärmepumpenanlage. Eine Fußbodenheizung eignet sich für den Einsatz einer Wärmepumpe im Normalfall sehr gut, während Radiatoren oft hohe Vorlauftemperaturen bedingen. Wird nur das Heizsystem ersetzt, müssen deshalb die Heizflächen oft vergrößert werden. Bei Gesamtsanierungen von Gebäuden reicht das bestehende Heizsystem hingegen meist aus, denn das Heiztemperatur-Niveau sinkt nach Wärmedämmungsmassnahmen an der Gebäudehülle auf für Wärmepumpen vertretbare Werte.

Wärmequellen

Umgebungsluft als Wärmequelle ist überall verfügbar und kostengünstig, bringt aber im Vergleich zu Sole und Wasser als Wärmequelle tiefere COP (Coefficient of Performance) bei tiefen Außentemperaturen. Auch bringt die erforderliche große Luftumwälzung oftmals Geräuschprobleme. Bei gemäßigtem Klima und hohem Anteil Warmwasser-Energiebedarf (ganzjährig!) und mit drehzahlgeregelten Kompressoren können Jahresarbeitszahlen (JAZ) resultieren, die an jene von Erdsondenanlagen herankommen. Teurer sind Erdsonden, die > 15 Meter tief ins Erdreich gebohrt werden, sie liefern aber das ganze Jahr annähernd konstante Wärmequellentemperaturen von bis 9°C und haben damit auch im kalten Winter eine gute Effizienz. Eine geologische Vorabklärung ist notwendig (beim Gemeindebauamt anfragen). Zunehmend muss auch eine allfällige Beeinträchtigung von benachbarten Erdsonden im Bewilligungsverfahren geklärt werden.

Eine normale Wärmepumpe funktioniert dennoch auch gut mit klassischen Heizkörper. Ein Austausch muss daher nicht unbedingt sein. Bevor man das tun will, einfach bei niedrigen Vorlauftemperaturen testen, ob es wirklich sein muss.

Wärmepumpen mit Drehzahlregelung

Sie erreichen eine bessere Anpassung der Wärmeleistung an den effektiven Bedarf, haben weniger Ein-/Ausschalt-Zyklen und eine bessere Ausnützung der Wärmetauscher. Daraus resultiert eine höhere JAZ bei gleichem COP (der bei voller Leistung gemessen wird). Ein höherer Preis für die Drehzahlregelung lohnt sich also in der Regel. Diese Wärmepumpen werden auch als «modulierende» oder «Inverter-Wärmepumpen» bezeichnet und werden bei Aussenluft-Wärmepumpen mehr und mehr eingesetzt, nicht zuletzt auch wegen des bei Teillast tieferen Geräuschpegels der Luftumwälzung.

Geräusch

Innen: Ist die Wärmepumpe innen aufgestellt (z.B. in einem Raum im Untergeschoss), ist ein «Schallleistungspegel innen» von 50 bis 60 dB(A) gemessen nach EN 12102 in der Regel problemlos, da Entkopplungsmassnahmen der Geräte bzw. Installation gegen Schallübertragung auf den Baukörper (Körperschall) dienen.

Aussen: Aussen aufgestellte Luft-Wärmepumpen können in Wohngebieten, insbesondere im städtischen Umfeld, bei einem «Schallleistungspegel aussen» von 50 und mehr dB(A) zu (Nachbarschafts-)Problemen führen. Die Aufstellung der Geräte sowie evtl. Abschirmungsmassnahmen müssen sorgfältig geplant werden. Erlaubt sind daher laut Gesetz auch nur ein Geräuschpegel von maximal 40 dB

Kältemittel

Künstliche Kältemittel wie R134A, R407C, R404A, R410A wirken sich im Falle eines Lecks negativ auf das Klima aus. Sie besitzen ein Treibhauspotential, das 2000-5000 mal grösser ist als das von CO₂. Natürliche Kältemittel wie Propan (R290) und CO₂ (R744) sind in dieser Hinsicht wesentlich besser, sind aber nur sehr begrenzt am Markt erhältlich.

Alternative!

Als erschwingbare Alternative sei noch die Flächenkollektoren / Erdkollektoren erwähnt. Sie bestehen aus flexiblen Rohren, die bis 1,50 m Tiefe in unversiegelten Grundstücksflächen verlegt werden. Eine spezielle Erlaubniss beim Wasserwirtschaftsamt ist daher nicht nötig. In den verlegten Rohren zirkuliert die „Sole“ – ein Mix aus Wasser und Frostschutz. Die benötigte Kollektorfläche hängt in erster Linie von der Heizleistung der Wärmepumpe ab.

Förderprogramme

Schauen Sie unter https://www.myenergy.lu/fr/cleverhetzen

Normen und Labels.

• EN 14511: Luftkonditionierer, Flüssigkeitskühlsätze und Wärmepumpen mit elektrisch angetriebenen Verdichtern; Begriffe, Prüfbedingungen, Prüfverfahren und Anforderungen.
• EN 14825: Luftkonditionierer, Flüssigkeitskühlsätze und Wärmepumpen mit elektrisch angetriebenen Verdichtern zur Raumbeheizung und -kühlung - Prüfung und Leistungsbemessung unter Teillastbedingungen und Berechnung der saisonalen Arbeitszahl
• EN 12102: Klimageräte, Flüssigkeitskühlsätze, Wärmepumpen und Entfeuchter mit elektrisch angetriebenen Verdichtern zur Raumbeheizung und -kühlung - Messung der Luftschallemissionen - Bestimmung des Schallleistungspegels.

Organisationen

• EHPA European Heat Pump Association, Brüssel

Info für Hersteller und Anbieter

Bitte melden Sie uns zusätzliche Geräte, welche die Topten-Kriterien erfüllen: https://www.oekotopten.lu/site/contact

INFOPLUS

Replay der Online-Konferenz: Wärmepumpen in bestehenden Wohngebäuden finden Sie hier

- Simulator der "Klima-Agence" zur Beihilfe: https://aides.klima-agence.lu/?lng=de