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Welche Wärmepumpe brauche ich ?


Das ist ein heikles Thema, hängt das doch wesentlich von der Isolation des Gebäudes und der zu beheizenden Wohnfläche ab. Besteht eine Heizungsanlage mit fossilen Brennstoffen, dann ist der Energiebedarf - d.h. der Energieinhalt aus dem Brennstoff im Jahresverbrauch - bekannt und daraus zu ermitteln. Dies gilt für Holz, Heizöl oder Gas. Dieser Energiebedarf muss auch von einer Wärmepumpe bereit gestellt werden. 

Werden z,B. 2000 ltr. Heizöl im Jahr benötigt, dann ergeben sich daraus 2000 x 11,8 kW = 23'600 kW.  Von diesem Wert ist der Konvektionsverlust über den Kamin von 10 - 15% abzuziehen, da die Wärmepumpe keinen Konvektionsverlust besitzt. Diese dann resultierende Leistung verteilt sich im Betrieb einer Wärmepumpe auf ca. 1900 bis max. 2100 Betriebsstunden im Jahr. Das bedeutet: 23'600 - 15% = 20'600 : 2100 = 9,8 kW/h.

9,8 kW/h ist dem Energieverlust des Hauses in etwa gleich zu setzen, da dieser von der Wärmepumpe zu ersetzen ist.  Wobei diese Leistung insbesondere von einer Wärmepumpe auch bei einer Außentemperatur von z.B. -14°C und einer Wassertemperatur bis 70°C zu ersetzen ist und dies ohne eine direkte Elektrische Zusatzheizung. (Back-up) 

Möchte man wissen, wie hoch der Wärmeverlust pro m² der Wohnfläche ist, teilt man diesen Wert durch die m² Wohnfläche, z.B. 9,8 kW/h = 9800 Watt/h dividiert durch z.B. 140 m² = 70 Watt Wärmeverlust pro m² Wohnfläche pro Jahr. Dies würde auch dem Wärmeverlust aus einem Energieausweis entsprechen.

Den Wert von 70 Watt kann man durch Isolierungsmaßnahmen verbessern und damit den Energiebedarf deutlich senken.

Ist der Wärmebedarf aus dem Energieausweis bekannt, dann ist das etwas einfacher zu bestimmen. Aber Vorsicht, die Leistungsangaben der Luft-Wasser Wärmepumpen beziehen sich immer auf einen Nennwert (+7°C bezogen auf eine Wasservorlauftemperatur von 35°C = Fußbodenheizung - 20°C Raumtemperatur) und sind nur auskunftsfähig über die Grenzleistung unter den optimalen Betriebsbedingungen, dh. zu warmen Temperaturen, in denen man eine Heizung an sich wenig braucht, allenfalls für die Warmwasser-Erzeugung. 

Der verfügbare Energieinhalt der Luft fällt mit der Temperatur, dass ist physikalisch bedingt und ein Naturgesetz. Naturgesetze haben fixe Werte und sind unabänderlich. Daher geben diese Werte keine Auskunft über die tatsächliche Leistung in den Wintermonaten. Physikalisch verringert sich der verfügbare Energieinhalt der Luft, wie erwähnt, mit der fallenden Temperatur, das heißt auch nichts anders, dass damit sich die verfügbare Heizleistung verringert. 

Ein hoher COP-Wert, also das Verhältnis von aufgewendeter Energie zur erzeugten kalorischen Energie, ist aber immer ein Vorteil und sagt aus, dass auch bei niederen Außentemperaturen auch ein höherer Energiegewinn erfolgt, zB. HRC 70 mit COP 4,6 - 5,6 (dazu gibt es verschiedene Normen) der auch bei sehr niederen Außentemperaturen noch sehr zufriedenstellende Leistungswerte besitzt. 

 Grundsätzlich ist in einem Gebäude nur der Energieverlust zu ersetzen, das kann einem Energieausweis entnommen werden oder in etwas durch die Rückrechnung über den Energiekonsum aus fossilen Brennstoffen. Der Energieverlust wird in Watt/pro m² Wohnfläche/pro Jahr angegeben. Neue und gut isolierte Gebäude haben in der Regel einen Energieverlust von 60-80 Watt pro m² Wohnfläche/pro Jahr. Werte unter diesem Wert (z.B. 20 Watt /m²) bedingen eine Zwangslüftung, da bei Aufenthalt in diesen Räumen ein sinkender Sauerstoffgehalt entsteht und daher wenig gesundheitsfördernd sein würde, vergleichbar mit einer Plastiktüte. 

Bei Gebäuden älterer Bausubstanz mit nachträglicher Isolierung kann man einen Energieverlust von ca. 80 Watt / m² Wohnfläche annehmen, der zu ersetzen wäre. In der Regel ist man mit diesem Wert immer auf einer guten Seite. Ermittelt man für eine Wohnfläche von 120 m² mit einem Energieverlust von 80 Watt / pro m² (120 x 80 = 9600 Watt = 9,6 kW) 9,6 kW, dann sollte dieser Wert ersetzt werden. 

Es bedeutet nichts anders, dass unter den zu erwartenden klimatischen Verhältnissen mit einer durchschnittlichen Außentemperatur von -10°C mindestens der Energieverlust abgesichert werden sollte. Ist mit niederen Temperaturen zu rechnen, den sogenannten kalten klimatischen Verhältnissen, sind als Durchschnittstemperatur -15°C als abzusichern anzusehen. Beispielsweise im schlechtesten Fall bleiben von 9,6 kW Nennleistung dann mitunter nicht einmal 3 kW übrig. Wenn nun den Heizungsbedarf auf 9,6 kW berechnet wurde, dann fehlen einmal überschlägig in den Wintermonaten 7 kW, die mit elektrischer Energie ersetzt werden muss. Dieser Energieaufwand von Primär-Energie aus dem Stromnetz ist daher extrem teuer, wobei die Wärmepumpe, die bei -15°C noch einen kalorischen Energiegewinn von einem Wert von  1:2 (COP= 2,0) verzeichnet deutlich sparsamer. 

Wenn z.B. die Wärmepumpe bei -10°C Luftemperatur noch eine Leistung von 4 kW besitzt, dann erzeugt sie immer noch aus 2 kW Primärenergie 2 kW kalorische Energie = 4 kW. Eine Zusatzheizung von 2 kW erzeugt 2 kW kalorische Energie und nicht mehr, dies ist der markante Unterschied. 

Viele marktgängigen Fabrikate haben große Leistungsdifferenzen zwischen Nieder- und Hochtemperaturheizungen (Radiatoren), daher sollten bei einer Planung einer Luftwärmepumpe immer die Leistungsunterschiede zwischen 35°C und 55°C/65°C Wassertemperatur für den Vorlauf beachtet werden. Daher ist besonders wichtig auch die Leistungsangaben der verschiedenen Fabrikate bei niederen Temperaturen und die zu erwartenden Wassertemperaturen zu erfragen, wenn diese nicht dokumentiert werden. 

 Sehr oft werden Luft-Wasser Wärmepumpen nach den Leistungsangaben eingesetzt, was dann häufig nicht zu den gewünschten Einsparungen an Energie führt. Das Resultat ist ein Dauerlauf des Kompressors und der elektrischen Zusatzheizung, um den höheren Energiebedarf zu decken. Von Energiesparen kann dabei nicht mehr die Rede sein, nicht zu vergessen der höhere Verschleiß der Wärmepumpe. 

Erfahrungen zeigen wiederholt, dass für einen Energiebedarf von 8 kW eine 8 kW Wärmepumpe empfohlen wird. 8 kW einer Luft-Wärmepumpe bedeutet, dass bei der unteren Grenztemperatur von -10°C bei den meisten marktgängigen Fabrikaten kaum oder kein kalorischer Energiegewinn mehr vorhanden ist und die Wärmepumpe im Dauerlauf einen Energieverbrauch aufweist dem kein Gewinn gegen übersteht. Die nötige Energie wird dann nur noch über die direkte Zusatzheizung von meist 6 kW erzeugt, was in der Jahres-Stromabrechnung einen übermäßigen Stromverbrauch ausweist. Das wäre mit einer Wärmepumpe, die die nötige Leistungsreserve besitzt, nicht passiert. 

Die AUER - Hochtemperatur - Wärmepumpe HRC 70 ersetzt Gas- Öl- oder Holzkessel mit Heizkörpern (Radiatoren) 

Die Typenreihe der HRC 70 arbeitet schon seit 2010 mit Hochdruck-Kompressoren und einem umweltneutralen Kältemittel, welche die Grundlagen für bessere Leistungsdaten und Wirkungsgrad in den Wintermonaten sind. Es ist eine seit über 10 Jahren ausgereifte Technik.

Das bedeutet das in den Kälteperioden mehr Leistung der Wärmepumpe ohne eine teure Zusatzheizung zur Verfügung steht. Das bedeutet aber nicht, dass sich damit die geltenden physikalischen Umweltbedingungen verändern. 

Wenn die Konstruktion der Wärmepumpe leistungsfähigere Kompressoren und einem grünen Kältemittel R 290 (Gas) verwendet, dann ist die Energieausbeute um ein deutliches Mass besser. Daran haben die Ingenieure bereits schon im Jahr 2010 bei der Entwicklung der HRC 70 gearbeitet und ein beachtliches Ergebnis zustande gebracht. Mindestens 70°C Wassertemperatur und das noch bei einer Aussentemperatur von -20°C ist eine große Ausnahme des Marktangebotes. Die HRC 70 von AUER gibt es schon seit 2010 in dieser Technik und Konstruktion mit diesem umweltneutralen Kältemittel. Auf die Verwendung des Fluridgemisches, wie R 410a wurde bereits seinerzeit verzichtet. Erst heute 2020 wird zaghaft bei einigen Fabrikaten ein sogenanntes grünes Kältemittel, wie das bei AUER verwendete R 290 (Propangemsch) eingesetzt, da die Fluoride in Stufen ab 2020 verboten werden einzusetzen. Dies betrifft zwar bislang nur große Kaltwassersätze und Kältemaschinen, es folgt aber im Abstand von 5 Jahren auch der Einsatz in kleinen Splitgeräten, wie Kühlschränken und Wärmepumpen. (Sh. auch unseren Beitrag unter das Aus des Kältemittels R 410a) Das heute ersatzweise verfügbare R32 ist im Prinzip auch eine ähnliches Kältemittel wie das R 410a aber auch ein Gemisch fluorgebundenen Kohlenwasserstoffs.

Die HRC 70 ist von einem Institut (EUROVENT bald auch  EHPA) unabhängig überprüft, die wirklich einzige des Marktangebotes in der Energieeffizienzklasse A++ (neue Kennzeichnung A). Die Auswahl der Wärmepumpenleistung sollte daher nach den Parametern der Leistung bei einer Umgebungstemperatur von mindestens -7°C besser -10°C und der nltigen Wassertemperatur erfolgen, damit ist sicher gestellt, dass auch in den Wintermonaten genügend Energie der Wärmepumpe zur Verfügung steht. Dies würde in etwa den durchschnittlichen Wintertemperaturen in Mitteleuropa entsprechen.

Die HRC 70 erspart bei einer Heizkörperanlage bei richtiger Auswahl der Leistung der Wärmepumpe ca. 35 - 45% der Ausgaben gegenüber der Kosten für Heizöl, Gas oder Holz.

Die Ersparnis bei Fußbodenheizungen liegt bei ca. 45-55% der früheren Jahreskosten (niedere Wassertemperatur). Man kann einen bestehenden Heizkessel bei Bedarf parallel betreiben. Bei einem Stromausfall würde auch dieser nicht nützen, da die Umwälzpumpen oder Brenner in diesem Fall ohne Strom nicht arbeiten.