Michael Elsner
Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe beansprucht für die Wärmeerzeugung nur etwa 25 Prozent Strom als Antriebsenergie, die restlichen 75 Prozent kommen als Sonnenenergie aus der Luft. Dadurch sind Luft-Wasser-Wärmepumpen überall einsetzbar; es sind weder Brunnen noch Erdbohrungen erforderlich. Außerdem können sie als alleinige Heizung (monovalent) oder bivalent in Verbindung mit einer Brennwertanlage, einer solarthermischen Anlage oder Photovoltaik betrieben werden. Der bivalente Betrieb ist vor allem für das Bauen im Bestand interessant.
Kriterien für die Auslegung
Jedoch kann eine falsche Auslegung der Wärmepumpe dazu führen, dass die erforderliche Heizleistung und die damit verbundene finanzielle Förderung nicht erreicht werden. Um dies zu vermeiden, sind zwei Kriterien wesentlich: Erstens sollten nur Wärmepumpen eingesetzt werden, die alle gesetzlichen Normen erfüllen und durch den TÜV geprüft sind. Noch besser ist das EHPA-Gütesiegel für die europäische Norm. Verlässliche Leistungszahlen sind die Basis für eine optimale Auslegung. Zweitens kommt es auf die genaue Berechnung der Heizlast des Gebäudes nach EN 12831 an. Überschlägig kann der Wärmebedarf anhand des Baujahres und des Gebäudetyps ermittelt werden. Bei der genauen Berechnung der Raumheizlast nach EN 12831 müssen der Transmissions- und der Lüftungswärmebedarf berechnet werden. Außerdem wird ein Zuschlag für die Wiederaufheizung nach dem abgesenkten Heizbetrieb eingerechnet, zum Beispiel während der Nacht.
Wirkungsweise der Inverter-Technologie
Die Leistungsregelung einiger Wärmepumpen kennt nur zwei Zustände: volle Leistung oder keine Leistung. Die Wärmepumpe schaltet sich ein, wenn eine bestimmte Temperatur unterschritten wird, und schaltet ab, wenn diese Temperatur erreicht ist. Diese Art der Leistungsregelung ist sehr ineffizient. Wärmepumpen-Hersteller wie Remko im ostwestfälischen Lage setzten auf die Inverter-Technologie. Der Verdichter der Wärmepumpe ist hier mit einer bedarfsabhängigen Drehzahlregelung ausgestattet. Inverter-Wärmepumpen passen sich dem tatsächlichen Bedarf an. In die Elektronik ist ein Frequenz-Umrichter integriert, der die Drehzahl des Verdichters und des Ventilators bedarfsabhängig verändert. Bei Volllast arbeitet der Verdichter mit höheren Drehzahlen als bei Teillast. Die geringeren Drehzahlen sorgen für eine längere Lebensdauer der Bauteile, verbesserte Leistungszahlen und eine geringere Geräuschentwicklung. Geringere Drehzahlen bedeuten auch geringeren Energieverbrauch (Strom) und längere Laufzeiten.
Geräuscharme Außenmodule
Die Inverter-Wärmepumpe ist ein Splitgerät: Sie besteht aus einem Außenmodul und einem Innenmodul, die über ein Kältemittel-führendes Kupferrohr miteinander verbunden sind. Es werden also keine wasserführenden Rohre von innen nach außen verlegt, deren Frostsicherheit gewährleistet werden müsste. Das Außenmodul besteht nur aus dem Verdichter, dem Verdampfer und dem Expansionsventil. Dadurch ist die Außeneinheit bedeutend kleiner als das Innenmodul. Im Innenmodul befinden sich der Verflüssiger des Kreislaufs und die Anschlüsse für das Heizungsnetz. Das Außenmodul einer Wärmepumpe wird oft als optischer und akustischer Störfaktor betrachtet — häufig völlig unbegründet, denn auch hier ist die TA Lärm einzuhalten. Hersteller von Wärmepumpen können die Geräuschentwicklung ihrer Außenmodule vom TÜV prüfen lassen. Das Prüfzertifikat hilft Planern bei der Entscheidung. Dennoch sind Betriebsgeräusche nicht vollkommen vermeidbar, sollen aber auch niemanden stören. Deshalb ist der maximal wählbare Abstand zwischen Innen- und Außenteil der Wärmepumpe wichtig. Bei Remko sind beispielsweise 75 Meter möglich.
Optimale Standortwahl
Außenmodule dürfen nur an einer tragfähigen Konstruktion oder Wand und nur senkrecht befestigt werden. Der Standort sollte gut belüftet sein. Um die Geräusche zu minimieren, werden die Montage auf Bodenkonsolen mit Schwingungsdämpfern und ein großer Abstand zu schallreflektierenden Wänden empfohlen. Bei der Installation sind Mindestabstände einzuhalten, damit die Luft ungehindert zirkulieren kann. Außerdem ist ausreichend Platz für Montage, Wartung und Reparaturen vorzusehen. Wird das Außenmodul in einer Gegend mit starkem Wind aufgestellt, muss das Gerät vor dem Wind geschützt werden. Bei der Montage sind ebenso Schneegrenzen beziehungsweise die zu erwartende Schneehöhe plus 20 Zentimeter zu beachten, damit ganzjährig ein freies Ansaugen und Ausblasen der Außenluft gewährleistet ist. Das Außenmodul muss grundsätzlich immer auf Schwingungsdämpfer gestellt werden, wodurch eine Vibrationsübertragung auf den Boden oder das Mauerwerk verhindert wird. Mit einer beheizbaren Kondensat-Auffangwanne ist ein Abfließen von Kondensat aus der Wanne gewährleistet. Dabei muss unter Berücksichtigung des Wasserhaushaltsgesetzes sichergestellt werden, dass dieses Kondensatwasser frostfrei abgeführt werden kann, zum Beispiel über Kies oder eine Drainage. Verbleibt unterhalb des Geräts nicht genügend Platz für die Kältemittelleitungen, können aus dem unteren Verkleidungsblech die vorgestanzten Aussparungen entfernt und die Leitungen durch diese Öffnungen geführt werden.
Dipl.-Ing. Michael Elsner ist beim Klima- und Wärmetechnikunternehmen Remko in Lage für Energie und Wärmetechnik zuständig.
Checkliste
Um die Komponenten eines Wärmepumpensystems optimal aufeinander abstimmen zu können, sind folgende Angaben wichtig:
1. Gebäudedaten: Größe, Nutzung, Baujahr und Renovierungsjahr
2. Wärmebedarf: Heizlast (DIN EN 12831), Jahresheizwärmebedarf nach EnEV, Nutzfläche; durchschnittlicher Verbrauch an Brennstoff; Überschlagswerte spezifischer Heizlast; Anlagedaten zu Fußboden- oder Wandheizung, Radiatorheizung und Anzahl der Heizkreise
3. Warmwasserbereitung: mit oder ohne Wärmepumpe, mit elektrischer Zusatzheizung; vorhandener Brauchwasserspeicher, dessen Inhalt und Wärmetauscherfläche; Warmwasserbedarf pro Tag nach normgerechter Trinkwasserberechnung
4. Schwimmbad: Hallen- oder Freibad, ganzjährig genutzt, Maße
5. Pufferspeicher: ohne Pufferspeicher, Reihen- oder Parallel-Pufferspeicher, Multifunktionsspeicher
6. Gebäudeklimatisierung: Anlagedaten, Überschlagswerte, aktive Kühlung mit Klima-Innenmodulen oder vorhandener Gebläsekonvektion, Flächenkühlung über Fußboden
7. Sperrzeiten des Energieversorgers
8. Betriebsart der Wärmepumpe: monovalent, monoenergetisch, bivalent parallel, bivalent teilparallel, bivalent alternativ; Wärmeerzeuger: Öl oder Gas, Feststoffkessel, Fernwärme, solarthermische Anlage, sonstige Wärmeerzeuger
