Wenn du ein Haus besitzt und dich für eine Wärmepumpe interessierst, um dich von fossilen Brennstoffen zu trennen, hast du vielleicht Zweifel, ob Wärmepumpen im Winter richtig heizen können.
In diesem Artikel werden wir die verschiedenen Hybridlösungen untersuchen, die dir zur Verfügung stehen, wenn du auf eine Wärmepumpe umsteigen möchtest ohne dich jedoch von dem guten alten Heizkessel zu trennen.
Es gibt viele Gründe, sich für diese Lösungen zu entscheiden: ökologische, ökonomische oder auch Komfortgründe.
Grundlagen der Integration von Wärmepumpen
Bevor wir mit der Erklärung der möglichen Lösungen für die Kombination von Wärmepumpen mit den verschiedenen Heizsystemen fortfahren, sollten wir sicherstellen, dass wir alle diese Konzepte gut verstehen.
Wärmepumpen: Ein Überblick
Wärmepumpen sind Geräte, die mithilfe eines Kältemittels Wärme von einer kalten zu einer warmen Quelle übertragen. Ihre Funktionsweise beruht auf dem thermodynamischen Carnot-Zyklus, wodurch sie einen sehr hohen Wirkungsgrad aufweisen.
Denn für jede verbrauchte Einheit elektrischer Energie können sie bis zu 3 oder 4 Einheiten Wärme erzeugen. Zu den Vorteilen ihres Einsatzes zählen unter anderem ihre Energieeffizienz und ihre geringen Umweltauswirkungen, da sie nicht direkt Treibhausgase ausstoßen.
Sie haben jedoch auch einige Nachteile, wie hohe Installationskosten und die Notwendigkeit einer guten Gebäudeisolierung für einen effizienten Betrieb.
Klassische Heizsysteme
Die Landschaft der Heizsysteme ist sehr vielfältig und umfasst Lösungen wie Gaskessel, Elektroheizungen, Holzöfen oder auch Solarsysteme.
Jede Lösung hat ihre eigenen Merkmale in Bezug auf Effizienz, Anfangs- und Betriebskosten, Umweltauswirkungen oder gebotenen Wärmekomfort. Die Integration einer Wärmepumpe in diese Systeme bringt mehrere Herausforderungen mit sich.
- Die erste Herausforderung betrifft die Anpassungsfähigkeit des bestehenden Systems: Nicht alle sind mit der Einführung einer Wärmepumpe ohne wesentliche Änderungen des aktuellen Systems kompatibel. Aufgrund der technischen Einschränkungen einer solchen Lösung muss der Installateur mit Bedacht ausgewählt werden.
- Die zweite Herausforderung ist wirtschaftlicher Natur. Denn trotz ihrer hohen Effizienz stellen Wärmepumpen eine hohe Anfangsinvestition dar, die für viele Haushalte abschreckend wirken kann. Obwohl sie auf lange Sicht sehr wirtschaftlich sind, rentiert sich die Investition im besten Fall erst nach zehn Jahren.
Möglichkeiten der Integration von Wärmepumpen
Es gibt drei Hauptansätze, um eine Wärmepumpe in ein bestehendes Heizsystem zu integrieren.
- Die erste besteht darin, das bestehende System vollständig durch eine Wärmepumpe zu ersetzen, was eine hohe Anfangsinvestition erfordert, aber die höchstmögliche Energieeffizienz ermöglicht.
- Der zweite Ansatz besteht darin, die Wärmepumpe zusätzlich zum bestehenden System im bivalenten Modus einzusetzen: Die Pumpe liefert den Großteil der Wärme, und das bestehende System wird bei Bedarfsspitzen oder wenn die Außentemperaturen zu niedrig sind, als dass die Pumpe effizient arbeiten könnte, zur Unterstützung eingesetzt. In Gebieten mit sehr kaltem Klima ist dieser Ansatz häufiger anzutreffen. Denn wenn die Lufttemperatur z.B. unter -10 °C sinkt, laufen viele Wärmepumpen zwar noch, aber im Absenkungsmodus, was energetisch nicht sehr effizient ist. Der Heizkessel ist dann eine hervorragende Zusatzlösung.
- Der dritte Ansatz ist die Verwendung einer Hybrid-Wärmepumpe, die eine Wärmepumpe und einen Heizkessel in einem Gerät vereint. De Dietrich bietet zum Beispiel seine Öl-Hybrid-Wärmepumpe Alezio O Hybrid an, die aus einer Kombination aus Wärmepumpe und Ölkessel besteht. Viessmann bietet seine Vitocal 250-AH an, eine Luft-Wasser-Wärmepumpe, die für die Unterstützung eines Heizsystems vorbereitet ist.
Technische Faktoren, die du beachten solltest
Bevor eine Wärmepumpe eingebaut wird, müssen mehrere technische Faktoren bewertet werden. Dazu gehört die genaue Bestimmung der Heizlast des Gebäudes (d. h. des Heizbedarfs) sowie der Leistung des vorhandenen Heizsystems.
Diese Informationen sind entscheidend für die Wahl des geeigneten Wärmepumpentyps (aerothermisch oder geothermisch), der Leistung und der Betriebsart (monovalent oder bivalent).
Die Bestimmung der Leistung der Wärmepumpe ist etwas schwieriger, da der Heizkessel weiterhin da ist, um für den fehlenden Heizbedarf zu sorgen.
Idealerweise deckt die Wärmepumpe den maximalen Heizbedarf, wenn ihre Betriebsweise wirtschaftlich vorteilhaft ist. Und sobald die WP am Ende ihrer Kapazität angelangt ist und an Wirtschaftlichkeit verliert, springt der Heizkessel als „Backup“ ein.
Darüber hinaus müssen auch relevante Normen und Regulierungen berücksichtigt werden, wie z. B. örtliche Bauvorschriften (v.a. bei der Installation einer Erdwärmepumpe) oder die Kriterien für die Inanspruchnahme von Förderungen für die energetische Sanierung.
Die Integration einer Wärmepumpe erfordert daher eine gute Kenntnis des Gebäudes und seines bestehenden Heizsystems sowie einiges an Planung.
Die Integrationslösungen im Detail
Sehen wir uns die 3 Varianten nun mal genauer an.
Bivalentes System
Das bivalente System ist eine Lösung, bei der eine Wärmepumpe in ein bestehendes Heizsystem integriert werden kann, ohne dieses vollständig zu ersetzen. Bei diesem System läuft die Wärmepumpe parallel zur vorhandenen Wärmequelle (Gaskessel, Elektroheizung usw.).
Die Wärmepumpe sorgt für die Beheizung des Gebäudes, wenn es relativ mild ist, während das alte System die Heizung übernimmt, wenn die Temperaturen zu niedrig sind, damit die Pumpe effizient arbeiten kann.
Die Wärmepumpe arbeitet nämlich mit optimaler Effizienz bei milden Temperaturen. Dann ist ihr COP/JAZ am besten und du verbrauchst daher sehr wenig Strom um zu heizen. Wenn die Temperaturen unter 0 °C fallen, beginnt sich der COP zu verschlechtern, sodass du mehr Strom benötigst, um die gleiche Menge an Heizenergie zu erzeugen.
Der Hauptvorteil des bivalenten Ansatzes besteht darin, dass er die Energieeffizienz des Gebäudes verbessert und gleichzeitig die Kosten und Arbeiten minimiert, die mit dem Austausch des bestehenden Systems verbunden sind.
Allerdings erfordert er eine genaue Einstellung, um seinen Betrieb zu optimieren und einen übermäßigen Verbrauch zu vermeiden. Denn die vorhandene Regelung muss die Situation in Echtzeit analysieren und dafür sorgen, dass von der Wärmepumpe auf den Heizkessel und umgekehrt umgeschaltet wird, um das ganze Jahr über zu sparen.
Hybrid-Wärmepumpe
Die Hybrid-Wärmepumpe hingegen vereint eine Wärmepumpe und einen Heizkessel in einem Gerät. So kann sie je nach äußeren Bedingungen oder Energiepreisen automatisch zwischen diesen beiden Wärmequellen umschalten, um ihre Leistung und Wirtschaftlichkeit zu optimieren.
Diese Lösung bietet also einen guten Kompromiss zwischen Energieeffizienz und betrieblicher Flexibilität. Allerdings können ihre anfänglichen Kosten höher sein als die einer einfachen Luft- oder Erdwärmepumpe.
Ersetzen des Heizkessels durch eine Hochtemperatur-Wärmepumpe
Natürlich kann man auch das bestehende Heizsystem vollständig durch eine Hochtemperatur-Wärmepumpe ersetzen.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Wärmepumpen können diese Geräte Warmwasser mit Temperaturen von über 60 °C erzeugen, wodurch sie mit den meisten Zentralheizungssystemen kompatibel sind. Eines der Beispiele für die in Europa am weitesten verbreitete Hochtemperatur-Wärmepumpe ist die Daikin Altherma 3 H HT.
Diese Lösung bietet die höchstmögliche Energieeffizienz und eliminiert die direkten Treibhausgasemissionen, die mit der Beheizung des Gebäudes verbunden sind, vollständig. Allerdings sind ihre anfänglichen Kosten auch höher und sie erfordert eine gute Wärmedämmung, um wirklich effektiv zu sein.
Jede Integrationslösung hat ihre eigenen Vor- und Nachteile. Die Wahl zwischen den verschiedenen Optionen hängt also von den Besonderheiten des Gebäudes (Wärmedämmung, vorhandenes Heizsystem), aber auch von den wirtschaftlichen und ökologischen Zwängen ab.
Lösungen mit größeren „Eingriffen“
Anpassung der Heizflächen
Die Anpassung der Heizflächen ist eine Maßnahme, mit dem der Betrieb einer Wärmepumpe in einem bestehenden Gebäude optimiert werden kann. Denn Wärmepumpen arbeiten am effizientesten, wenn die Temperatur des Wassers, das sie liefern sollen, niedrig ist.
Hierzu kann die Vergrößerung der Heizkörperfläche (oder die Installation von Niedertemperaturheizkörpern) eine effiziente Beheizung des Gebäudes mit weniger heißem Wasser ermöglichen. Diese Lösung erfordert eine Investition zwischen 1500 und 2000 € pro Heizkörper, kann aber die Energieeffizienz des Systems deutlich verbessern.
Installation von Fußbodenheizungen
Die Installation einer Fußbodenheizung stellt eine ideale Lösung dar, um die Leistung einer Wärmepumpe optimal zu nutzen. Dieses System verteilt die Wärme gleichmäßig im ganzen Raum, indem es die Trägheit des Bodens nutzt und ermöglicht so einen hohen Wärmekomfort bei gleichzeitiger Optimierung der Energieeffizienz des Systems (Betrieb bei sehr niedrigen Temperaturen).
Diese Option erfordert jedoch eine umfangreiche Renovierung und damit ein entsprechendes Budget.
Es sollte auch klargestellt werden, dass diese Lösungen sich nicht gegenseitig ausschließen, sondern kombiniert werden können, um ihre Auswirkungen auf die Gesamtleistung des Systems zu maximieren.
Obwohl diese Maßnahmen im Vergleich zu den in diesem Artikel erwähnten früheren Lösungen höhere Anfangsinvestitionen erfordern, bieten sie langfristig eine bessere Energieeffizienz.
