Effizient im Altbau

Wärmepumpen können nicht nur in Neubauten, sondern auch in bestehenden Wohngebäuden eine effiziente Heizlösung sein. Die Installation muss jedoch gut auf das Bestandsgebäude abgestimmt sein. Mithilfe der Energiewende könnte in den kommenden Jahren der Sprung aus der Nische gelingen.

Öl- oder Gaskessel raus, Wärmepumpe rein? Ganz so einfach klappt der Umstieg von Heizöl oder Erdgas auf Umweltwärme in einem Bestandsgebäude nicht. Anders als konventionelle Öl- oder Gaszentralheizungen arbeiten Wärmepumpen nur dann effizient, wenn alle Bestandteile des Heizungssystems optimal aufeinander abgestimmt sind. Was bei Neubauten, dem klassischen Einsatzgebiet von Wärmepumpen, kein Problem ist, stellt Planer und Installateure bei Altbauten vor größere Herausforderungen, da die Wärmepumpe in bestehende Strukturen eingebunden werden muss.

Marktpotenziale im Bestand
Noch ist das Geschäft mit Wärmepumpen im Bestand eine Marktnische. Im vergangenen Jahr wurden lediglich 19 900 Geräte dorthin verkauft. Das entspricht einem Anteil am gesamten Wärmepumpenabsatz von 35 %. 2013 waren es noch 42 %. Wegen des massiven Ölpreisverfalls haben viele Modernisierer ihre alte Ölheizung durch einen Ölbrennwertkessel ersetzt, anstatt eine Wärmepumpe einzubauen. Dennoch sind die Aussichten für Wärmepumpen bei der Altbausanierung auf längere Sicht gut.
Fachhandwerker können sich ein attraktives Geschäftsfeld eröffnen. Denn rund 14,6 Mio. der 20,5 Mio. zentralen Wärmeerzeuger in Deutschland sind unzureichend effizient und damit austauschbedürftig. Der Bundesverband Wärmepumpe (BWP) prognostizierte in seiner Branchenstudie 2015 bei einem konservativen Szenario einen Anstieg der jährlichen Wärmepumpennachfrage von heute 57 000 auf 90 000 Geräte im Jahr 2030, darunter 44 000 in Bestandsgebäuden. Bei der Heizungsmodernisierung würde die Wärmepumpe ihren Marktanteil gegenüber anderen Wärmeerzeugern von aktuell 3,4 % auf 10 % ausbauen. In einem progressiveren Szenario, das mit einer vollständigen Auflösung des Modernisierungsstaus in deutschen Heizungskellern rechnet, könnte der Marktanteil im Sanierungsgeschäft auf 22,4 % steigen. Positive Impulse setzt bereits jetzt die jüngste Aufstockung des Marktanreizprogramms (MAP): Wärmepumpen machen laut BWP mittlerweile 24 % aller Förderanträge aus. 2014 waren es nur 9 %.
Geht man von den ehrgeizigen Plänen der Bundesregierung für einen nahezu klimaneutralen Gebäudebestand bis 2050 aus, dürften indes ab 2030 konsequenterweise keine öl- oder gasbefeuerten Heizungsanlagen mehr eingebaut werden, um 2050 die vollständige Dekarbonisierung – also die Befreiung von CO2 – zu erreichen. Grüner Strom aus Wind und Sonne würde als universeller Energieträger Öl und Gas ersetzen. Nach einer Studie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) wären Wärmepumpen bei dieser Konstellation dann das wirtschaftlichste Heizsystem und könnten bis zu 80 % Marktanteil erreichen.

Jeder Altbau ist anders
Unabhängig davon, welche Absatzprognose eintrifft, wird die Wärmepumpe in der Heizungssanierung nur dann Erfolg haben, wenn sie gegenüber konkurrierenden Heiztechniken die wirtschaftlichste Lösung darstellt. Das Ziel von Planern und Handwerkern muss es also sein, möglichst hohe Jahresarbeitszahlen (JAZ) im Praxisbetrieb zu erreichen. Mehrere Festtests des ISE zeigten, dass die hydraulische Einbindung in das Gesamtsystem sowie die richtige Planung und Regelung einen erheblichen Einfluss auf die Effizienz der Anlagen haben.
Jedes Bestandsgebäude hat andere Voraussetzungen. Grundsätzlich sollte die Heizungsmodernisierung daher mit einer Bestandsaufnahme und Bewertung der vorhandenen Anlage starten. Ist das Gebäude überhaupt für eine Wärmepumpe geeignet? Wie sind Wärmeverteilsystem und die Heizflächen aufgebaut? Wie hoch ist der Wärmebedarf? Da alte Öl-und Gasheizungen erfahrungsgemäß überdimensioniert sind, sollten Installateure im Rahmen der Heizungssanierung eine Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 durchführen und sich nicht auf bisherige Werte verlassen.

Passende Wärmequelle finden
Einen entscheidenden Einfluss auf die Jahresarbeitszahl (JAZ) hat die Wärmequelle. Generell bieten die Wärmequellen Grundwasser und Erdreich durch das ganzjährig hohe Temperaturniveau bei fachgerechter Installation die besten Voraussetzungen für höchste Effizienz. Gerade bei der Heizungsmodernisierung sind diese Wärmequellen jedoch nicht immer leicht zu erschließen. Erdkollektoren benötigen eine Verlegefläche, die rund zweimal so groß ist wie die zu beheizende Wohnfläche. Nur wenige Hausbesitzer werden den bereits angelegten Garten dafür wieder aufgraben.
Geringere Bauarbeiten verursachen Brunnen- oder Erdsondenbohrungen. Doch auch hier können enge Grundstücke Grenzen setzen. Dazu kommen ein hoher Erkundungs- und Planungsaufwand sowie aufwendige Genehmigungsverfahren. Nach Angaben des Bundesverbands Wärmepumpe (BWP) haben sich Projekte mit erdgekoppelten Systemen deshalb in den vergangenen Jahren zunehmend aus dem Ein- und Zweifamilienhausbereich hin zu größeren Gewerbebauten verlagert.
Von den Klippen bei Wasser/Wasser- und Sole/Wasser-Wärmepumpen profitieren Luft/Wasser-Wärmepumpen. Obwohl sie gerade während der Heizperiode aufgrund der kühlen Lufttemperaturen am ineffektivsten arbeiten, kommen sie bei der Altbausanierung am häufigsten zum Einsatz. Denn die Investitionskosten sind geringer als bei erdgekoppelten Systemen und ihre Einbindung in das vorhandene Heizsystem ist relativ einfach. Aber auch für kompakte Anlagen ist die Raumsituation in verwinkelten oder engen Altbauten nicht immer ideal: Elco z. B. bietet mit der Luft/Wasser-Wärmepumpe „Aerotop T“ deshalb ein Gerät mit unterschiedlichen Anschlussmöglichkeiten für die Luftführung an, was mehr Flexibilität bei der Innenaufstellung ermöglicht.
Um Nachbarschaftsstreitigkeiten zu vermeiden, sollte bei der nachträglichen Installation von Luft/Wasser-Wärmepumpen zudem ein besonders geräuscharmes Gerät gewählt werden. So bewirbt z. B. Glen Dimplex seine Modelle „LA 22TBS“ und „LA 28TBS“ als „flüsterleise“, da der besonders störende niederfrequente Schall durch das stromlinienförmige Gehäuse und einen verkapselten Verdichterraum reduziert werde.

Geringe Vorlauftemperaturen anstreben
Neben der Wärmequelle spielt die Wärmesenke bzw. das eingesetzte Wärmeverteilsystem eine wesentliche Rolle für die Effizienz einer Wärmepumpe. Je größer der Temperaturhub, d. h. die Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Wärmesenke, desto schlechter die JAZ. In Bestandsgebäuden erfolgt die Wärmeversorgung meist über Radiatoren mit Vorlauftemperaturen bis zu 65 °C. Durch die Absenkung der Vorlauftemperatur auf max. 55 °C gelangen Wärmepumpen bereits in den Bereich der Wirtschaftlichkeit.
Bessere Voraussetzungen bieten großflächige Wärmeverteilungssysteme wie Flächen- bzw. Fußbodenheizungen. Sie arbeiten mit niedrigen Vorlauftemperaturen um die 35 °C und begren­zen so den Temperaturhub. Jedes Grad Absenkung bei der Vorlauftemperatur bringt rund 2,5 % Einsparung im Energieverbrauch. Dies ist vor allem in Kombination mit Luft/Wasser-Wärmepumpen wichtig, da sich die Wärmequelle Außenluft nicht durch Eingriffe in die Installation optimieren lässt.

Energetisch sanieren oder Heizkörper tauschen
Grundsätzlich empfiehlt sich bei Altbauten eine energetische Sanierung der Gebäudehülle, um den Wärmebedarf dauerhaft zu senken und mit niedrigen Vorlauftemperaturen arbeiten zu können. Kommt eine Wärmedämmung nicht infrage, ist in manchen Altbauten auch die Nachrüstung einer Fußbodenheizung möglich. Hier bieten sich Dünnschicht- oder Trockensysteme mit geringer Aufbauhöhe oder das nachträgliche Einfräsen an. Rotex hat z. B. mit der „Rotex cut“ eine Fußbodenheizung im Programm, bei dem Kanäle staubfrei in den bestehenden Estrich gefräst und die Heizrohre dort direkt eingelegt werden. Eine Alternative ist der Einbau von Gebläsekonvektoren oder von Niedertemperaturheizkörpern in Räumen mit besonders hohem Wärmebedarf. Kermi bietet mit „therm-x2“ einen Heizkörper mit serieller Zwangsdurchströmung: Die Frontplatte wird zuerst vom Heizungswasser durchströmt, dann erst die Rückseite. Dadurch, so Kermi, verkürzt sich die Aufheizzeit des Raumes und der Anteil der Strahlungswärme wird verdoppelt. Das daraus resultierende Energieeinsparpotenzial gibt der Hersteller mit 11 % an.
Bestandteil der Heizungssanierung sollte in jedem Fall auch ein hydraulischer Abgleich sein. Er ist aber ohnehin Voraussetzung für die Inanspruchnahme von staatlichen Fördergeldern.
Sind die benötigten Vorlauftemperaturen in einem Altbau so hoch, dass eine herkömmliche Wärmepumpe nicht möglich ist, können Hochtemperatur-Wärmepumpen zum Einsatz kommen. Mit der reversiblen Luft/Wasser-Wärmepumpe „Logatherm WPL AR HT“ bietet beispielsweise Buderus eine Lösung für Mehrfamilienhäuser an. Die Hochtemperatur-Wärmepumpe ist in acht Leistungsgrößen von 30 kW bis 162 kW Heizleistung und 34 kW bis 177 kW Kälteleistung erhältlich. Sie erreicht eine maximale Vorlauftemperatur von 65 °C und eine Leistungszahl (COP) von 3,3 bis 3,5.

Hybride Lösungen auf dem Vormarsch
Zur effizienten Deckung von Spitzenlasten in Altbauten können insbesondere beim Betrieb von Luft/Wasser-Wärmepumpen auch hybride Heizungslösungen ins Spiel kommen. Beispielsweise wird neben der neu installierten Wärmepumpe der alte Öl- oder Gaskessel belassen, der sich an besonders kalten Tagen einschaltet. Auch eine Kombination mit einem Kaminofen oder einer Pelletheizung ist möglich. Die Pellet-Hybrid-Wärmepumpe „Hybrid“ von Guntamatic mit einer Leistung bis 15 kW verbindet z. B. beide Heizsysteme in einem Gehäuse.
Hybride Konzepte bieten sich auch zur Trinkwassererwärmung an. Übernimmt die Wärmepumpe die Erwärmung des Trinkwassers, ist eine größere Heizleistung nötig, da Vorlauftemperaturen um die 35 °C für die Warmwasserversorgung zu niedrig sind. Günstiger kann die zusätzliche Nutzung einer Solarthermieanlage oder einer Warmwasser-Wärmepumpe sein. Warmwasser-Wärmepumpen lassen sich als unkomplizierter Einstieg in die regenerative Energieversorgung bei Hausbesitzern leicht vermarkten. Die Anlagen punkten außerdem durch weitere nützliche Eigenschaften wie die Kühlung und Entfeuchtung des Aufstellraums. Inzwischen unterstützen viele Wärmepumpen- und Photovoltaik-Hersteller den Trend, Warmwasser-Wärmepumpen mit PV-Anlagen zu koppeln, um so gleichzeitig die Eigenstromnutzung zu optimieren. So können etwa die Warmwasser-Wärmepumpen „SWP-200“ und „SWP-260“ von Wolf selbsterzeugten Solarstrom in Form von Warmwasser speichern. Die Einspeisung des PV-Stroms ins Netz erfolgt erst dann, wenn der Speicher mit Warmwasser vollständig geladen ist.
Auch andere Wärmepumpenarten lassen sich mit PV-Strom betreiben. Dazu kombiniert z. B. Viessmann die Luft/Wasser-Wärmepumpe „Vitocal 200-S“ mit PV-Modulen und dem Stromspeicher „Vitocharge“. Der im Stromspeicher bevorratete Überschussstrom kann beispielsweise in den Abend- und Nachtstunden zum Betrieb der Wärmepumpe genutzt werden. Strom aus dem Netz wird nur noch zur Deckung von Bedarfsspitzen bezogen.

Autorin: Almut Bruschke-Reimer, freie Energiejournalistin