Wärmepumpen im Bestand integrieren

Da die Möglichkeiten für eine Heizungsmodernisierung hauptsächlich vom Gebäude abhängen, sollte zuerst der energetische Stand des Gebäudes bezogen auf das Baujahr betrachtet werden. Beim Austausch einer Heizungsanlage ist es wichtig, die möglichst exakte Heizlast des Gebäudes und die Wärmeerzeugerleistung nach DIN EN 12831 zu ermitteln. Dabei stehen die unterschiedlichen Dämmstandards im Mittelpunkt. Beispielsweise haben die Außen­wände eines Hauses, das vor 1977 gebaut wurde, durchschnittlich ­einen U-Wert von 2 W/(m² · k). Im Vergleich dazu beträgt der U-Wert der Außenwände eines Hauses, das nach EnEV 2009 gebaut wurde, 0,24 W/(m² · k) (Tabelle 1). Die bisher bekannten Verbrauchsdaten des jeweiligen Hauses werden ebenfalls in die Betrachtung miteinbezogen.
Der Austausch des Heizungssystems kann grundsätzlich nach der Intensität des Eingriffs unterschieden werden. Die Intensität beschreibt hierbei die Auswirkungen auf die Wohnsituation der Kunden. Dazu können die Eingriffe in drei Gruppen (minimaler, mittlerer und maximaler Eingriff) unterteilt werden (Tabelle 2). Bei einem minimalen Eingriff bleiben die Heizflächen bestehen, und der bisherige Heizkessel wird durch eine Wärmepumpe ergänzt und als bivalente Anlage betrieben. Mit wenig Aufwand ist es auch möglich, die Heizung mit einer Hybrid-Wärmepumpe oder einer Hochtemperatur-Wärmepumpe auszutauschen. Bei einem mittleren Eingriff werden zum Austausch des Heizsys­tems auch die bestehenden Heizflächen angepasst. Maximalen Komfort und maximale Energieeffizienz bietet der umfassende Eingriff, der einen Einbau von Fußbodenheizungen und einer Niedertemperatur-Wärmepumpe vorsieht. Welche Lösung sich für welches Gebäude eignet, hängt von mehreren Faktoren ab.

Minimaler Eingriff - bivalentes System

Mit minimalem Eingriff lässt sich beispielsweise eine sogenannte bivalente Anlage installieren. Dabei wird ein vorhandener Heizkessel weiter genutzt und erhält Unterstützung durch eine Luft-/Wasser-Wärmepumpe. Sinnvoll ist es, die Wärmepumpe solange zu betreiben, dass Vorlauftemperaturen von 45°C nicht überschritten werden. Danach liefert der Heizkessel weitere Energie zu. Anhand der bisher eingestellten Heizkurve kann die entsprechende Außentemperatur bestimmt werden, bei der die Umschaltung erfolgen soll. So können beide Systeme effektiv arbeiten. Das bivalente System eignet sich besonders für Gebäude, die hohe Vorlauftemperaturen im Heizsystem benötigen. Der Vorteil bei dieser Lösung: Die baulichen Eingriffe beschränken sich auf den Heizraum. Die gesamte Wärmeverteilung, vorhandene Heizflächen und Heizkörper können weiter genutzt werden. Ein bivalentes System kann beispielsweise beim Einsatz mit einer 8-kW-Wärmepumpe und einem Ölheizkessel mit Nutzungsgrad von 80% pro Jahr rund 700 Euro Brennstoffkosten gegenüber dem reinen Kesselbetrieb einsparen (Tabelle 3). Der Heizölverbrauch wird über 50% reduziert. In diesem Anwendungsfall wird der CO2-Ausstoß um 3825 kg verringert. Dies entspricht dem Ausstoß eines Autos mit einem Verbrauch von 7 l/100 km Diesel, das eine Strecke von 21000 km fährt.

• Hyprid-Wärmepumpe

Speziell beim Austausch einer Gasheizung bieten sich komplette Wärmepumpen-Hybrid-Systeme an. Diese Systeme bestehen insbesondere aus einem Wärmepumpen-Außengerät und einer Kombination aus Wärmepumpeninnengerät sowie Gas-Brennwertkessel und sind in der Regel so konzipiert, dass alle Komponenten werkseitig aufeinander abgestimmt sind. Für den Installateur vereinfachen sich somit die Auswahl und die Montage.

• Kesselaustausch mit Hochtemperatur-Wärmepumpe

Mit ebenfalls geringem Aufwand kann die vorhandene Heizung gegen eine Hochtemperatur-Wärmepumpe ausgetauscht werden. Sie liefert Vorlauftemperaturen, mit denen sich konventionelle Heizkörper betreiben lassen. Selbst bei kalten Außentemperaturen von -20°C können diese meist eine Heizungswassertemperatur von bis zu 80°C erreichen. Grundsätzlich ist der Austausch sinnvoll bei Häusern, die nach der
2. Wärmeschutzverordnung (WSVO 1984) und der WSVO 1995 sowie nach EnEV 2002 gebaut wurden.
Auch hier beschränken sich die Installationsarbeiten nur auf den Heizungsraum. Die bestehenden Heizkörper können in das neue Heizsystem integriert werden. Im Allgemeinen wird am Wärmeverteilerkreis nichts erneuert, die alten Leitungen werden gekappt und an das neue System angeschlossen. In der Regel sind die Heizungsumwälzpumpe und -Regelung bereits bei der Wärmepumpe integriert. Je nach Alter der Thermostatventile kann hier ein Austausch sinnvoll sein.
Mit dem kompletten Austausch des fossilen Energieträgers gegen eine Hochtemperatur-Wärmepumpe können die Verbrauchskosten und der CO2-Ausstoß deutlich gesenkt werden, denn zwei Drittel ihrer Energie bezieht die Wärmepumpe aus der Umgebungsluft. Ersetzt die Wärmepumpe eine Ölheizung, wird der Heizöllagerraum nicht mehr benötigt und Platz im Keller geschaffen.

Mittlerer Eingriff – Anpassung der Heizflächen

Mit etwas mehr Aufwand verbunden ist ein zusätzlicher Austausch alter Heizkörper gegen große Flächenheizkörper, mit denen die Vorlauftemperatur auf maximal 45°C abgesenkt werden kann. Alternativ können auch Gebläsekonvektoren eingebunden werden. Danach lässt sich eine entsprechend dimensionierte Niedertemperatur-Wärmepumpe wirtschaftlich als alleinige Heizquelle nutzen. Die Vergrößerung der Heizflächen führt dazu, dass die Wärmepumpe über die gesamte Heizperiode wirtschaftlich betrieben werden kann. Durch die größeren Heizflächen kann die Sockeltemperatur der Heizkurve von z.B. 35°C auf 30°C abgesenkt werden. Diese Maßnahme führt zu einer Erhöhung der Effizienz um ca. 27% im Vergleich zu einer Heizkurve von 35°C bis 55°C. Bei einer Heizkurve von 30°C bis 45°C in einem Gebäude mit 14 kW Heizleistungsbedarf wird durch den Einsatz einer Wärmepumpe im Vergleich zu einem Ölkessel mit einem Nutzungsgrad von 80% pro Jahr knapp 1000 Euro eingespart (Tabelle 4).

Maximaler Eingriff – Flächenheizungen statt Heizkörper

Im Rahmen einer umfassenden Gebäudesanierung bietet sich als dritte Option der Einbau von Fußbodenheizungen plus Niedertemperatur-Wärmepumpe an. Durch die Flächenheizung im Boden kann die Vorlauftemperatur auf 35°C reduziert werden, eine Niedertemperatur-Wärmepumpe senkt die Heizkosten dauerhaft auf ein niedriges Niveau. In vielen Fällen halbieren sich die Heizkosten im Vergleich zum alten Heizsystem. Der Einbau einer Wärmepumpe zusammen mit Fußbodenheizungen stellt langfristig die beste Variante zur Nutzung der alternativen Umweltenergie dar.
Für den einfacheren Einbau von Fußbodenheizungen in bestehenden Gebäuden bietet sich eine spezielle Frästechnik an. Die Kanäle werden in den bestehenden Estrich gefräst, in die anschließend die Rohre eingelegt werden. Mit dieser Technik wird keine zusätzliche Aufbauhöhe benötigt. In der Regel dauern die Arbeiten in einer Wohnung oder einem Einfamilienhaus nicht länger als einen Tag. Wenn nicht in allen Räumen eine Fußbodenheizung verlegt werden soll, kann stattdessen ein Gebläsekonvektor eingesetzt werden.
Die Fußbodenheizung im Bestand bringt einige Vorteile mit sich. Durch sie steigt der Komfort im gesamten Gebäude, das eine Wertsteigerung erfährt. Die Verbrauchskosten sind die niedrigsten im Vergleich zu allen anderen Maßnahmen (Tabelle 5).

Fazit

Ein Austausch des alten Heizsystems gegen eine Wärmepumpe lohnt sich in der Regel immer – sowohl finanziell als auch im Hinblick auf Energieverbrauch und Komfort. Eine individuelle Planung ist dabei unerlässlich. Hilfreich ist auch die fachliche Unterstützung durch einen Hersteller. Grundsätzlich gilt, je stärker das Temperaturniveau abgesenkt wird, des­to höher sind die Investitionskosten und die baulichen Maßnahmen während der Sanierung. Gleichzeitig steigen aber der Komfort sowie die Zukunftsfähigkeit des Gebäudes. Ein maximaler Eingriff in das bestehende Heizsystem im Rahmen einer umfassenden Gebäudesanierung bedeutet gleichzeitig danach einen maximalen Komfort für die Nutzer.
Autor: Dipl.-Ing. Volker Weinmann, Leiter Vertrieb Wärmepumpen, Rotex Heating Systems GmbH

Checklisten

Hersteller, wie die Rotex Heating Systems GmbH, bieten Checklisten für Heizungsinstallateure an. Diese Checklisten werden bei der Planungsunterstützung durch den Hersteller bei der Beratung der Installateure eingesetzt. Damit können notwendige Daten erfasst werden, um die richtig dimensionierte Wärmepumpe auszuwählen. Anhand dieser Daten kann dann ein konkretes Angebot erstellt werden.

Bilder: Rotex Heating Systems
www.rotex.de