Innovation4E

Wie gut haben sich Wärmepumpen in teilsanierten und unsanierten Gebäuden in der Praxis bewährt?

Folge 6 der Serie «Wärmepumpen im Bestand» mit zwei Beispielhäusern

Ein gutes Beispiel macht vieles besser verständlich. Was aber ist ein „gutes“ Beispiel für Altbauten mit Wärmepumpen? In Sinne von „gut“ wäre dies ein umfassend saniertes Haus. Ein solches Gebäude stellt für die Wärmepumpe allerdings keine Herausforderung dar. In gut sanierten Häusern – die ja das langfristige Ziel für den gesamten Gebäudebestand sind – arbeiten Wärmepumpen ähnlich effizient und erfolgreich wie in Neubauten. Für diesen Beitrag haben wir daher zwei Beispiele ausgewählt, die aus energetischer Sicht eher „schlechte“ Beispiele sind. Dafür sind sie repräsentativ für Häuser, die nicht bzw. nur geringfügig saniert wurden und trotzdem mit Wärmepumpen gute Ergebnisse erreichen.

Beide Häuser sind eindeutig Altbauten, sie wurden vor 84 bzw. 48 Jahren gebaut. Beide stehen in den kältesten Klimazonen im süd-östlichen Teil Deutschlands. In beiden Häusern wurden vor etwa fünf Jahren Wärmepumpen installiert, die sowohl die Räume als auch das Trinkwasser erwärmen. Beide Gebäude haben keine Fußbodenheizung.

Der Steckbrief des ersten Beispiel-Hauses:
Steckbrief des ersten Beispiel-Hauses mit Wärmepumpe © Fraunhofer ISE
© Fraunhofer ISE

In diesem älteren, freistehenden Einfamilienhaus wurden kaum Sanierungsmaßnahmen durchgeführt. Weder die Wände noch das Dach sind gedämmt. Lediglich die Fenster wurden ausgetauscht und entsprechen dem heutigen Standard. Dementsprechend hat dieses Haus einen sehr hohen Heizenergiebedarf. Im Jahr der Auswertung wurden 207 kWh pro m² gemessen.

Zum Zeitpunkt des Einbaus der Außenluftwärmepumpe wurden auch die Heizkörper ausgetauscht. Es wurden so genannte Gebläsekonvektoren eingebaut. Mit dieser Art Heizkörper können die notwendigen Vorlauftemperaturen noch deutlicher reduziert werden als mit herkömmlichen Konvektoren. Sie sind für den Einsatz in Wärmepumpen-Anlagen besonders gut geeignet.

Trotz des hohen Heizwärmebedarfs hat die Außenluftwärmepumpe in diesem Gebäude eine gute Effizienz von 3,0 erreicht. Der Heizstab hat kaum gearbeitet (unter 1%). Vor dem Einbau der Wärmepumpe wurde das Haus direkt-elektrisch mit einer Nachtspeicherheizung erwärmt. Der Austausch hat also mit sehr wenigen Zusatzmaßnahmen zu signifikanten Kosten- und CO2-Einsparungen geführt.

Der Steckbrief des zweiten Hauses:
Steckbrief des zweiten Beispiel-Hauses mit Wärmepumpe © Fraunhofer ISE
© Fraunhofer ISE

Im zweiten Haus wurde im Jahr 2009 ein Ölkessel gegen eine Erdreichwärmepumpe mit Erdwärmesonden getauscht. Sowohl die Wände als auch die Fenster befinden sich nach wie vor im Originalzustand. Lediglich das Dach des Hauses wurde deutlich vor dem Austausch der Heizung bereits im Jahr 1990 neu gedämmt. Der gemessene jährliche Heizwärmeverbrauch von etwa 100 kWh pro m² entspricht ungefähr dem Durchschnitt des Gebäudebestandes in Deutschland.

Das Wärmepumpensystem wird seit mehreren Jahren kontinuierlich messtechnisch begleitet. Obwohl die Anlage die zweithöchsten mittleren Vorlauftemperaturen innerhalb der untersuchten 15 Erdreichwärmepumpen – etwa 45°C – aufweist, beträgt die Effizienz der Wärmepumpe etwa 3,7. Die jährlichen Schwankungen sind minimal. Wie bei nahezu allen Erdreichwärmepumpen kam der Heizstab überhaupt nicht zum Einsatz.

Die Wärmeübergabe findet über klassische Plattenheizkörper statt, die beim Austausch des Wärmeerzeugers nicht ausgewechselt wurden. Die beheizte Wohnfläche beträgt 170 m². Laut Angaben der Bewohner beträgt die monatliche Stromrechnung für den gesamten Stromverbrauch, also alle elektrischen Geräte inklusive der Wärmepumpe, etwa 120€.

Die beiden Beispiele zeigen eindrücklich, dass Wärmepumpen auch in nicht oder nur teilweise sanierten Häusern eine gute Effizienz erreichen können. Bei beiden Beispielen kommen keine ungewöhnlichen Installationen zum Einsatz. Beide Häuser sind architektonisch, in Bezug auf die Bausubstanz und im Hinblick auf die eingesetzte Wärmepumpentechnik repräsentativ für eine große Anzahl ähnlicher Gebäude.

Im Fall des ersten Hauses ist zudem sehr gut zu sehen, dass zielgerichtete und relativ kostengünstige Maßnahmen (wie Austausch der Heizkörper) eine große Wirkung erzielen können. Andere Fälle zeigen, dass solche Sanierungsmaßnahmen jedoch auch erst mehrere Jahre nach Einbau der Wärmepumpe durchgeführt werden können und das Haus dennoch gute Effizienzwerte erreicht. Im Endbericht des Forschungsprojekts „WPsmart im Bestand“ werden diese und die anderen untersuchten Häuser detailliert beschrieben und analysiert.

In der nächsten Folge der Serie stellen wir die entscheidende Frage in Bezug auf die Rolle von Wärmepumpen im zukünftigen, klimaneutralen Energiesystem: Wie ökologisch arbeiten die Wärmepumpen im Bestand?

Zum Weiterlesen:

Überblick über die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten von Wärmepumpen.

Teil 4 der Serie «Wärmepumpen im Bestand»: Wie gut funktionieren Wärmepumpen im Gebäudebestand?

Teil 5 der Serie «Wärmepumpen im Bestand»: Wie stark verringert der Einsatz eines Heizstabs die Effizienz von Wärmepumpen?

Titelbild © Pixabay.

Dieser Blogbeitrag wird finanziell durch die Stiftung Klimaneutralität unterstützt.

Marek Miara

Marek Miara

Marek Miara verfügt über langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien. Am Fraunhofer ISE arbeitet er bereits seit 18 Jahren, gegenwärtig ist er dort als „Business Developer Heat Pumps“ tätig. Er ist Master-Absolvent der Technischen Universität Breslau (2000) sowie der Universität Kassel (2004). Im Jahr 2014 promovierte er an der Technischen Universität Breslau.
Neben nationalen Projekten betreute er internationale EU-Projekte und Aktivitäten im Rahmen von IEA - Heat Pump Technologies. Für Annex 50 (Heat Pumps in Multi-Family Buildings for Space Heating and DHW) wurde ihm die Rolle des „Operating Agent[s]“ anvertraut. Zudem ist er Mitglied bei mehreren Gremien des VDI (Verband Deutscher Ingenieure), Vorstandsmitglied der Deutschen Gesellschaft für Kälte- und Klimatechnik (DKV), Vorstandsmitglied des Europäischen Wärmepumpenverband (ehpa) sowie Mitbegründer der polnischen Wärmepumpenverbandes (PORT PC).

3 Kommentare

  • Das wichtigste, nämlich der Gesamtverbrauch in KWh / Gesamtkosten für WsrmWasser und Heizung, fehlen wie so oft, ebenso die Investionskosten und interresant wären auch die erreichten Vorlauftemperaturen.
    Bei über 200 kWh/ m2 und Arbeitszahl 3 müssen die wirklich gigantisch hoch sein.
    66kWh / m2 bei 0,30 CT/ kWh würden 20 Eur/qm/a bedeuten.
    Und die Strompreise werden weiter steigen.

  • Eine sehr schöne Blog-Serie – vielen Dank! Falls dies nicht eh noch in den folgenden Artikeln behandelt wird, würden mich zwei Aspekte noch besonders interessieren:
    – Wieweit machen bivalente System im Bestand einen Sinn, also Wärmepumpe + X für kalte Tage (Gas, Pellet, …). Gibt es dazu Daten?
    – In wieweit kann man die Effizient einer Wärmepumpe mit einer PV-Anlage optimieren? Beispielsweise lohnt sich auch ein Stromspeicher oder die Anhebung der Soll-Temperatur im Pufferspeicher tagsüber?

    • Vielen Dank! Ich freue mich, dass Sie die Serie gut finden.
      Die bivalenten Systeme werden in der Folge 10 behandelt. Sollten Sie danach weitere Fragen haben, werde ich die gerne beantworten. Das gleiche gilt für die Kombination mit den PV-Anlagen.

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