Umweltbundesamt
Im Herbst 2020 musste die defekte Gastherme getauscht werden. Um ihre fossile Abhängigkeit zu reduzieren, entschieden sich die Eigentümer für eine Wärmepumpe mit natürlichem Kältemittel.
Das Einfamilienhaus aus dem Jahr 1999 wurde mit einer Gastherme beheizt, bis diese aufgrund eines Defekts ersetzt werden musste. Die Installation einer neuen Heizung sollte zeitnah passieren, da der Defekt kurz vor der Heizperiode im Zuge einer regelmäßigen Wartung festgestellt wurde.
Das wichtigste Kriterium bei der Wahl der neuen Heizung war die Klimafreundlichkeit. Im Laufe der letzten Jahre entwickelte sich bei den Eigentümern immer stärker der Anspruch, auf fossile Energieträger zu verzichten und damit den Klimaschutz zu unterstützen. Deshalb installierten sie im Jahr 2019 eine Photovoltaikanlage und tauschten den Benziner gegen ein Elektroauto aus. Der Gedanke, auch die eigene Heizung ohne fossile Energieträger zu betreiben, motivierte die Familie. Sie begannen, sich zum Thema Wärmepumpe zu informieren.
Zuerst testeten sie, ob das Haus unter den aktuellen Voraussetzungen mit einer niedrigen Vorlauftemperatur beheizt werden konnte und stellten die Vorlauftemperatur auf 35° C ein. Schnell stellte sich heraus, dass das Haus durch den bereits bestehenden energetischen Standard auch mit der niedrigen Vorlauftemperatur angenehm warm gehalten werden konnte. Nach Gesprächen mit einigen Heizungsfachbetrieben fiel die Wahl auf eine Luft-Wasser-Wärmepumpe in Monoblock-Bauweise. Um eine ganzheitlich klima- und umweltfreundliche Wärmepumpe zu haben, haben sich die Eigentümer für das natürliche Kältemittel Propan (R290) entschieden. Der Aufstellungsort der Wärmepumpe im Vorgarten wurde zusammen mit dem Heizungsbauer mit viel Bedacht auf Nachbarschaft, Natur und den Installationsaufwand gewählt.
Etwa 60 Zentimeter trennen die Wärmepumpe vom Gebäude. Um die Übertragung von eventuell auftretenden Vibrationen der Wärmepumpe ins Haus von zu minimieren, wurde die Verrohrung zum Haus mit flexiblen Anschlussrohren entkoppelt. Die Wärmepumpe wurde auf zwei Streifenfundamente aus Beton gestellt. Das umgebende Schotterbett ermöglicht, dass das Kondenswasser abfließt.
Die Lösung für die Integration in das Smart-Home-System war zunächst ein Kompromiss: Die Wärmepumpe ermittelt den Wärmebedarf anhand von theoretischen Werten, basierend auf Rücklauftemperatur und Außentemperatur, und steuert entsprechend die Heizleistung. Das Smart-Home-System erfasst die Raumtemperaturen und ermittelt darüber den Wärmebedarf. Die daraus resultierenden Solltemperaturen überträgt das Smart-Home-System seit Ende 2022 an die Steuerung der Wärmepumpe.
Durch diese indirekte Steuerung ist es nicht erforderlich, die interne Wärmepumpensteuerung zu ändern. Mit dem Wechsel hin zur Wärmepumpe brauchten der Puffer- sowie Warmwasserspeicher einen neuen Stellplatz im Haus. Familie Krüger verlegte sie vom Dachboden in den Hauswirtschaftsraum im Erdgeschoss. So konnten sie die Rohrverbindungen zur Wärmepumpe so kurz wie möglich halten.
Seit Beginn des Wärmepumpenbetriebs überprüft Familie Krüger den Betrieb der Heiztechnik auf deren Effizienz. Mit einem Betrieb von über einem Jahr sind die Monitoring-Daten aussagekräftig und bestätigen: Die Wärmepumpe arbeitet effizient und führt zu Einsparungen der Energiekosten. Die Jahresarbeitszahl (JAZ) der Wärmepumpe selbst beträgt nach 26 Monaten 4,84. Diese Zahl enthält die Effizienz des Verdichters der Wärmepumpe – dieser sorgt dafür, dass das Kältemittel komprimiert wird.
Aufgrund der von der Familie zusätzlich angebrachten Stromzähler für Steuerung, Umwälzpumpen und Zusatzheizung in Form des Heizstabs kann die gesamte Jahresarbeitszahl ebenfalls bestimmt werden. Die JAZ gesamt liegt bei 3,83. Damit können aus einer Stromeinheit fast vier Wärmeeinheiten erzeugt werden. Der Vergleich beider Jahresarbeitszahlen zeigt auf, dass in dem Fall der Familie Krüger die JAZ für das gesamte Heizsystem etwas geringer ist als die JAZ der Wärmepumpe selbst. Dennoch zeigt sich, dass der größte Teil des Energieverbrauchs (82,7 %) von der Wärmepumpe selbst kommt.
Die interne Zeitsteuerung der Wärmepumpe wurde 2023 so eingestellt, dass das Warmwasser im Pufferspeicher ab 15 Uhr erwärmt wird, um den Strom mit einer hohen Wahrscheinlichkeit von der Photovoltaikanlage beziehen zu können. Bei Bedarf, z.B. häufiges Duschen, wird das Wasser ohne Rücksicht auf die verfügbare Stromquelle erwärmt. 2024 wurde die Wärmebedarfsteuerung im Smart-Home-System derart angepasst, dass die Wärmepumpe das Haus tagsüber heizt und nächtliche Einschaltungen der Wärmepumpe weitestgehend vermieden werden. Damit soll die Photovoltaikanlage in den Übergangsjahreszeiten noch mehr ausgenutzt und weniger Strom aus dem öffentlichen Stromnetz bezogen werden.
Vor Einbau Wärmepumpe: Um herauszufinden, ob das Haus mit einer niedrigen Temperatur beheizt werden kann, sollte man die Vorlauftemperatur bzw. die Heizkurve niedriger einstellen (lassen). Wenn es zu kalt ist, ist die Vorlauftemperatur schrittweise wieder anzuheben, bis das Haus angenehm warm wird. Dies alle 1-2 Tage, da sich Temperaturen im Haus eher träge verändern.
Planungsphase: Wenn möglich, die Außen-, Vor- und Rücklauftemperatur und den Gasverbrauch pro Tag protokollieren, vor allem an ganz kalten Tagen. Hilft sehr bei Berechnung der Heizlast des Hauses und Dimensionierung der Wärmepumpe.
Mit mehreren Heizungsbauern sprechen, mitdenken, Fragen stellen, da es keine Universallösung gibt. Möglichkeiten, Wissensstand und Erfahrungen sind unserer Erfahrung nach bei Heizungsbauern unterschiedlich. Es kann nicht schaden, wenn der Hersteller den Heizungsbauer gut unterstützt.
Die Stromleitungen zum Außengerät sollten UV-beständig sein, da die Kabelisolierung sonst langfristig unter der UV-Strahlung der Sonne leidet und ihre isolierende Funktion nicht dauerhaft erfüllen kann.
Zu kleine Pufferspeicher für das erwärmte Wasser haben aus unserer Sicht den Nachteil, dass die Wärmepumpe oft und/oder kurz läuft. Ein Kombi-Pufferpeicher für Heiz- und Warmwasser hat den Nachteil, dass der Heizbetrieb im Sommer nicht komplett ausgeschaltet werden kann. Wir haben den Warmwasserspeicher so dimensioniert, dass er im Regelfall nur 1x am Tag beheizt werden muss, und zwar nachmittags, wenn hoffentlich die Sonne scheint. Wir haben uns daher für getrennte Pufferspeicher für Heizung und Warmwasser entschieden und dadurch sogar Geld gespart.
Zusatzheizung (Heizstab) nicht ausschalten, da dann die Steuerung von falschen Werten ausgeht und der Heizstab für die Entfrostung des Verdampfers wichtig sein kann. Besser den Heizstab beobachten und ggf. die Parameter in der Steuerung anpassen. Die geringe Einschaltdauer pro Jahr ist dann vom Stromverbrauch her unproblematisch.
„Für Mensch und Umwelt″ ist der Leitspruch des UBA und bringt auf den Punkt, wofür wir da sind. In diesem Video geben wir Einblick in unsere Arbeit.
