Im Rheinland wurden von einem Bauträger 1994 eine Wohnsiedlung errichtet.
Dort sollte ein Reihenmittenhaus mit durchgehenden Gauben auf Eigentümerwunsch von Gas auf eine Luftwärmepumpe für die Beheizung und Warmwasserbereitung umgestellt werden.
Das Objekt mit einer Wohnfläche von knapp 10 m² wurde bereits durch eine Einblasdämmung in Dachbereich saniert und mit einer nach Süden gerichteten 14,5 m² großen PV-Anlage nebst Batteriespeicher ausgestattet.
Durch eine bedarfsorientierte Berechnung des Gebäudeenergiebedarfs konnte eine erforderliche Größe der Anlagentechnik von 7 kW bestimmt werden.
Diese Leistung sollte durch eine Wärmepumpe bis zu einem Bivalenzpunkt von -7° C abgedeckt werden um geringe Betriebskosten realisieren zu können.
Ohne weitere Maßnahmen an der Gebäudehülle umzusetzen, verbesserte sich das Objekt durch den Einbau einer Luft-Wärmepumpe (LWP) um 52% und wurde von der Effizienzhausklasse „E“ auf die Klasse „A“ angehoben.
Durch Umbau der Anlagentechnik im Jahr 2020 wird der Gebäudeenergiebedarf des Hauses mit 68,6% erneuerbaren Energien abgedeckt.
Hierdurch konnte der CO2-Ausstoß auf 26,4 kg/(m²a) gesenkt werden.
Der Forderung des Auftraggebers, dass die Betriebskosten der neuen Wärmepumpe nicht höher sein sollten als die Gaskosten des Objektes vor dem Umbau, konnte, belegt durch ein Monitoring, entsprochen werden.
Wissenswertes über die Luft-Wasser-Wärmepumpe (LWP)
Eigentlich sind Luftwärmepumpen ja nichts anderes, als eine von Carl Linde 1877 patentierte Kältemaschine mit einem kleinen Apple-Computer zur Steuerung.
Das ganze funktioniert dann als linksdrehender Kältekreislauf wie Ihr Kühlschrank.
Die Effektivität der Maschine wird durch die JAZ (Jahresarbeitszahl) beschrieben, also der Quotient aus der abgegebenen thermischen Heizleistung zur aufgenommenen elektrischen Antriebsleistung.
Je größer die JAZ, um so besser ist das Gerät und umso niedriger Ihre Stromkosten.
Problem 1, die JAZ wird bei der WW-Bereitung schlechter, weil eine größere Temperatur abgegeben werden muss.
Problem 2, bei Luftwärmepumpen sinkt die JAZ im Winter, weil die größte Leistung abgerufen wird während jedoch die Wärmequellentemperatur (die Außenluft) am kältesten ist.
Hier passieren die meisten Fehler bei der Auslegung.
Denn aus Gründen der Vergleichbarkeit werden die Maschinen bei definierten Bedingungen und Temperaturen geprüft, das Ergebnis als COP in den Datenblättern der Hersteller angegeben.
Die Prüftemperaturen sind +7° C, +2° C und -7° C.
Während die BAFA im Bestand zur Förderung einer LWP eine JAZ von 3,5 bei +2° C verlangt, um das Gerät zu fördern, beschriften die Hersteller Ihre Geräte mit der bei +7° C erreichten Leistung.
Wenn z.B. eine Maschine mit 14 kW (bei +7° C) verbaut wird, kann diese Maschine aber bei -7° C wegen der geringeren Wärmequellentemperatur (Außenluft) nur noch 8,57 kW an Heizleistung abgeben.
Wurde jedoch ein Gebäudeenergiebedarf von 11 kW errechnet, muss die Leistungsdifferenz zwischen 11 kW und 8,57 kW durch den Zusatzheizkörper gedeckt werden damit Sie nicht frieren.
Der Zusatzheizkörper wird aber nicht mit dem vergünstigten Wärmepumpenstromtarif betrieben, sondern mit dem 33% teureren Haushaltsstrom, was einen gravierenden Einfluss auf die Betriebskosten hat.
Bei der Auswahl der Luft-Wärmepumpe ist daher in unseren Breitengraden immer die Leistungsdeckung des Gebäudes bei Minustemperaturen anzustreben
und neben der TA-Lärm, die Förderbedingungen der BAFA an die JAZ (3,5 im Bestand) zu beachten.
Problem 3, die Trinkwasserverordnung (TrinkwV) Aus Hygienegründen sind nach TrinkwV stagnierende Rohrleitungsstrecken zu vermeiden und das gesundheitsschädliche Legionellenwachstum zu unterbinden.
Hierfür reicht es im Ein- und Zweifamilienhaus aus, den Warmwasserspeicher einmal wöchentlich abzukochen (thermische Desinfektion).
Da Wärmepumpen keine Temperaturen von 90° C zum Abtöten der Legionellen zur Verfügung stellen können, erfolgt das wöchentliche Abkochen also mit dem Zusatzheizkörper!!! (Stromtarif – siehe oben).
Im Mehrfamilienbau, also bei mehr als 2 WE, fordert die TrinkwV das tägliche Abkochen / Desinfizieren der WW-Speicher!
Egal wie gut, effektiv und günstig Ihre Wärmepumpe arbeitet,
durch das tägliche Abkochen wird dann dieser Effekt zunichte gemacht.
Problem 3a), im Gegensatz zu Verbrennern welche als Sprinter aufzufassen sind, ist die Wärmepumpe eher mit einem Dauerläufer zu vergleichen.
Aus diesem Grund sind auch die aktuellen DIN-Angaben und technischen Regeln zur WW-Bevorratung nicht anzuwenden.
Gemäß den aktuell geltenden technischen Regeln wäre eine Menge von 40 l/Person und Tag als Trinkwarmwasserbevorratung ausreichend.
Bei einem 10 Minuten andauernden Duschvorgang mit einer einfachen Duschbrause haben sie aber bereits 150 l Wasser gezapft/verbraucht.
Während das Gasgerät als „Sprinter“ hier schnell nachliefert, kann der Dauerläufer WP nur mit einem größeren WW-Speicher hierauf reagieren, damit die durch nachströmendes Kaltwasser sich einstellende Mischtemperatur im Speicher nicht sofort über den Flanschheizkörper auf die nach TrinkWVo. vorgeschriebene Mindesttemperatur angehoben werden muss.
Aufgrund der größeren Warmwassermenge im Speicher, die wegen Legionellen täglich abgekocht werden muss, erhöht sich auch die zur Temperaturanhebung des Speichers auf 90° C zur thermischen Desinfektion benötigte elektrische Energie!
Aktuell ist nur ein Hersteller, die GlenDimplex, in der Lage diese Problematik zu lösen, weshalb ich i.d.R. im MFH-Bau deren Aggregate favorisiere.
Mit dem patentierten und zugelassenen Durchflussmesser DFM 1988 ist man in der Lage nachzuweisen das der Durchsatz des WW-Speichers in der Art erfolgte, dass ein Legionellenwachstum nicht möglich ist und deshalb auf das tägliche Abkochen verzichtet werden kann.
Im Zusammenhang mit einem Monitoring an einem Objekt mit 16 WE habe ich auslesen können, dass die thermische Desinfektion im Durchschnitt dort nur alle 5 – 6 Tage durchgeführt wurde.
Auch Stiebel Eltron ist aufgrund einer zugelassenen Anlagenschaltung in der Lage, diese Problematik bewältigen zu können, während die meisten Wärmepumpenproduzenten hierfür ein mehr an Anlagentechnik benötigen.