Für Neubauten mit ihren hohen Standards der Wärmedämmung und die dort häufig verwendeten Fußbodenheizungen sind die Vorteile von Wärmepumpen allgemein anerkannt und vielfach in der Praxis bewiesen. Die eigentliche Herausforderung der Energiewende bei der Gebäudeheizung liegt aber weniger im Neubau als in der Modernisierung des Wohnungsbestandes. Zumal sich viele Wohnungsbaugesellschaften wegen der demografischen Entwicklungen abseits der Boomregionen nur in geringem Umfang mit Wohnungsneubau beschäftigen, sondern viel stärker mit der energetischen Ertüchtigung ihres Bestands. Speziell die mehrgeschossigen Wohnblöcke aus der Wiederaufbauzeit bis in die 1960er-Jahre entsprechen nicht mehr heutigen Ansprüchen an den Wohnkomfort und lassen sich immer schwerer vermieten. Für viele dieser Gebäude steht in den nächsten Jahren eine grundlegende Modernisierung an, bei der dann auch die Frage der künftigen Beheizung zu klären ist.
Mit den heutigen technischen Möglichkeiten ist es theoretisch möglich, diese Bestandsbauten energetisch auf (nahezu) Neubauniveau zu verbessern und dann Wärmepumpen in Kombination mit neu eingebauten Fußbodenheizungen zu betreiben. Dies erfordert in der Regel eine Totalentkernung, die durchaus Vorteile für den Bauablauf oder den Neuzuschnitt der oft sehr kleinen Wohnungsgrundrisse hat. Trotzdem sind solche durchgreifenden Maßnahmen nicht in jedem Fall möglich bzw. nicht immer wirtschaftlich. Eventuell sprengen Fußbodenheizungen den vertretbaren Kostenrahmen oder aber sie lassen sich überhaupt nicht einbauen, weil – gerade in den knapp bemessenen Nachkriegsbauten – die vorhandene Raumhöhe einen weiteren Aufbau nicht zulässt.
Dann stellt sich die Frage, ob auch unter Beibehaltung der alten Radiatoren oder ggf. mit erneuerten Radiatoren ein Wechsel von der früheren Öl- oder Gasheizung auf umweltschonende Wärmepumpen wirtschaftlich darstellbar ist. Um die Antwort hier vorwegzunehmen: Dies kann funktionieren, weil durch die technische Weiterentwicklung Lösungen für die Beheizung von Bestandsbauten mit Radiatoren zur Verfügung stehen. Allerdings sind im planerischen Herangehen einige Besonderheiten gegenüber der typischen Neubausituation zu beachten, wobei die erforderliche Vorlauftemperatur für die ausreichende Raumerwärmung den Dreh- und Angelpunkt darstellt.
Bei der Sanierung ist der Wärmebedarf neu zu ermitteln
Unabdingbare Voraussetzung für den effizienten Betrieb von Wärmepumpen in Altbauten ist die verbesserte Wärmedämmung. Weitere energiesparende Maßnahmen wie der Einsatz von Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung sollten geprüft werden. Doch unabhängig davon, wie und in welchem Maß das Gebäude energetisch verbessert wird, hat es gegenüber seinem früheren Zustand in jedem Fall einen reduzierten Wärmebedarf, der neu zu ermitteln ist. Aus dem raumweisen Wärmebedarf kann die erforderliche Heizleistung der Heizkörper in Abhängigkeit von der Vorlauftemperatur bestimmt werden.
Liegt die benötigte Vorlauftemperatur unter 55°C sind keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich. Es stehen verschiedene Niedertemperatur-Wärmepumpen, im Dimplex-Sortiment beispielsweise die Hocheffizienz-Wärmepumpe der LA-TU-Baureihe, zur Verfügung, die in diesem Bereich wirtschaftlich eingesetzt werden können und zusätzlich förderfähig sind. Mit Mittel- oder Hochtemperatur-Wärmepumpen lassen sich heute sogar Vorlauftemperaturen von 65 bzw. 70°C erreichen, sodass auch höhere Wärmeleistungen der Radiatoren abgedeckt werden können, im Dimplex-Sortiment zum Beispiel die Sole/Wasser-Wärmepumpe SIH 40TE.
Grundsätzlich gilt jedoch für Wärmepumpen-Heizungsanlagen: Jedes Grad Absenkung bei der Vorlauftemperatur bringt etwa 2,5% Einsparung im Energieverbrauch. Ehe eine Mittel- oder Hochtemperatur-Wärmepumpe geplant wird, sollten darum Optimierungen bei den Heizkörpern ins Auge gefasst werden. So benötigen die früheren Gussradiatoren deutlich höhere Vorlauftemperaturen als moderne Heizkörper aus Stahl. Liegt die benötigte Vorlauftemperatur nur in einigen Räumen über 55°C, lassen sich eventuell die Heizkörper in den betroffenen Räumen austauschen, um den Einsatz einer Niedertemperatur-Wärmepumpe zu ermöglichen. Stahlradiatoren dürften auch zum Einsatz kommen, wenn die Heizkörper im Rahmen einer Generalsanierung ohnehin komplett erneuert werden. Dann lässt sich die Heizleistung über deren Bauhöhe und die Anzahl ihrer Glieder steuern, sodass geringere Vorlauftemperaturen möglich werden.
Noch einmal deutlich energieeffizienter ermöglichen Gebläsekonvektoren bei gleicher Baugröße deutlich niedrigere Vorlauftemperaturen als herkömmliche Heizkörper aus Stahl. Sie stellen eine wirtschaftliche Alternative zur Flächenheizung dar und sind speziell für umfassende Gebäudemodernisierungen mit ohnehin erforderlichem vollständigem Radiatorentausch empfehlenswert. Gebläsekonvektoren sehen in der Form klassischen Radiatoren ähnlich, verteilen die Wärme aber mithilfe eines Gebläses im Raum. Das bietet bei gleicher Wärmeabgabe den doppelten Vorteil kleinerer Heizkörper und geringerer Vorlauftemperaturen, die im Bereich von 30 bis 35°C liegen können.
Zentrale oder dezentrale Warmwasserbereitung
Vorlauftemperaturen von 55 oder gar 30°C klingen für viele Gebäudebetreiber zunächst utopisch, wenn sie ihre alten Ölheizungen betrachten, die Heizwasser mit 70 oder 80°C zur Verfügung stellen müssen. Diese hohen Temperaturen sind zum einen dem hohen Heizwärmebedarf der ungedämmten Altbauten geschuldet, zum anderen aber auch der Warmwasserbereitung.
Zum Schutz gegen das Wachstum gesundheitsgefährdender Legionellen müssen Trinkwasser-Erwärmungsanlagen laut DVGW-Arbeitsblatt W 551 (Fassung von 2004) eine Speicheraustrittstemperatur von mindestens 60°C sicherstellen. Diese Forderung ist aus hygienischer Sicht vernünftig und notwendig, energetisch allerdings eine Herausforderung für alle Niedertemperatur-Heizungen. Es kann deshalb sinnvoll sein, die Wassererwärmung von der Gebäudeheizung abzukoppeln und stattdessen dezentral zu organisieren, etwa mit Wandspeichern oder Durchlauferhitzern in den einzelnen Wohnungen.
Noch Erfolg versprechender für eine energieeffiziente Warmwasserbereitung ist die intelligente Kombination der kostengünstigen und erneuerbaren Energie aus einer Wärmepumpe mit dezentralen Maßnahmen. Etwa indem für jede Wohneinheit im Mehrfamilienhaus eine eigene Lüftungs-Abluft-Wärmepumpe installiert wird. Diese nutzt die Wärme in der Abluft aus Küche, Bad und WC, um das Brauchwasser für die jeweilige Wohnung auf 60°C zu erwärmen. Als praktischer Nebeneffekt werden besagte Räume be- und entlüftet. Bei höherem Warmwasserbedarf kann der serienmäßig integrierte Heizstab zugeschaltet werden. Aber auch einfache Durchlauferhitzer in den Wohnräumen sind möglich. In jedem Fall hat der Mieter bei dezentraler Warmwasserbereitung die Kosten in der eigenen Hand.
Erdwärmesonden scheiden bei Altbauten nicht immer aus
Bei bestehenden Häusern in einem baulich und gärtnerisch gestalteten Umfeld dürfte es nur selten möglich sein, einen Erdwärmekollektor, eine Erdwärmesonde oder eine Brunnenanlage zu errichten. Angesichts der zumeist sehr offenen Bebauung in Wohnsiedlungen der 1960er-Jahre können Erdwärmesonden aber immerhin geprüft werden, die dann den Einsatz von Sole/Wasser-Wärmepumpen ermöglichen.
Meistens bleibt als einzige mögliche Wärmequelle in der Gebäudemodernisierung jedoch die Außenluft. Sie steht überall zur Verfügung und kann ohne Genehmigung immer genutzt werden. Luft/Wasser-Wärmepumpen werden überwiegend als monoenergetische Anlagen errichtet. Die Wärmepumpe kann bei entsprechender Modellauswahl und Anlagenkonfiguration den Wärmebedarf bis etwa –5°C Außentemperatur vollständig decken. Bei tieferen Temperaturen und hohem Wärmebedarf wird automatisch ein zweiter Wärmeerzeuger zugeschaltet, der bei monoenergetischen Anlagen durch einen elektrischen Heizstab im Pufferspeicher zur Verfügung gestellt wird. Im Sanierungsfall lässt sich eventuell aber auch der vorhandene Ölkessel zum Decken der Spitzenlast im tiefen Winter weiter betreiben. Denn in Deutschland sinkt die Außentemperatur nur an wenigen Tagen im Jahr unter –5°C, sodass der Anteil der Zusatzheizung unter 5% der Jahresheizarbeit liegt, was die Weiterverwendung des vielleicht nicht sehr energieeffizienten, aber noch funktionsfähigen alten Öl- oder Gaskessels wirtschaftlich durchaus interessant machen kann.
Bei Bedarf schaltet der Wärmepumpenmanager den Ölkessel automatisch als zweiten Wärmeerzeuger zu und regelt über ein Mischermodul die benötigte Vorlauftemperatur einer bivalenten Anlage. Als weitere Möglichkeit lassen sich noch Solarkollektoren zur Warmwasser-Bereitung und/oder Heizungsunterstützung mit einbinden.
Wirtschaftlichkeit lässt sich auf viele Arten optimieren
Luft/Wasser-Wärmepumpen gibt es für die Innen- und Außenaufstellung, sodass nicht unbedingt zusätzlicher Platz im Gebäude benötigt wird. Vorab zu planen sind lediglich die Positionen für den Pufferspeicher sowie den Drehstromanschluss und den separaten Zähler für die Wärmepumpe. Bei Einhaltung der Sperrzeiten und eigenem, vom sonstigen Haushaltsstrom unabhängigem Zähler wird nur der Arbeitspreis ohne Leistungspreisanteil verrechnet.
Sowohl die Investitionskosten als auch die späteren Betriebskosten unterliegen gerade beim Bauen im Bestand einer Vielzahl von Einflussfaktoren, sodass generelle Aussagen zur Rentabilität nicht getroffen werden können. Nutzt der Handwerker für seinen Bauherrn jedoch die hier beschriebenen Optimierungsvarianten, dann ist ein wirtschaftlicher Betrieb moderner Wärmepumpen in vielen Fällen auch in Bestandsgebäuden mit den vorhandenen oder erneuerten Radiatoren problemlos möglich.
Autor
Dipl. Ing. Carsten Thomas ist bei Glen Dimplex Deutschland Produktmanager für Wärmepumpen und spezialisiert auf die Fachgebiete Effizienzsteigerung und ErP Lot 1/2, 95326 Kulmbach, Telefon (0 92 21) 7 09-2 01, carsten.thomas@glendimplex.de , https://www.dimplex.eu/de-de
