Wärmepumpe im Bestand: Auslegung, Hydraulik und Effizienz
Ein Einfamilienhaus (Baujahr 1998, 160 m², Heizlast 9 kW bei Auslegung -10 °C, Radiatoren, Vorlauftemperatur bisher 70/55 °C) soll mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe beheizt werden. Der Eigentümer hat ein Angebot mit 12 kW Leistung, Pufferspeicher 300 l und direkter Einbindung in den bestehenden Heizkreis ohne hydraulischen Abgleich erhalten. Gemessen wurden ein Gesamtvolumenstrom von 1,1 m³/h und eine Spreizung von 8 K bei Volllast. Die Stromkosten betragen 0,32 €/kWh, die alte Gasheizung verbrauchte 22.000 kWh Gas pro Jahr. Der Eigentümer erwartet eine Amortisation in fünf Jahren.
1. Bewerten Sie die Auslegung und die Hydraulik: Welche Probleme sehen Sie, und welche Maßnahmen sind vor der Inbetriebnahme nötig?
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Die Wärmepumpe ist mit 12 kW deutlich überdimensioniert gegenüber einer Heizlast von 9 kW; das führt zu Takten, höherem Verschleiß und schlechterem COP im Teillastbereich. Kritischer ist die Hydraulik: Bei 1,1 m³/h und 8 K Spreizung ergibt sich eine übertragene Leistung von etwa 10,2 kW, was rechnerisch nicht zur Auslegung passt und auf falsche Volumenströme oder Messfehler hindeutet. Entscheidend ist die Vorlauftemperatur: 70/55 °C sind für eine Luft-Wasser-Wärmepumpe unwirtschaftlich. Vor der Inbetriebnahme sind ein hydraulischer Abgleich, die Prüfung der Heizflächen und eine Absenkung der Vorlauftemperatur auf ein für Wärmepumpen taugliches Niveau erforderlich. Der Pufferspeicher ist zu dimensionieren, nicht pauschal zu wählen. Die Leistung sollte auf die Heizlast abgestimmt oder über eine modulierende Regelung geführt werden. Erst nach diesen Schritten lässt sich ein realistischer COP und damit die Wirtschaftlichkeit beurteilen.
2. Prüfen Sie die Amortisationserwartung des Eigentümers mit einer überschlägigen Rechnung und benennen Sie die Unsicherheiten.
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Die Gasmenge von 22.000 kWh entspricht bei einem Nutzungsgrad von etwa 0,9 einer Nutzwärme von rund 19.800 kWh. Eine Wärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von 3,0 benötigt dafür etwa 6.600 kWh Strom, bei 0,32 €/kWh rund 2.100 € pro Jahr. Die Gasheizung kostet bei angenommenen 0,11 €/kWh etwa 2.420 € pro Jahr. Die Einsparung liegt damit nur bei rund 300 € pro Jahr, nicht bei einem Betrag, der eine Investition in fünf Jahren amortisiert. Selbst mit einer besseren JAZ von 3,5 und einem günstigeren Stromtarif bleibt die Amortisation deutlich länger. Unsicherheiten sind der tatsächliche Gaspreis, der Stromtarif, die reale JAZ, Wartungskosten und die Investitionshöhe. Die Erwartung des Eigentümers ist daher nicht belastbar; sie beruht vermutlich auf einem Vergleich der Brennstoffkosten ohne Berücksichtigung der Jahresarbeitszahl. Eine ehrliche Wirtschaftlichkeitsrechnung mit Sensitivitätsbetrachtung ist Teil der Beratungspflicht.
3. Welche Regelungs- und MSR-Maßnahmen empfehlen Sie, um den effizienten Betrieb zu sichern?
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Empfohlen werden eine witterungsgeführte Vorlaufregelung mit Heizkurve, eine modulationfähige Verdichterregelung, eine Rücklaufbegrenzung und eine Sperrzeit für Warmwasserbereitung. Der Pufferspeicher sollte mit Temperaturschichtung und Fühlern an Vorlauf, Rücklauf und Speicher betrieben werden. Wichtig sind ein hydraulischer Abgleich mit voreinstellbaren Ventilen, eine korrekte Volumenstrommessung und die Überwachung der Spreizung. Eine Fernüberwachung mit Alarmierung bei Störungen und ein Betriebsstundenzähler erleichtern die Fehlerdiagnose. Die Regelung sollte so parametriert sein, dass häufiges Takten vermieden und die Laufzeit im optimalen Bereich gehalten wird. Nach der Inbetriebnahme ist ein Messprotokoll mit Volumenstrom, Temperaturen und elektrischer Leistung zu erstellen und mit der Auslegung zu vergleichen.