Betriebsweisen und Arten von Wärmepumpen

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Wie werden Wärmepumpen betrieben?

Den meisten Hausbesitzern fällt es schwer, die passende Heiztechnik für das Aufheizen vom eigenen Zuhause zu finden. Die Wärmepumpe stellt dabei eine zukunftsfähige Alternative zu unsicheren Brennstoffen dar, denn sie vereint Heizkostenersparnisse und umweltschonende Wärmeerzeugung. Denn die in der Umwelt gespeicherte thermische Energie aus Luft, Wasser und Erdreich, kann über einen technischen Prozess genutzt werden, um das Gebäude zu beheizen. Somit kann mithilfe der Wärmepumpe die Wärmewende in Deutschland gestaltet werden. Aber wie funktioniert eine Wärmepumpe, welche Arten gibt es und wie genau können wir die regenerativen Energiequellen nutzbar machen?

Verschiedene Betriebsweisen einer Wärmepumpe

Es gibt viele unterschiedliche Betriebsweisen einer Wärmepumpe:

Monovalent

Bei einer monovalent betriebenen Wärmepumpe werden 100 Prozent der benötigten Wärmeenergie durch die Wärmepumpe bereitgestellt. Hierbei wird kein zusätzlicher Wärmeerzeuger, wie ein Elektroheizstab oder ein anderes Heizsystem genutzt.

Monoenergetisch

Bei einem monoenergetischen Betrieb steht ein Primärenergieträger zur Verfügung, was bei der Wärmepumpe Strom wäre. Dabei wird 100 Prozent unserer benötigten Wärmeenergie durch Strom zur Verfügung gestellt, entweder über den Verdichterkreis in einer Wärmepumpe oder durch einen Elektroheizstab.

Bivalent

Bei einer bivalenten Betriebsweise hat man zwei Wärmeerzeuger. Ein Gasbrennwertgerät kann zum Beispiel so einen zweiten Wärmeerzeuger darstellen. Da hier mit Strom und Gas verschiedene Energieträger zum Einsatz kommen, wird dieses System meistens auch Hybridanlage genannt. Eine andere Alternative ist die Nutzung einer Wärmepumpe mit ihrem Kältekreis und einem zusätzlichen Elektroheizstab. Für den Betrieb dieses bivalenten Heizsystems gibt es verschiedene Arten:

Es gibt den bivalent parallelen Betrieb, bei dem die Wärmepumpe erst ab einem gewissen Punkt, den meist auf -5 Grad ausgelegten Bivalenzpunkt, einen zweiten Wärmeerzeuger hinzuschaltet und bei der Wärmeerzeugung unterstützt. Eine andere Betriebsart ist die bivalent alternative, bei der die Wärmepumpe die Versorgung bis zum Bivalenzpunkt sicherstellt und diese dann komplett an ein anderes Heizsystem übergibt. Die Wärmepumpe ist dann abgeschaltet und zum Beispiel ein Gasbrennwertgerät übernimmt dann 100 Prozent der benötigten Leistung. Eine dritte Art ist die bivalent teilparallele Fahrweise, dabei läuft die Wärmepumpe wieder bis zu einem gewissen Bivalenzpunkt und schaltet dann einen zusätzlichen Wärmeerzeuger parallel dazu, welches zu einem weiteren Bivalenzpunkt unterstützt. Wenn auch dieser überschritten wird, schaltet sich die Wärmepumpe ab und die Wärmeerzeugung wird durch den zweiten Wärmeerzeuger alleine geleistet. Die verschiedenen Bivalenzpunkte sind je nach Anlagendimensionierung und Auslegung unterschiedlich einzustellen.

Reversibel

Eine weitere Betriebsweise stellt der reversible Betrieb dar, welcher wird besonders bei Luftwärmepumpen genutzt wird. Darüber lässt sich der komplette Kältekreis über ein Vierwegeventil umkehren, um das Gebäude im Sommer kühlen zu können oder um eingefrorene Außeneinheiten abzutauen.

Verschiedenen Arten von Wärmepumpen

Wärmepumpen werden danach unterschieden, welche Umweltenergie sie nutzen. Neben den einfacheren Bezeichnungen Erd-, Luft- oder Grundwasser-Wärmepumpe sind die Fachbegriffe Sole-Wasser-, Luft-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpe üblich. Diese Begriffe weisen auf die unterschiedlichen Kreisläufe sowie die genutzte Umweltwärme hin.

Luft-Wasser Wärmepumpe

Eine Luft-Wasser Wärmepumpe entzieht der Umgebungsluft die Wärme und führt sie über einen Kältekreis dem Heizsystem zu. Hierbei gibt es zwei verschiedene Arten:

Die Monoblock Wärmepumpen haben ihren kompletten Kältekreis ab Werk in der Einheit geschlossen und die Wärme wird über ganz normale Rohrleitung in das Gebäude über eine Hydraulikstation geleitet, wo sie dann verteilt wird. Die gesamte Technik, wie zum Beispiel die Verdichter- und Kältekreistechnik und Umwälzpumpen, ist in dieser einen Einheit verbaut. Diese kann auf einem Fundament als komplette Einheit draußen aufgestellt werden. Einige Punkte müssen hier aber beachtet werden, denn es müssen vorgeschriebene Abstände, unter anderem zum Nachbarn, aufgrund des Schallschutzes eingehalten werden und es besteht die Möglichkeit, dass sie an diesem Ort einfrieren kann. Alternativ kann eine Inneneinheit gewählt werde, für die viel Platz im Technikraum und große Luftschächte nach draußen eingeplant werden müssen. Eine Variante dazu ist die Splitanlage, hierbei ist der komplette Kältekreis nicht in der Außeneinheit, sondern aufgeteilt. Um die Kälteleitung zu legen, braucht man keine großen Durchbrüche oder Leitungen, sondern dünne verkleidete Kupferleitungen, die bis zu 25 Meter gelegt werden können. Da dieser nicht hermetisch ab Werk fertig eingerichtet ist, sondern erst vor Ort fertig gestellt werden muss, wird für die Installation ein Kältetechniker benötigt.

Auf die Luft – Luft Wärmepumpe, welche häufig in passiv Häusern ihren Einsatz findet, wird in diesem Beitrag nicht weiter eingegangen, da sie separat behandelt wird.

Sole-Wasser Wärmepumpe

Außerdem gibt es Sole Wasserwärmepumpen, auch hier gibt es verschiedene Varianten. Bei einer Erdwärmepumpe mit einer Erdsonde, werden eine oder mehrere bis zu 100 Meter tiefe Erdsonden gebohrt. In der Tiefe herrschen das ganze Jahr über die gleichen Temperaturen, die als Wärmequelle genutzt werden können. Diese Art von Wärmepumpen ist deutlich effizienter als Luftwärmepumpen.

Eine weitere Variante ist die Erschließung der Wärmequelle Erde mittels Flächenkollektoren. In ein bis zwei Meter Tiefe werden Kunststoffrohre in der Fläche verlegt, etwa 25 Watt lassen sich pro Quadratmeter an Umweltenergie entziehen. Da diese Hauptsächlich durch Sonneneinstrahlung oder Regenwasser zur Verfügung gestellt wird, darf die Fläche nicht versiegelt werden. Ähnliche Varianten gibt es auch als Ringgrabenkollektoren.

Wasser-Wasser Wärmepumpe

Eine ganz andere Art sind die Wasser-Wasser Wärmepumpen, diese verfügen über einen Saug und einen Schluckbrunnen, durch die Grundwasser gefördert wird. Dieses hat eine gleichbleibende Temperatur, die als Energiequelle dient. Über den zweiten Brunnen wird das Wasser wieder zurück in die Erde geleitet.

Weiterführende Informationen Rundum das Thema Wärmepumpen, die unterschiedlichen Arten, die Technik, Funktionsweise des Kältekreises und auch welche Fehlerquellen sind bei Wärmepumpen häufig zeigen, kann man gut in dem Buch „Leitfaden für Wärmepumpen“ erschienen im Fachbuchverlag Recknagel nachlesen.

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7 Tipps gegen Schall von Wärmepumpen

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Im Wohnungsumfeld ist jeder Lärmpegel kritisch. Ventilatoren- und Strömungsgeräusche von Wärmepumpenmodellen sollten daher so geräuscharm wie möglich arbeiten und an einem geeigneten Aufstellort ihre Leistung erbringen. Damit die Lautstärke auf einem niedrigen Niveau gehalten wird, stellt SHK INFO die Frage: Wie leise ist zu laut und mit welchen Maßnahmen lässt sich der Wärmepumpenschall möglichst gering halten? Wir klären auf.

Der SHK INFO Schnellleitfaden zur Orientierung

Beim Kauf eines Wärmepumpenmoduls sollten Verbraucher dem Thema Schall besondere Aufmerksamkeit widmen. Moderne Systeme erreichen den maximal vorgegebenen Wert von 55 Dezibel ohne zusätzliche Maßnahmen. In den meisten Fällen lässt sich der Lautstärkepegel alleine durch einen geeigneten Aufstellort ausreichend verringern. Ein Grenzabstand von drei Metern zum Nachbargrundstück ist empfehlenswert, sollte dies aus baulichen Gründen nicht möglich sein, helfen Schallschutzoptimierungen den Geräuschpegel auf ein Minimum zu reduzieren. Schon bei der Planung einer Wärmepumpenanlage lohnt es sich, modellabhängige Schallleistungs- und Schalldruckpegel zu beachten. Eine gute Orientierung liefert der Schallrechner, seine Ergebnisse dienen als hilfreiche Grundlage für die Planung. Mit seiner Unterstützung können Eigenheimbesitzer die Lärmemissionen von Wärmepumpenanlagen mit einer maximalen Heizleistung von 35 Kilowatt errechnen. Neben dem nötigen Abstand zu schutzbedürftigen Räumen berechnet der Schallrechner auch die Emissionsangaben.

Tipp1: Geräteauswahl mit einem geringen Schallleistungspegel

Leise Wärmepumpenmodelle sind an ihrem geringen Schallleistungspegel von weniger als 50 Dezibel erkennbar. Dieser Wert wird mit aktueller Technik erreicht, sollte jedoch möglichst wenig tieffrequente Anteile in der Geräuschakustik aufweisen. Zudem sollten keine Töne wie Pfeifen oder Brummen hervortreten. In ausschließlichen Wohngebieten beträgt der Lärmgrenzwert bei Nacht 35 und bei Tag 55 Dezibel.

Tipp2: Keine tonhaltigen Geräusche

Wärmepumpengeräusche werden in bestimmte Frequenzgruppen eingeteilt. Je höher die Frequenz, desto deutlicher ragt ein Ton aus diesem Spektrum heraus. Hier spricht man von einem tonhaltigen Geräusch. Wärmepumpenanlagen weisen grundsätzlich drei Dezibel Tonhaltigkeit auf, wobei die Ermittlung des Beurteilungspegels nach TA Lärm zu bewerten ist. Eine passende Wärmepumpenanlage sollte daher weder schrille Pfeiftöne noch extrem tiefe Geräusche von sich geben.

Tipp 3: Aufstellort der Wärmepumpe

Der optimale Aufstellort von Wärmpumpenmodulen berücksichtigt optische Aspekte, eine ausreichende Luftversorgung, geringe Lärmbelästigung sowie ausreichend Abstand zu Gebäuden. Neben dem Schallschutz kommt es vor allem darauf an, Kurzschlüsse zwischen der Fort- und Außenluft zu vermeiden. Ob Split- oder Monoblock-Wärmepumpen – der passende Aufstellort bleibt dem Eigentümer überlassen, solange eine problemlose Luftversorgung gewährleistet ist und die Geräuschentwicklung 55 Dezibel nicht übersteigt. Ungünstig ist die Installation zwischen Mauern, da sich der Schall hier verstärkt. Rasenflächen hingegen wirken schalldämpfend und eignen sich gut zur Aufstellung.

Tipp 4: Schallabsorbierende Oberflächen

Ist die Wärmepumpenanlage noch immer zu laut, lässt sich durch den Einsatz von schallabsorbierenden Materialien die Lautstärke um bis zu 10 Dezibel reduzieren. Vlies oder Schaumstoff als Auskleidung für die Umgebungsflächen sollen die Reflexionen unterbinden und die Akustik weitgehend eindämmen.

Tipp 5: Körperschallentkopplung der Wärmepumpe

Damit das Wärmepumpenmodul in aktiven Funktionszeiten keinen Schall weitertransportieren kann, sollte bei der Installation schwingungsentkoppelnde Verdichtungsgrundplatten zum Einsatz kommen. Auf diese Weise kann der Schall des Verdichters nach außen auf ein Minimum reduziert werden. Die größte Schallentwicklung entwickelt sich in Richtung der Ausblasseite, daher ist es ratsam, zwischen Wärmepumpengerät und Heizverteilsystem sogenannte Doppelbalg-Gummikompensatoren einzufügen.

Tipp 6: Abschirmung oder Einkofferung der Wärmepumpe

Wie hoch der Geräuschpegel einzelner Wärmepumpenanlagen ist, hängt unter anderem von dem Abstand zu angrenzenden Gebäuden ab und der Leistungszahl. Menschen nehmen Geräusche bereits ab 20 Herz wahr, weshalb die tiefen Töne eines Wärmepumpenmoduls, der sogenannte tieffrequente Schall, als störend empfunden wird. Eine entsprechende Ummantelung des Gerätes, eine vertikale Befestigung oder elastisch dämpfende Aufstellung verringert den ausgehenden Schall des Kompressors, auch Verdichter genannt. Eine Schallabschirmung für den Ventilator dient dem zusätzlichen Lärmschutz.

Tipp 7: Betrieb der Wärmepumpe

Als Hauptlärmquelle einer Wärmepumpe gilt der Ventilator. Er saugt die Luft mit Unterdruck an und gibt diese nach vorne wieder ab. Daher sollte der Standort sorgfältig gewählt werden. Störungen durch Betriebsgeräusche im persönlichen Lebensbereich sind wesentlich geringer, wenn es keine direkte Sichtverbindung zu Fenstern von benachbarten oder eigenen Wohnräumen gibt. Tipp: Montieren Sie eine Wärmepumpenanlage nicht direkt unter Schlafzimmer- oder Küchenfenstern und vermeiden Sie die Installation an Wänden und harten Flächen. Hier wird die Schallkulisse sofort reflektiert und somit die Lautstärke der Betriebsgeräusche verstärkt.

Ideale Lösung

Eine Aufstellung der Wärmepumpe im Gebäude ist die leiseste Funktionsvariante. In diesem Fall ist auf die Unterbrechung der Körperschallübertragung mithilfe von flexiblen Leitungsanbindungen zu achten. Strömungsgeräusche an den Luftaus- und -eintritten können mit dafür vorgesehenen Schalldämpfern gut reduziert werden.

Die 4 teuren Fehler bei einer Wärmepumpe

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Die 4 teuren Fehler einer Wärmepumpe

Bei der Planung, Dimensionierung und Auslegung eines Wärmepumpensystems sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen, damit die Heizungsanlage wirtschaftlich effizient und mit der passenden Wohlfühltemperatur arbeitet. Um Fehler in der Anschaffung und Installation zu vermeiden, sollten Interessenten sowohl bauliche als auch energetische Argumente prüfen. Warum die Wärmepumpengröße, Systemtemperaturen, Installationsqualität und Auslegung des Warmwasseranteils eine wichtige Rolle spielen? Hier lesen Sie die Antworten.

Fehler 1: Falsche Dimensionierung, Planung, Auslegung

Für den effizienten Wärmpumpenbetrieb muss der Energiebedarf berechnet, die Hydraulik auf die Trinkwassererwärmung abgestimmt und der Bivalenzpunkt bestimmt werden. Die Schlüsseltechnologie der Zukunft kann mit regenerativ erzeugtem Strom betrieben werden und steht wie kaum ein anderes Heizsystem für energiesparendes und umweltschonendes Heizen. Die Anlage arbeitet mit einer Leistungszahl zwischen drei und fünf, jedoch weitgehend CO2-neutral. Damit die Anlage immer eine ausreichende Energiemenge speichern kann, muss man bei der Planung das Mindestanlagenvolumen berücksichtigen. Dieser Energieanteil wird in aktivierten Bauteilen wie einer Flächenheizung oder in Anlagenkomponenten (Heizkörpern) sowie in der Wassermenge der Heizungsanlage gespeichert. Jede Anlage benötigt ein speziell auf die Wohnfläche abgestimmtes und zirkulierendes Mindestwasservolumen. Da die Anforderungen für Heizsysteme und Wärmpumpeninstallationen stark variieren, wird das Mindestwasservolumen nicht in Litern angegeben, sondern nach erfüllten Bedingungen bewertet. So spielt die Anzahl der Heizkörper eine wesentliche Rolle oder die Einbindung eines Mischers und Pufferspeichers.

Energiebedarf ermitteln

Heizung

Nur ein Grad mehr Wohntemperatur verursacht im laufenden Wärmepumpenbetrieb etwa vier Prozent höhere Energiekosten. Eine korrekte Dimensionierung der Heizlast wird nach DIN EN 12 831 errechnet. Im Neubau erfolgt die Berechnung über die zu beheizende Fläche und den individuellen Wärmebedarf, ebenso wird die Wärmedämmung nach KfW-Standard berücksichtigt.

Warmwasser

Für die Trinkwassererwärmung wird ein Energiebedarf von 0,2 kW pro Person errechnet, basierend auf der Annahme, dass eine Person täglich zwischen 80 und 100 Liter Warmwasser mit einer durchschnittlichen Temperatur von 45 °C verbraucht. Je nach Isolierungsqualität und Leitungslänge kann sich die Heizlast für die Warmwasseraufbereitung in den Zirkulationsleitungen erheblich erhöhen. Auf der Nutzfläche findet die Verteilung innerhalb der thermischen Hülle statt, wobei der flächenbezogene Wärmeverlust nach dem Gebäudeenergiegesetz, kurz GEG, berechnet wird.

Fehler 2: Systemtemperaturen zu hoch eingestellt

Von einer niedrigen Vorlauftemperatur profitieren Wärmepumpen am meisten. Sie müssen die Temperatur aus Luft, Grundwasser und Erdreich nur mehr um wenige Grade erhöhen. Dafür benötigen die Module wenig Energie, sind jedoch in ihrer Effizienz zusätzlich von der Gebäudedämmung und Außentemperatur abhängig. Das Heizungswasser gibt auf dem Weg durch das Heizsystem Wärme ab, bis es in den Bereich der Wärmeerzeugung zurückströmt (Rücklauftemperatur). Die Differenz zur Vorlauftemperatur wird als Spreizung bezeichnet und sollte beim Heizungsbetrieb durch Wärmepumpen möglichst gering sein.

Hydraulischer Abgleich

Ein hydraulischer Abgleich des Fachmanns garantiert die optimale Funktionsweise aller verfügbaren Heizkörper, unabhängig davon, wo sich diese im Haus befinden. Auf diese Weise wird jeder Raum mit demselben Energieaufwand beheizt und Energie eingespart. Da Wärmepumpensystem bei niedrigen Vorlauftemperaturen von 55 °C besonders effizient arbeiten, ist eine Kombination aus Fußbodenheizung und Wärmepumpe ideal. Beim hydraulischen Abgleich wird zudem überprüft, ob die Heizungspumpe korrekt dimensioniert ist. Besteht eine Überdimensionierung, wird der Druck zu groß und es entstehen Geräusche an den Ventilen.

Fehler 3: Installationsqualität & Inbetriebnahme

Als umweltfreundliche Alternative zu Kesselanlagen nehmen Wärmepumpenmodule einen wichtigen Stellenwert ein, müssen jedoch anders als herkömmliche fossile Brennstoffsysteme betrieben werden. Idealerweise beträgt die Rücklauftemperatur unter 55 °C und die Wärmeverteilung passiert mit einem höheren Durchfluss. Je optimaler das Wärmepumpenkonzept konstruiert wurde, desto weniger Geräusche macht die Anlage. Stimmt die Installationsqualität, sind Ventile und Rohre korrekt ausgelegt, große genug und bewältigen den erhöhten Durchfluss innerhalb des Systems.

Sperrzeiten von Energieversorgern berücksichtigen

Energieversorger fördern die Nutzung von Wärmepumpen und bieten spezielle Stromtarife. Im Gegenzug verhängen diese Sperrzeiten für den Wärmepumpenbetrieb, um das Energienetz in Zeiten von Leistungsspitzen zu entlasten. Werden Wärmepumpenmodule monoenergetisch und monovalent betrieben, muss die Wärmepumpe größer dimensioniert werden, damit trotz Sperrzeiten der erforderliche Tageswärmebedarf zu decken ist. In der Praxis bewährt sich bei zwei Stunden Sperrzeit eine Überdimensionierung von fünf Prozent, bei sechs Stunden sind 15 Prozent empfehlenswert.

Fehler 4: Die Auslegung des Warmwasseranteils

Sinkt der Wärmebedarf eines Hauses, wird der energetische Anteil für die Aufbereitung des Warmwassers immer wichtiger. Zwar spielt der Warmwasseranteil bei schlecht gedämmten Häusern lediglich eine untergeordnete Rolle, doch je effizienter die Außenhülle, desto höher der Anteil für die Warmwasserbereitung. Mit einem Anteil von rund einem Drittel fällt dieser meist deutlich höher aus als notwendig. Idealerweise sollte dieser Wert laut VDI 4650 bei 18 Prozent des Jahresverbrauchs liegen. Bei einem größeren Mehrpersonenhaushalt oder einer geringeren Norm-Heizlast kann dieser Anteil steigen.

Effizienz einer Wärmepumpe

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Wirkungsgrad Wärmepumpe – eine Glanzleistung an Effizienz

Klimafreundliche Wärmepumpen finden in jeder Wetterlage genau das richtige Maß an Energieaufwand. Damit Bewohner in den eigenen vier Wänden eine konstant angenehme Temperatur vorfinden, aber Überraschungen bei der Energierechnung ausbleiben, lohnt sich der Blick in das technische Datenblatt. Die Effizienz von Wärmepumpenmodulen wird in drei wesentliche Parameter unterteilt. Um die Energie weitgehend sauber, preiswert und obendrein komfortabel in das Heizsystem zu integrieren, liefern COP, JAZ und SCOP wertvolle Hinweise, welchen Wirkungsgrad die Wärmepumpe unter bestimmten Bedingungen erzielen kann. Doch was bedeuten diese Abkürzungen genau?

Begriffe und Definition

Wer sich für die Funktionsweise einer Wärmepumpenkonstruktion interessiert, kommt an der sogenannten Jahresarbeitszahl, kurz JAZ, sowie der Leistungszahl COP nicht vorbei. Doch was verbirgt sich hinter den Begriffen und was sagen diese über die Effizienz und Leistungsfähigkeit einer Wärmepumpe aus? Die Leistungszahl, der Coefficient of Performance (COP), und die Jahresarbeitszahl (JAZ) definieren die Leistungsfähigkeit einer Wärmepumpe. Wichtig ist das Verhältnis zwischen der benötigten Arbeitsenergie und der erzeugten Wärme. Ergänzende Daten liefert der Seasonal Coefficient of Performance (SCOP).

Was ist der COP-Wert?

Dieser Standardwert wird unter Laborbedingungen ermittelt und erlaubt Rückschlüsse auf die Wärmepumpenkonstruktion, nicht aber auf das angeschlossene Heizsystem. Der COP als Leistungszahl drückt die gemessene Effizienz bei einem bestimmten Betriebszustand aus und setzt sich aus einem Stromanteil und der gewonnenen Umweltwärme zusammen. Je nach Art des Wärmepumpenmoduls kann dieser zusätzliche Wärmegewinn aus dem Erdreich (Sole-Wasser-Wärmepumpen) oder der Umgebungsluft (Luft-Wasser-Wärmepumpen) entstehen.

Welche Informationen liefert der SCOP-Wert?

Beim SCOP handelt es sich um den COP in Relation zur Außentemperatur. Somit hält der saisonale SCOP für Interessenten immer genauere Daten bereit als der COP. Auch dieser Wert wird im Labor gemessen und wird im Teillastbereich ermittelt. Mehrere Prüfpunkte mit unterschiedlichen Luft- und Wassertemperaturen liefern das Datenmaterial. Der SCOP wird besser, je wärmer das Medium (Erdreich, Luft) ist, aus dem Wärme gewonnen wird. Umgekehrt ist die Situation bei der Wärmeabgabe, denn je höher hier die erzeugte Wärmetemperatur ausfällt, desto tiefer ist der COP. Ideal wäre also eine hohe Erdreich- oder Lufttemperatur und eine vergleichsweise tiefe Temperatur bei der Abgabe der Wärme.

Was bedeutet JAZ?

Die Jahresarbeitszahl gilt als effektive Leistungszahl und zwar im 365-Tage-Durchschnitt und im realen Betrieb. Sie gibt das Verhältnis von erzeugter Wärme zu eingesetzter Energie einer Heizanlage an und kann erst nach rund einem Jahr bestimmt werden. Voraussetzung dafür ist der ordentliche Betrieb zur praxisnahen Datengewinnung.

Wann ist ein Wärmepumpensystem förderfähig?

Über die JAZ lässt sich die Effizienz eines Wärmepumpenmodells feststellen. Diese wird für ein Gebäude auf individueller Basis als auch für eine bestimmte Heizanlage ermittelt. Damit eine Anlage den Förderrichtlinien entspricht, ist eine minimale Jahresarbeitszahl von 3,5 bis 3,8 erforderlich. Förderungen gibt es nur für einzelne Maßnahmen in einem Bestandsgebäude.

Beispiel: Beträgt die Jahresarbeitszahl einem Wert von 5, bedeutet dies, dass die Heizungsanlage 5 kWh Wärme bereitstellen kann und dabei lediglich 1 kWh elektrische Energie verbraucht.

Wie wird die JAZ berechnet?

Für die Berechnung gibt es folgende Formel:

 JAZ = Qab / Qzu

Dabei entspricht die Größe „Qab“ der abgegebenen thermischen Energie und „Qzu“ der elektrischen Energie bei Zuführung. Das bedeutet, die Jahresarbeitszahl wird anhand der jährlich erzeugten Wärmeenergie geteilt durch den Verbrauch des Jahresheizstroms errechnet.

Was sagt die Jahresarbeitszahl über Effizienz aus?

Die Voraussetzung für eine hohe JAZ wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst. Vorhandene Dämmungen sowie das individuelle Heizverhalten verändern die Jahresarbeitszahl eines Wärmepumpemoduls. Wichtige Parameter für eine optimale JAZ sind:

Vorlauftemperatur: Temperaturunterschiede zwischen dem Heizsystem und der Wärmequelle sollten möglichst gering ausfallen. Zusätzlich unterstützt ein großflächiges Heizverteilsystem (Fußboden- oder Wandheizung) die effiziente Nutzung der Wärme.

Wärmequelle: In der Anschaffung sind Wasser- oder Erdwärmepumpen zwar kostenintensiver als Luftwärmepumpen, doch dafür nutzen sie Energiequellen wie Grundwasser und Erde, die das gesamte Jahr über eine konstante Temperatur haben.

Klima: Luft-Wasser-Wärmpumpen verwenden Außenluft als Energiequelle. Je nach Jahreszeit und kälteren Klimazonen kann dieser Temperaturunterschied die JAZ der Anlage verringern. In wärmeren Gegenden hingegen ist das vorteilhaft.

Dämmung: Je nachhaltiger und besser die Dämmeigenschaften von Gebäuden sind, desto niedriger ist der Wärmebedarf.

Persönlicher Wärmebedarf: Jeder Mensch hat seine eigene Wohlfühltemperatur. Liegt diese höher, steigt der Heizbedarf. Wichtig ist das regelmäßige Lüften.

Steuerung der Wärmepumpe per Smartphone

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Wärmpumpe vernetzen – Steuerung per Smartphone

Wärmepumpen können viel mehr als nur heizen. Sie bieten wesentliche Vorteile und sind eine smarte Kombination zu Heizung und Steuerung. Die wibutler-App ermöglicht es, die Nutzung umfangreicher Funktionen intuitiv und einfach einzustellen. Neben der Steuerung von Warmwasseraufbereitung, Kühlung und Heizung besteht die Möglichkeit, individuelle Temperaturen und Zeitprogramme in der Applikation zu hinterlegen. Mit nur wenigen Fingertipps erlaubt das Programm ein Anlernen unterschiedlicher Features, Szenarien und Modi. Auf diese Weise kann der Energieverbrauch vorübergehend angepasst werden und der Wärmebedarf reduziert sich automatisch, ohne auf Komfort zu verzichten. Temporäre Anpassungen auf die Wunschtemperatur sind von jedem Ort aus möglich und vollständig standortunabhängig einstellbar. Voraussetzung dafür ist lediglich eine aufrechte Internetverbindung und eine kompatible App zum verwendeten Wärmepumpenregler.

Bedienung des Wärmepumpensensors per wibutler

• für iOS und Android verfügbar
• komfortable Einstellungen für Heizung und Wärmepumpe
• simple Bedienung des Wärmepumpenreglers
• übersichtliches Dashboard der Wärmepumpeninformation
• individuelle Funktionseinstellungen
• Aktivierung von Urlaubsmodus oder Stand-by

Was hinter der App steckt

Gesteuert wird die Wärmepumpe von dem wibutler-Manager. Dieser überwacht den Kältekreis und regelt bei der Heizung sowie Kühlung die Zu- als auch Abschaltung und Warmwasserbereitung. Über den Referenzraumregler ermittelt der Sensor die tatsächliche Raumtemperatur und gleicht den Wert automatisch mit der gewünschten Soll-Temperatur ab. Zeitgleich erfolgt die Meldung an den Wärmepumpenmanager, der sofort die Leistung der Wärmepumpe entsprechend anpasst. Das smarte Tool bietet alles, was man für eine komfortable Bedienung und den ökonomischen Heizungsbetrieb benötigt.

Einfache Steuerung für höchste Effizienz

Unterschiedliche Technologien steuern umweltbewusst und energieeffizient Kühlung, Heizung und Belüftung im Haus. Je optimaler Geräte miteinander kommunizieren, desto effizienter lassen sich bewusst verknüpfte Synergien nutzen. Basierend auf der permanenten Konsequenz Werte als auch Heizvolumen zu vergleichen, können Haushalte erhebliche Einsparungen erzielen. Regenerativ erzeugte Energie aus Wind und Sonne schwankt zwar, doch mit moderner Hardware und intelligenter Software, die gemeinsam clever agieren, kann zum Beispiel über eine Fotovoltaikanlage permanent genügend Strom erzeugt werden, um die Heizanforderungen zu erfüllen und etwa das Duschwasser auf die richtige Temperatur zu bringen.

Schnelle Installation – sofort Heizkosten sparen

Ob Arbeitsalltag oder Freizeit – bei der Rückkehr ins Eigenheim wartet ein wohlig warmes Zuhause. Vom angenehm heißen Bad über das Kuschelsofa im Wohnzimmer – warmes Wasser oder die gewünschte Zimmertemperatur sind immer am Punkt, ohne den ganzen Tag mit voller Leistung zu arbeiten. Mit den richtigen Einstellungen zu den Tagesabläufen und wöchentlichen Routinen lassen sich bis zu 30 Prozent der Heizkosten sparen. Die individuelle Regelung der Wärmepumpe macht es möglich.

Steuerung & Kommunikation perfekt abgestimmt

Herzstück der smarten Kontrolleinrichtung ist die Steuereinheit in den eigenen vier Wänden und ein zentrales Gateway (Funkeinheit). Raum- und Gerätesensoren gibt es neben dem Wärmepumpenregler auch für Heizkörper, Fußbodenheizung und andere mit der Heizung verbundene Temperaturreglungsmaßnahmen. Das Regelungssystem ist optimal auf die Rahmenbedingungen als auch die Gewohnheiten der Bewohner abgestimmt. So arbeitet die Wärmepumpe nur dann auf dem erforderlichen Temperaturniveau, wenn im Haushalt lebende Personen tatsächlich zu Hause sind und fährt sofort das Gradlevel nach unten, sobald die Familie den Wohnort in Richtung Schule und Beruf verlassen hat. Um rasch und unkompliziert auf individuelle Bedürfnisse oder Änderungen im Tagesablauf reagieren zu können, sind Eingriffe über das Smartphone jederzeit möglich. Ob externe Faktoren wie Witterung, stärkere Frühlingssonne oder das Feuer im Kamin – per wibutler-App kann man völlig flexibel und mobil auf Wetteränderungen und Wünsche der einzelnen Familienmitglieder reagieren.

Lokale Datenspeicherung

Sämtliche Passwörter, Zugangsdaten sowie alle erhobenen Daten werden ausschließlich direkt im Zuhause des Anwenders gespeichert. Das System nutzt dafür die Kontrollbox der wibutler-Smarthome-Anlage. Jeder einzelne Bedienungsschritt erfolgt über eine gesicherte und verschlüsselte Verbindung. Für die intelligente Steuerung des Wärmepumpenreglers greift das Tool nur auf intern verfügbare Speichermodule zurück, womit eine ungewollte Datensammlung durch Dritte ausgeschlossen ist.

Wärmpumpenregler als Teil der wibutler-Smarthome-Technologie

Digital vernetzte Haustechnik reguliert automatisch verschiedene Sensoren, die per wibutler-App individuelle Steuerungsmechanismen bereitstellt. Die ortsunabhängige Bedienung des Wärmepumpenreglers erlaubt Bewohnern auch außer Haus die Kontrolle der Temperatur. Statusupdates und Energieanzeigen sind Teil des Kontrollzentrums, indem Familien die Heizung, Lüftung oder Klimaanlage bequem per Telefon einstellen. Mit einem Wärmepumpenelement können bereits rund 75 Prozent des Energiebedarfs für Warmwasser und Heizen abgedeckt werden. Durch die Nutzung von Umweltenergie wie Solarstrom kann der Anteil von 25 Prozent regenerativ erzeugt werden. Damit erreichen Konsumenten eine Unabhängigkeit von Energieversorgern mit bis zu 70 Prozent. Kombiniert man gut gedämmte Gebäudehüllen, Warmwasserspeicher und Pufferspeicher steigert sich die Wärmepumpeneffizienz noch mehr.

Cleveres Energiemanagement mit wibutler

Die wibutler-Technologie erlaubt Geräteintegrationen von zahlreichen Top-Marken wie Viessmann, WOLF, Busch-Jaeger und BEGA. Intelligentes Energiemanagement macht Immobilien fit für den Klimaschutz und bietet ein optimales Fundament für die bevorstehende Energiewende. Dies steigert langfristig deren Wert und trotzdem bleiben Bewohner durch die bequeme Einzelsteuerung maximal flexibel. Mit wibutler erreichen Nutzer die niedrigstmögliche und somit kosteneffizienteste Vorlauftemperatur. Sie möchten Ihre Energiezukunft umweltfreundlich gestalten und Ihr Eigenheim perfekt auf die digitalen Herausforderungen vorbereiten? Wenden Sie sich an einen Fachmann in Ihrer Umgebung.

Perfekte Kombi – Wärmepumpe mit Photovoltaik und Batteriespeicher im Neubau

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Luft-Wärmepumpe mit einer PV-Anlage und einem Batteriespeicher

Neueste Technik für einen Neubau sorgt für Wärme und Strom zum monatlichen Festpreis. Eine Photovoltaikanlage liefert Strom fürs Haus oder für die Wärmepumpe. Das sorgt für niedrige Energiekosten.

▬ Links ▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬

ViShare Tarifrechner
https://shk-info.de/link/vishare


Photovoltaik-Module für nachhaltigen Strom
https://shk-info.de/link/vitovolt


PV-Stromspeicher Vitocharge VX3
https://shk-info.de/link/vitocharge

Die Wahrheit über Wärmepumpen im Altbau

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Klimaretter Wärmepumpe?

Lässt sich mit eine Luft-Wärmepumpe effizient im Bestandsgebäude heizen?
Ein Faktencheck zum Beitrag der ARD Sendung Plusminus vom 28.07.2021

Link zur ARD Mediathek mit dem Beitrag in der Sendung Plusminus zum Thema: „Wärmepumpe Klimaretter?“

https://www.daserste.de/information/wirtschaft-boerse/plusminus/sendung/waermepumpe-bewertung-100.html

Quellen


Fraunhofer ISE – WPsmart im Bestand
https://www.ise.fraunhofer.de/de/forschungsprojekte/wpsmart-im-bestand.html

Agenda21 – Feldtest
http://www.agenda-energie-lahr.de/leistungwaermepumpen.html

Statistisches Bundesamt – Stromerzeugung 2020
https://www.destatis.de/DE/Presse/Pressemitteilungen/2021/03/PD21_101_43312.html

Statista – Stromaustauschsaldo Deutschlands
https://de.statista.com/statistik/daten/studie/153533/umfrage/stromimportsaldo-von-deutschland-seit-1990/

Fraunhofer ISE – Daten zu Erneuerbaren Energien
https://www.ise.fraunhofer.de/de/daten-zu-erneuerbaren-energien.html

5 Fakten zu Wärmepumpen

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Die 5 wichtigsten Fakten über eine Wärmepumpe

Beim Hausbau oder einem notwendigen Austausch einer defekten Heizungsanlage ist die Neuwahl eine wichtige Entscheidung, die gut überlegt werden sollte. Denn durch eine Installation einer effizienten und auf das Gebäude abgestimmten Heizungsanlage können langfristig erhebliche Mehrkosten eingespart werden.

Neben den traditionellen mit Öl oder Gas betriebenen Heizsystemen, werden in Neubauten vorzugsweise umweltfreundliche Wärmepumpenanlagen eingebaut, aber auch im Gebäudebestand lässt sich so eine Heizung sehr gut einsetzen. Allerdings gibt es einige Unterschiede zu den konventionellen Heizungsanlagen. Worauf sollte geachtet werden und welche wichtigsten Unterscheidungsmerkmale einer modernen Wärmepumpenheizungsanlage gibt es zu einer konventionellen Heizungsanlage?

Wir haben die 5 bedeutendsten Fakten einer Wärmepumpenanlage zusammengefasst

Vorlauftemperatur

Im Neubau wird bevorzugt mit einer Fußbodenheizung gearbeitet, bei der man niedrige Vorlauftemperaturen hat. Währenddessen befinden sich im Gebäudebestand noch sehr oft Heizkörper, die mit einer wesentlich höhere Vorlauftemperatur bis zu 70 Grad Celsius beschickt werden müssen, um die Räume aufzuheizen. Bei diesen hohen Temperaturen ist der Betrieb einer Wärmepumpe nicht mehr wirtschaftlich. Der Kältekreislauf muss über den Verdichter sehr viel elektrische Energie aufbringen, um die Differenz der Umweltenergie und des hohen geforderten Temperaturniveaus aufzubringen. Hierbei kann es sinnvoll sein, als Spitzenlastgerät ein Gasbrennwertgerät zusätzlich zu betreiben und alternativ kann das ganze Heizsystem auf eine insgesamt niedrigere Vorlauftemperatur ausgelegt werden. Ein grober Richtwert ist 50 Grad Celsius Vorlauftemperatur, ab der eine Neuinstallation einer Wärmepumpe sinnvoll sein kann.

Bei zu hohen Vorlauftemperaturen ist der Betrieb einer Wärmepumpe nicht mehr wirtschaftlich.

Estrichtrocknung

Durch eine Estrichverlegung gelangt sehr viel Feuchtigkeit ins Gebäude. Die durch die Wärmepumpe gesteuerte Fußbodenheizung muss die notwendige Wärmeenergie aufbringen, um die Feuchtigkeit auszuheizen.  Oft steht der Wärmepumpe nicht genug Leistung zur Verfügung, um diese Energie aufzuwenden, deswegen benötigt man einen zweiten Wärmeerzeuger. In der Wärmepumpe befindet sich ein Elektroheizstab, der zusätzlich genutzt werden kann. Jedoch sollte beachtet werden, dass eine Erdsondenbohrung für eine Estrichtrocknung nicht geeignet ist, da es zu Schäden an der Erdsonde führen kann.

Die Leistung reicht nicht aus für die Estrichtrocknung.

Lebensdauer

Die Lebenserwartung einer Gasheizung als Wandgerät beträgt circa 15 – 20 Jahre, bei einem Standheizkessel kann von 20 – 25 Jahren ausgegangen werden und bei einer Wärmepumpe sind es ungefähr 20 – 30 Jahre. Der richtige Betrieb der Wärmepumpenanlage ist ein wichtiger Faktor für dessen Lebensdauer, denn ständige Ein- und Ausschaltvorgänge sorgen zu einem frühzeitigen Ausfall des Verdichters, welcher das wesentliche und teuerste Bauteil einer Wärmepumpe ist. Dies passiert, wenn die Heizungsanlage nicht perfekt an das Gebäude angepasst ist und die Reparatur ist dann meistens sehr kostspielig und bedeutet oft den Tod der Anlage.

Wenn die Anlage „taktet“ verringert sich die Lebensdauer einer Wärmepumpe stark.

Warmwasserbereitung

Eine Wärmepumpe hat wesentlich weniger Heizleistung, als zum Beispiel ein Gasgerät. Wenn in einem Neubau eine Wärmepumpe mit 5 kW betrieben wird, reicht die Energie nicht aus, um den Warmwasserspeicher schnell aufzuheizen. Wenn ein Speichervolumen von 200 Liter Warmwasser vorhanden ist und die Badewanne befüllt, dauert es danach sehr lange, bis Warmwasser wieder zur Verfügung steht.

Die Warmwasserversorgung erfordert besondere Aufmerksamkeit bei der Planung.

Laufzeit

So kennt man es von früher: Heizungsanlagen waren an, haben ihre Temperatur schnell erreicht, sind ausgegangen und kurze Zeit später sind sie wieder angegangen. Dieses ständige Hin- und Herschalten ist bei einer Wärmepumpe zu vermeiden, da sich dadurch die Lebensdauer verkürzt. Wenn die Wärmepumpe gut auf das Gebäude eingestellt ist, laufen sie mehrere Stunden durch. Zu beachten ist außerdem, dass die Energieversorger eine Versorgungssperre von circa 1-2 Stunden täglich eingerichtet haben, um die Stromnetze zu entlasten. Während dieser Zeit wird die Stromzufuhr zur Wärmepumpe unterbrochen und es steht weniger Zeit zur Verfügung, die benötigte Wärme zu produzieren.

Wenn die Wärmepumpe gut auf das Gebäude eingestellt ist, laufen sie mehrere Stunden durch.