Wärmepumpen
Wärmepumpen entziehen der Außenluft Niedertemperaturwärme und geben sie an ein wassergeführtes Heiz- und Warmwassersystem ab, wobei sie etwa drei- bis viermal mehr Wärmeenergie liefern, als sie an Strom aufnehmen. Wählen Sie nach der Heizleistung passend zur berechneten Heizlast des Gebäudes, nach der Auslegungsvorlauftemperatur und danach, wie das Warmwasser erzeugt wird: Split Arctic nutzt ein Innenmodul mit Pufferspeicher, während Split Arctic mit integriertem DHW-Speicher den Speicher in die Inneneinheit integriert. Luft-Wasser-Geräte von Kaisai mit 6 bis 16 kW passen natürlich zu Photovoltaik. Ratgeber
Wärmepumpen sind eine moderne und umweltfreundliche Lösung für Heizung und Warmwasserbereitung. Sie nutzen erneuerbare Energie aus der Umgebung (Luft, Boden oder Wasser), die sie in Wärme für Ihr Haus oder Ihr Unternehmen umwandeln. Der Vorteil liegt nicht nur in der Einsparung von Energiekosten, sondern auch in der Verringerung Ihres ökologischen Fußabdrucks.
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Luft-Wasser-Wärmepumpen: Leistung, Vorlauftemperatur und Anlagenaufbau
Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe betreibt einen Kältekreis zwischen einer Außeneinheit, die das Kältemittel mit Umgebungsluft verdampft, und einem Verflüssiger, der die Wärme an das Heizwasser überträgt. Was ein Gerät vom anderen unterscheidet, sind die Nennheizleistung in kW an einem angegebenen Prüfpunkt, die Auslegungsvorlauftemperatur, die es effizient erreicht, der SCOP, das eingesetzte Kältemittel (typischerweise R32 oder R290) und die Frage, ob die Hydraulik als Monoblock oder als Split ausgeführt ist. Diese fünf Werte bestimmen die Betriebskosten weit stärker als das Logo auf dem Gehäuse.
Diese Kategorie umfasst Kaisai-Geräte der Arctic-Serie, eine invertergeregelte Split-Baureihe für den Betrieb in kaltem Klima mit Heizleistungen von 6 bis 16 kW. Wählen Sie Split Arctic, wenn das Warmwasser bereits über einen vorhandenen Speicher erzeugt wird, und Split Arctic mit integriertem DHW-Speicher, wenn eine einzige Inneneinheit mit eingebautem 190 L- oder 240 L-Speicher Platz im Technikraum und Rohrleitungen spart.
AUS DER PRAXIS
"Fast jede Anlage mit schwacher Leistung, zu der ich gerufen werde, wurde nach Wohnfläche statt nach einer Heizlastberechnung ausgelegt. Überdimensionierung fällt nicht laut auf, sie taktet nur: Der Verdichter startet, deckt einen kleinen Puffer in vier Minuten, stoppt und beginnt von vorn. Die Jahreseffizienz, die Sie tatsächlich erreichen, bestimmt Ihre Vorlauftemperatur und nicht der COP im Datenblatt, senken Sie also die Heizkurve auf 40 °C oder darunter, bevor Sie sich für eine größere Maschine entscheiden."
Ladislav Proc · Spezialist für Wärmepumpen, ONSA Plus
So wählen Sie eine Luft-Wasser-Wärmepumpe
Eine Wärmepumpe ist kein Kesseltausch. Sie ist ein Niedertemperaturgerät in einem Verteilsystem, das meist für hohe Temperaturen ausgelegt wurde, deshalb entscheiden Heizflächen, Hydraulik und Regelstrategie darüber, ob die Anlage günstig oder teuer läuft.
Arbeiten Sie in dieser Reihenfolge: Heizlast des Gebäudes bei der örtlichen Norm-Außentemperatur, dann die Vorlauftemperatur, die Ihre Heizkörper oder Fußbodenkreise tatsächlich brauchen, dann die Leistung bei dieser Vorlauftemperatur und dieser Außentemperatur und erst danach die praktischen Fragen nach Warmwassermenge, Phasen, Aufstellort und Schall.
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Nach Heizlast auslegen, nicht nach Wohnfläche
Faustformeln über die Wohnfläche ignorieren die zwei wichtigsten Größen: Dämmstandard und Luftdichtheit. Eine raumweise Heizlastberechnung nach EN 12831 liefert die Norm-Heizlast in kW bei der örtlichen Norm-Außentemperatur, und diese Zahl plus ein Zuschlag für die Warmwassernachheizung ist das, was die Wärmepumpe decken muss.
- Nutzen Sie den Auslegungspunkt, nicht die Nennleistung. Ein Gerät mit 12 kW bei 7 °C Außentemperatur und 35 °C Vorlauf liefert bei minus 10 °C Außentemperatur und 50 °C Vorlauf unter Umständen deutlich weniger. Lesen Sie die Leistungstabellen, nicht den Modellnamen.
- Legen Sie keinen Sicherheitszuschlag auf einen Zuschlag. Heizlastberechnungen gehen bereits vom stationären ungünstigsten Fall aus. 30 % obendrauf ergeben ein Gerät, das den größten Teil der Saison unterhalb seiner minimalen Modulation läuft.
- Prüfen Sie die minimale Modulationsleistung. Ein invertergeregeltes Gerät, das auf 30 % der Nennleistung heruntermoduliert, verhält sich in einem milden Herbst weit besser als eines, das nur bis 60 % herunterkommt.
- Rechnen Sie die Warmwasserlast getrennt. Die Nachheizung eines 190 L- oder 240 L-Speichers ist ein kurzes Ereignis mit hoher Anforderung, das man üblicherweise über die Zeitsteuerung löst und nicht über zusätzliche Nennleistung.
Die Vorlauftemperatur ist der wichtigste Effizienzhebel
Jedes Grad Vorlauftemperatur kostet Effizienz. Als Faustregel verbessert jedes Grad weniger Vorlauftemperatur den COP um rund 2 bis 2,5 %, dieselbe Maschine im selben Haus kann also je nach Auslegung der Heizflächen zwischen schwach und ausgezeichnet schwanken.
- Fußbodenheizung läuft mit 30 bis 40 °C Vorlauf, weil die abgebende Fläche riesig ist. Das ist die natürliche Kombination und liefert die höchste Jahreseffizienz.
- Vergrößerte oder ausgetauschte Heizkörper können mit 40 bis 45 °C laufen. Die Heizfläche in den zwei oder drei ungünstigsten Räumen zu verdoppeln ist meist günstiger, als zwanzig Jahre lang ein 55 °C-System hinzunehmen.
- Vorhandene Heizkörper, ausgelegt für einen Gaskessel mit 65 bis 70 °C, funktionieren, aber der COP-Verlust ist deutlich, und das Gerät braucht sein Hochtemperaturfenster oft nur an einer Handvoll Tage im Jahr.
- Die Witterungsführung sollte immer aktiviert sein. Ein fester Vorlaufsollwert verschenkt den gesamten Vorteil eines modulierenden Verdichters.
COP, SCOP und was die Zahlen bedeuten
COP (Leistungszahl) ist die Wärmeleistung geteilt durch die elektrische Aufnahme an einem angegebenen Betriebspunkt, zum Beispiel A7/W35, also 7 °C Außenluft und 35 °C Vorlauf. SCOP ist der jahreszeitliche Mittelwert über ein definiertes Klimaprofil und eine definierte Vorlauftemperatur, berechnet nach EN 14825. SCOP ist die ehrliche Größe für den Vergleich der Betriebskosten, weil sie Teillastbetrieb, Abtauzyklen und Bereitschaft einschließt.
- Vergleichen Sie immer Gleiches mit Gleichem. Ein SCOP bei 35 °C Vorlauf und ein SCOP bei 55 °C Vorlauf sind keine vergleichbaren Zahlen.
- Das Abtauen zählt. Zwischen etwa minus 5 °C und plus 5 °C bei hoher Luftfeuchte vereist der Außenwärmetauscher und das Gerät kehrt den Kreis periodisch um, um ihn abzutauen. Häufiges Abtauen drückt den Jahreswert.
- Die JAZ ist das, was Sie tatsächlich erreichen. Die vor Ort gemessene Jahresarbeitszahl schließt Pumpen, Regelung und einen etwaigen Heizstab ein und liegt deshalb unter dem SCOP aus dem Prospekt.
Praxistipp
Prüfen Sie vor der Inbetriebnahme das Mindestwasservolumen der Anlage und den Volumenstrom durch das Gerät. Die meisten Beschwerden über Taktung kommen von einer Anlage mit zu wenig Volumen und zu vielen Thermostatventilen, die gleichzeitig schließen. Ein richtig bemessener Puffer oder eine hydraulische Weiche und mindestens ein dauerhaft offener Heizkreis lösen mehr Probleme als jede Reglereinstellung.
Monoblock oder Split, R32 oder R290
Beim Monoblock ist der gesamte Kältekreis in der Außeneinheit gekapselt und nur Wasserleitungen führen ins Gebäude, vor Ort ist also keine Kältemittelarbeit nötig, aber die Leitungen im Freien müssen frostsicher ausgeführt sein. Beim Split steht der Verdichter draußen und der Verflüssiger drinnen, verbunden über Kältemittelleitungen, was das Frostrisiko beseitigt und den Schall im Freien meist senkt, aber für die Inbetriebnahme eine zertifizierte Kältefachkraft erfordert.
- R32 ist das aktuelle Standardkältemittel mit einem GWP von 675, schwer entflammbar in der Klasse A2L und in der Lieferkette gut verfügbar.
- R290 (Propan) hat ein GWP von 3 und erreicht hohe Vorlauftemperaturen effizient, ist aber der Klasse A3 zugeordnet, was strengere Abstände zu Fenstern, Türen und Abläufen erzwingt.
- Füllmenge und Aufstellregeln folgen EN 378 und der F-Gas-Verordnung. Klären Sie Mindestraumvolumen und Abstände, bevor der Standort der Außeneinheit festgelegt wird.
Bivalenzpunkt und Heizstab
Der Bivalenzpunkt ist die Außentemperatur, bei der die Wärmepumpe allein die Heizlast des Gebäudes nicht mehr decken kann. Darüber erledigt der Verdichter alles, darunter trägt eine zweite Wärmequelle bei. In einem monoenergetischen System ist diese zweite Quelle ein elektrischer Heizstab, typischerweise 3 bis 9 kW in der Inneneinheit. Ein Bivalenzpunkt um minus 7 °C bis minus 10 °C lässt ein richtig ausgelegtes Gerät den weit überwiegenden Teil des Jahreswärmebedarfs decken, während der Heizstab nur einen kleinen Prozentsatz beisteuert.
- Achten Sie darauf, wie oft der Heizstab läuft. Ein Heizstab, der im November regelmäßig zuschaltet, bedeutet eine falsche Auslegung oder Vorlauftemperatur, keinen Gerätedefekt.
- Legionellenprogramme brauchen ihn. Die meisten Anlagen heben den Speicher mit dem Heizstab periodisch über 60 °C, das ist normal und kurz.
- Prüfen Sie den elektrischen Anschluss. Geräte bis etwa 10 kW sind oft einphasig mit 230 V, größere Geräte und die meisten Heizstäbe brauchen einen dreiphasigen 400 V-Anschluss mit passend bemessenem Leitungsschutzschalter und RCD.
Wärmepumpe und Photovoltaik kombinieren
Eine Wärmepumpe ist der beste Eigenverbrauchsverbraucher, den ein Haushalt hat, weil sie jede kWh Solarüberschuss in drei oder vier kWh Wärme verwandelt. Der praktische Weg ist eine Photovoltaikanlage mit überschussgeführter Regelung: Ein Smart Meter am Anschlusspunkt erkennt den Überschuss, und das System hebt den Warmwassersollwert oder die Heizkurve leicht an, solange die Sonne aufs Dach scheint.
- Speichern Sie Wärme, nicht nur Strom. Einen Warmwasserspeicher von 45 auf 55 °C anzuheben nimmt mehrere kWh Überschuss auf, zu einem Bruchteil der Kosten von Batteriekapazität.
- Der saisonale Versatz ist real. Der Wärmebedarf ist im Januar am höchsten, der PV-Ertrag im Juni, eine Wärmepumpe verbessert den Eigenverbrauch also im Frühjahr und Herbst stark und im Hochwinter deutlich weniger.
- Achten Sie auf den Anlaufstrom. Inverterverdichter starten sanft, der Heizstab ist dagegen eine grobe ohmsche Last und sollte verriegelt werden, damit er nicht gegen die PV-Regellogik arbeitet.
Schall und Aufstellort der Außeneinheit
Die Außeneinheit ist das Einzige, was Nachbarn wahrnehmen. Der Schallleistungspegel in dB(A) steht im Datenblatt, rechtlich zählt aber der Schalldruck an der Grundstücksgrenze, der mit dem Abstand sinkt und an reflektierenden Flächen steigt. Stellen Sie das Gerät nicht in eine Ecke zwischen zwei Wänden, richten Sie den Ventilator nicht auf ein Nachbarfenster, halten Sie die vom Hersteller geforderten Abstände für die Luftführung ein und montieren Sie es auf Schwingungsdämpfern auf einem steifen Fundament statt direkt an der Hauswand. Ein Nachtmodus senkt Ventilatordrehzahl und Verdichterfrequenz auf Kosten etwas geringerer Leistung.
Wichtige Parameter im Vergleich
| Parameter | Was zu vergleichen ist | Worauf es wirkt |
|---|---|---|
| Heizleistung | kW bei A7/W35 und bei der Norm-Außentemperatur | Ob das Gebäude an den kältesten Tagen warm bleibt |
| SCOP | Jahreswert bei 35 °C und bei 55 °C Vorlauf | Jährliche Betriebskosten, weit mehr als der Spitzen-COP |
| Vorlauftemperatur | Maximaler Vorlauf und die Temperatur, die Ihre Heizflächen brauchen | Effizienz, Heizkörperauslegung, Komfort in Kälteperioden |
| Bauart | Monoblock oder Split, R32 oder R290 | Installationsweg, Frostrisiko, Aufstellabstände |
| Warmwasser | Separater Speicher oder integrierter 190 L- oder 240 L-Speicher | Platz im Technikraum, Rohrleitungen, gleichzeitige Zapfung |
| Elektrik und Akustik | Einphasig oder dreiphasig, Schallleistung in dB(A) | Anschlussverstärkung, Absicherung, Aufstellung nahe der Grenze |
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Häufige Fragen zu Wärmepumpen
Wie lege ich eine Wärmepumpe für mein Haus aus?
Legen Sie sie nach einer raumweisen Heizlastberechnung bei Ihrer örtlichen Norm-Außentemperatur aus, nicht nach der Wohnfläche. Prüfen Sie dann die Leistungstabelle des Herstellers bei dieser Außentemperatur und bei Ihrer tatsächlichen Vorlauftemperatur. Die Warmwassernachheizung addieren Sie nur, wenn sie sich nicht außerhalb der Heizspitzen einplanen lässt.
Was ist der Unterschied zwischen COP und SCOP?
Der COP ist die Effizienz an einem angegebenen Betriebspunkt, etwa A7/W35. Der SCOP ist der jahreszeitliche Mittelwert über eine ganze Heizperiode nach EN 14825, einschließlich Teillast, Abtauzyklen und Bereitschaft. Für die Abschätzung der Betriebskosten ist der SCOP die Vergleichsgröße, sofern beide Geräte bei derselben Vorlauftemperatur angegeben sind.
Kann ich eine Wärmepumpe mit meinen vorhandenen Heizkörpern betreiben?
Meist ja, aber die Effizienz hängt von der Vorlauftemperatur ab, die sie brauchen. Heizkörper, die für einen Gaskessel mit 70 °C ausgelegt sind, erzwingen eine hohe Vorlauftemperatur und einen schlechten SCOP. Die Heizkörper in den zwei oder drei ungünstigsten Räumen zu vergrößern, sodass die Anlage mit 45 °C oder weniger läuft, ist in der Regel die günstigste Lösung.
Monoblock oder Split, was soll ich wählen?
Ein Monoblock hält den gesamten Kältekreis draußen, vor Ort ist also keine Kältemittelarbeit nötig, aber die Wasserleitungen im Freien müssen frostsicher sein. Ein Split setzt den Verflüssiger nach innen und verbindet die Einheiten mit Kältemittelleitungen, was das Frostrisiko vermeidet und den Schall draußen oft senkt, die Inbetriebnahme erfordert aber eine zertifizierte Kältefachkraft.
Brauche ich die Ausführung mit integriertem DHW-Speicher?
Wählen Sie die integrierte Ausführung, wenn Sie eine Inneneinheit mit Hydraulik und einem 190 L- oder 240 L-Speicher wollen und damit Platz und Rohrleitungen sparen. Wählen Sie Split Arctic, wenn bereits ein geeigneter Speicher vorhanden ist oder der Warmwasserbedarf einen größeren eigenen Speicher verlangt.
Was ist ein Bivalenzpunkt und brauche ich einen Heizstab?
Der Bivalenzpunkt ist die Außentemperatur, unterhalb derer die Wärmepumpe allein die Heizlast nicht mehr deckt, und ein elektrischer Heizstab gleicht die Differenz aus. Bei minus 7 °C bis minus 10 °C eingestellt, liefert der Heizstab nur einen kleinen Anteil der Jahreswärme. Häufiger Betrieb bei mildem Wetter deutet auf ein Auslegungs- oder Vorlauftemperaturproblem hin.
Ist R290 besser als R32?
R290 (Propan) hat ein Treibhauspotenzial von 3 gegenüber 675 bei R32 und erreicht hohe Vorlauftemperaturen effizienter, was zu Heizkörper-Sanierungen passt. Der Nachteil ist die Entflammbarkeit der Klasse A3, die strengere Abstände zu Fenstern, Türen und Abläufen erzwingt. R32 bleibt die verbreitetere und besser unterstützte Option.
Wie laut ist die Außeneinheit?
Datenblätter geben die Schallleistung in dB(A) an, entscheidend ist aber der Schalldruck an der Grundstücksgrenze, der mit dem Abstand sinkt und in reflektierenden Ecken steigt. Montieren Sie das Gerät auf Schwingungsdämpfern auf einem steifen Fundament, richten Sie den Ventilator von Nachbarfenstern weg und nutzen Sie, wo vorhanden, den Nachtmodus.
Passt eine Wärmepumpe gut zu Photovoltaik?
Ja, sie ist einer der stärksten Eigenverbrauchsverbraucher, weil aus jeder überschüssigen kWh drei oder vier kWh Wärme werden. Eine Photovoltaikanlage mit Überschusserkennung kann an sonnigen Tagen den Warmwassersollwert anheben. Der Nutzen ist im Frühjahr und Herbst am größten und im Hochwinter am kleinsten.
Einphasig oder dreiphasig, was brauche ich?
Geräte bis etwa 10 kW sind häufig einphasig mit 230 V verfügbar. Größere Geräte und die meisten Heizstäbe mit 6 bis 9 kW brauchen für eine gleichmäßige Belastung einen dreiphasigen 400 V-Anschluss. Klären Sie die verfügbare Anschlussleistung und die Absicherung in der Verteilung vor der Bestellung.
Die Auslegung der Wärmepumpe, der Bivalenzpunkt und die erreichbare Jahreseffizienz hängen von einer Heizlastberechnung für das konkrete Gebäude und von der Auslegungsvorlauftemperatur der Heizflächen ab.
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Wir sind nicht nur ein Handelsunternehmen. Wir planen und warten Energiesysteme selbst, deshalb beantworten wir Fragen zur Auslegung von Wärmepumpen, zu Vorlauftemperaturen und zur Kombination mit Photovoltaik aus der Ingenieurpraxis und nicht aus dem Katalog. Eine Reklamation wickeln Sie direkt mit uns ab, und Sie kaufen pro Projekt.
