Wärmepumpen

Dimensionierung nach Wärmeverlust, nicht nach Wohnfläche

Faustregeln zur Wohnfläche ignorieren die zwei wichtigsten Faktoren: den Dämmstandard und die Luftdichtheit. Eine raumweise Wärmeverlustberechnung nach EN 12831 ergibt die Bemessungsheizlast in kW bei Ihrer lokalen Bemessungs-Außentemperatur. Dieser Wert plus eine Reserve für die Warmwasseraufheizung ist das, was die Wärmepumpe abdecken muss.

• Nutzen Sie den Bemessungspunkt, nicht die Nennleistung. Ein Gerät mit einer Nennleistung von 12 kW bei 7 °C Außentemperatur und 35 °C Vorlauf kann bei minus 10 °C Außentemperatur und 50 °C Vorlauf erheblich weniger leisten. Lesen Sie die Leistungstabellen, nicht den Modellnamen.
• Fügen Sie keine Sicherheitsmarge auf eine bereits vorhandene Marge hinzu. Wärmeverlustberechnungen gehen bereits vom stationären Worst-Case-Szenario aus. Ein zusätzlicher Aufschlag von 30 % führt zu einem Gerät, das den Großteil der Saison unter seiner minimalen Modulation betreibt.
• Prüfen Sie die minimale Modulationsleistung. Ein Inverter-Gerät, das auf 30 % der Nennleistung herunterregelt, verhält sich in einem milden Herbst weitaus besser als eines, das nur auf 60 % herunterregelt.
• Berechnen Sie die Warmwasserlast separat. Das Aufheizen eines 190-l oder 240-l Speichers ist ein kurzzeitiges Ereignis mit hoher Last, das normalerweise über die Zeitplanung und nicht über eine höhere Nennleistung bewältigt wird.

Die Vorlauftemperatur ist der wichtigste Hebel für die Effizienz

Jedes Grad Vorlauftemperatur kostet Effizienz. Als Faustregel gilt: Jede Senkung der Vorlauftemperatur um 1 °C verbessert die COP um etwa 2 bis 2,5 %, sodass dieselbe Maschine im selben Haus je nach Auslegung der Wärmeabgabesysteme zwischen einer schlechten und einer exzellenten Effizienz schwanken kann.

• Fußbodenheizung läuft mit einer Vorlauftemperatur von 30 bis 40 °C, da die Abgabefläche enorm ist. Dies ist die ideale Kombination und bietet die höchste saisonale Effizienz.
• Überdimensionierte oder ausgetauschte Heizkörper können mit 40 bis 45 °C betrieben werden. Die Verdopplung der Heizkörperfläche in den zwei oder drei kritischsten Räumen ist in der Regel günstiger, als über zwanzig Jahre ein 55-°C-System zu akzeptieren.
• Bestehende, für einen Gaskessel dimensionierte Heizkörper mit 65 bis 70 °C funktionieren zwar, aber die COP-Einbußen sind massiv, und das Gerät benötigt seinen Hochtemperaturbereich möglicherweise nur an einigen wenigen Tagen im Jahr.
• Die außentemperaturgeführte Heizkurve sollte immer aktiviert sein. Ein fester Vorlauf-Sollwert macht den gesamten Vorteil eines modulierenden Kompressors zunichte.

COP, SCOP und die Bedeutung der Zahlen

COP (Coefficient of Performance) ist die Wärmeleistung geteilt durch die elektrische Eingangsleistung an einem festgelegten Betriebspunkt, zum Beispiel A7/W35, was 7 °C Außenluft und 35 °C Vorlauf bedeutet. SCOP ist der saisonale Durchschnitt über ein definiertes Klimaprofil und eine definierte Vorlauftemperatur, berechnet nach EN 14825. Der SCOP ist der ehrlichste Wert für den Vergleich der Betriebskosten, da er den Teillastbetrieb, Abtauzyklen und den Standby-Modus beinhaltet.

• Vergleichen Sie immer Äpfel mit Äpfeln. Ein SCOP bei 35 °C Vorlauf und ein SCOP bei 55 °C Vorlauf sind keine vergleichbaren Werte.
• Das Abtauen ist entscheidend. Zwischen etwa minus 5 °C und plus 5 °C bei hoher Luftfeuchtigkeit vereist der Außenspulenwärmetauscher, und das Gerät schaltet periodisch in den Abtaumodus, um das Eis zu schmelzen. Häufiges Abtauen senkt den saisonalen Wert.
• Der SPF ist das, was Sie tatsächlich erhalten. Der vor Ort gemessene saisonale Leistungsfaktor (SPF) umfasst Pumpen, Steuerungen und etwaige Heizstäbe, daher liegt er unter dem SCOP aus der Broschüre.

Monoblock oder Split, R32 oder R290

Bei einem Monoblock ist der gesamte Kältemittelkreislauf im Außengerät versiegelt, und nur Wasserleitungen führen in das Gebäude. Daher ist vor Ort keine Handhabung von F-Gasen erforderlich, allerdings müssen die außenliegenden Rohrleitungen frostgeschützt sein. Bei einem Split-Gerät befindet sich der Kompressor im Freien und der Verflüssiger im Innenraum, verbunden durch Kältemittelleitungen. Dies eliminiert das Einfrierisiko und reduziert im Allgemeinen die Außengeräusche, erfordert jedoch einen zertifizierten Kältetechniker für die Inbetriebnahme.

• R32 ist das derzeit gängigste Kältemittel mit einem GWP von 675, geringfügig entzündlich (Klasse A2L) und in der gesamten Lieferkette gut unterstützt.
• R290 (Propan) hat ein GWP von 3 und erreicht effizient höhere Vorlauftemperaturen, ist jedoch entzündlich (Klasse A3), was strengere Mindestabstände zu Fenstern, Türen und Abflüssen erfordert.
• Füllmengen und Aufstellregeln richten sich nach der Norm EN 378 und der F-Gas-Verordnung. Bestätigen Sie das Mindestraumvolumen und die Mindestabstände, bevor die Position des Außengeräts fixiert wird.

Bivalenter Punkt und Heizstab

Der bivalente Punkt ist die Außentemperatur, bei der die Wärmepumpe allein den Wärmebedarf des Gebäudes nicht mehr decken kann. Oberhalb dieses Punktes übernimmt der Kompressor die gesamte Last, unterhalb trägt eine zweite Wärmequelle bei. In einem monoenergetischen System ist diese zweite Quelle ein elektrischer Heizstab, typischerweise mit 3 bis 9 kW im Innengerät. Die Wahl eines bivalenten Punktes zwischen etwa −7 °C und −10 °C ermöglicht es einem richtig dimensionierten Gerät, den überwiegenden Teil des jährlichen Wärmebedarfs zu decken, während der Heizstab nur einen geringen Prozentsatz beisteuert.

• Beobachten Sie, wie oft der Heizstab zugeschaltet wird. Wenn ein Heizstab regelmäßig im November anspringt, deutet dies auf eine falsche Dimensionierung oder eine zu hohe Vorlauftemperatur hin, nicht auf einen Defekt des Geräts.
• Legionellenschutzzyklen machen dies erforderlich. Die meisten Systeme nutzen den Tauchheizstab, um den Speicher periodisch auf über 60 °C zu erwärmen, was normal und nur kurzzeitig erfolgt.
• Prüfen Sie den elektrischen Anschluss. Geräte bis ca. 10 kW sind oft einphasig mit 230 V ausgeführt; größere Geräte und die meisten Heizstäbe benötigen einen dreiphasigen 400-V-Anschluss sowie einen entsprechend dimensionierten Leitungsschutzschalter und FI-Schutzschalter (RCD).

Kombination einer Wärmepumpe mit Photovoltaik

Eine Wärmepumpe ist die effektivste Eigenverbrauchslast für einen Haushalt, da sie jede kWh an überschüssigem Solarstrom in drei oder vier kWh Wärme umwandelt. Der praktische Weg ist eine Photovoltaikanlage mit einem exportgesteuerten Regler: Ein Smart Meter am Anschlusspunkt erkennt den Überschuss, und das System hebt den Warmwassersollwert an oder steigert die Heizkurve leicht, solange die Sonne auf das Dach scheint.

• Wärme speichern, nicht nur Strom. Die Erhöhung der Temperatur eines Warmwasser-Speichers von 45 auf 55 °C absorbiert mehrere kWh Überschuss zu einem Bruchteil der Kosten einer Batteriekapazität.
• Die saisonale Diskrepanz ist real. Der höchste Wärmebedarf liegt im Januar, der maximale PV-Ertrag im Juni. Daher verbessert eine Wärmepumpe den Eigenverbrauch im Frühjahr und Herbst stark, im Hochwinter hingegen deutlich weniger.
• Achten Sie auf den Anlaufstrom. Inverter-Kompressoren verfügen über einen Softstart, aber das Heizelement ist eine einfache resistive Last und sollte verriegelt werden, damit es nicht mit der PV-Steuerungslogik kollidiert.

Geräuschpegel und Aufstellung der Außeneinheit

Die Außeneinheit ist der einzige Teil, den die Nachbarn bemerken. Die Schallleistungsstufe in dB(A) ist im Datenblatt angegeben, rechtlich relevant ist jedoch der Schalldruck an der Grundstücksgrenze, der mit der Entfernung sinkt und durch reflektierende Flächen steigt. Stellen Sie die Einheit nicht in eine Ecke zwischen zwei Wände, richten Sie den Ventilator nicht auf ein Fenster des Nachbarn, halten Sie die vom Hersteller vorgegebenen Abstände für den Luftstrom ein und montieren Sie das Gerät auf Antivibrationsfüßen auf einem stabilen Fundament anstatt direkt an einer Hauswand. Ein Nachtmodus reduziert die Ventilatordrehzahl und die Kompressorfrequenz auf Kosten einer geringen Kapazität.

Vergleich der Schlüsselparameter

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