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Hybrid Wärmepumpe: Übersicht über Kombinationen und Produkte

Was ist eine Hybrid Wärmepumpe und wie wird diese eingesetzt?

Hybride Wärmepumpen sind Kombinationen aus Wärmepumpen und anderen Heizwärmeerzeugern. Hybrid Wärmepumpen bezeichnen dabei sowohl Kompaktgeräte als auch die Kombination von Einzelgeräten. Der Vorteil einer Hybrid-Wärmepumpe ist, dass die energetischen Vorzüge der eingesetzten Systeme gezielt ausgeschöpft werden können.

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Übersicht der unterschiedlichen Arten von Hybrid-Wärmepumpen

Wärmepumpen, die mit anderen Heizwärmeerzeugern wie einer Gas- oder Holzheizung oder einer Solaranlage innerhalb eines bivalenten Systems miteinander kombiniert werden, bezeichnet man auch als Hybrid-Wärmepumpe. In der Regel werden diese Wärmepumpen als kompakte Einheit angeboten, die über eine spezielle Wärmepumpenregelung verfügen, mit der z. B. die wirtschaftlichste oder die umweltfreundlichste Betriebsart ausgewählt werden können.

Folgende hybride Wärmepumpenarten stellen aktuell die gebräuchlichsten Anwendungen am Markt dar:

  • Gas-, Öl- und Holzheizungen (Gas- oder Öl-Brennwertheizung mit Luftwärmepumpe; Sole/Wasser-Wärmepumpe mit Gas- oder Ölheizung; Holzpelletheizung mit Luftwärmepumpe)
  • Solarthermie-Anlage (Solar-Hybrid mit Erdwärme- oder Luftwärmepumpe bzw. solargeothermische Nutzung mit solarer Regeneration des Erdreichs)
  • Wärmerückgewinnung (Luft- oder Erdwärmepumpenhybrid mit zusätzlicher Wärmenutzung aus der Abluft)

Kombination von Gas-Brennwertgerät und Luft-Wärmepumpe

Hybrid-System aus Gas-Brennwertgerät und Wärmepumpe (Foto: Remko)
Hybrid-System aus Gas-Brennwertgerät und Wärmepumpe (Foto: Remko)

Hybrid-Systeme aus Gas-Brennwertheizungen und Luft/Wasser-Wärmepumpen sind eine der am meisten nachgefragtesten Wärmepumpenanlagen für Neu- als auch Altbauten. Die Hybrid-Wärmepumpe besteht dabei aus einem Gas-Brennwertgerät und einer Split-Luft/Wasser-Wärmepumpe oder Monobloc-Luft/Wasser-Wärmepumpe, die häufig mit einem Inverter-Verdichter ausgestattet ist, um eine stufenlose Leistungsmodulation und damit hohe Jahresarbeitszahl der Luftwärmepumpe zu erreichen. Die Leistungszahl (COP) der Gas-Brennwert-Luftwärmepumpen-Kombinationen betragen meistens zwischen 3,5 und 4 und sind in der Regel für Einfamilienhäuser mit einer Leistung ab 3 kW erhältlich.

Die Regelung der hybriden Luft-Gas-Wärmepumpe erfolgt dabei entweder über den Bivalenzpunkt bzw. die Außentemperatur, sodass der Wärmepumpen-Gas-Hybrid kostenoptimiert betrieben werden kann. Bei sehr niedrigen Außentemperaturen versorgt das Gas-Brennwertgerät dann die Heizung und die Wärmepumpe bleibt ausgeschaltet. Bei höheren Außentemperaturen sind sowohl das Gas-Brennwertgerät als auch die Wärmepumpe in Betrieb. Bei Außentemperaturen, die das Erreichen der voreingestellten Leistungszahl sicherstellen, ist nur die Luftwärmepumpe in Betrieb. Eine ähnliche Steuerung kann anhand der CO2-Emissionen erfolgen, sodass die Hybrid-Wärmepumpe so klimafreundlich wie möglich betrieben werden kann.

Wärmepumpenhersteller von Gasbrennwert-Hybrid Wärmepumpen

Größtenteils bieten nur die etablierten Heizungshersteller Gas-Wärmepumpenkombinationen als Hybridlösungen an:

  • Junkers (CerapurAero und Supraeco SAS Hybrid)
  • Viessmann (Vitocaldens 222-F)
  • Vaillant (geoTHERM & Gasheizung)
  • Buderus (Logatherm WPLSH)

Aber auch kleinere Spezialhersteller bieten Wärmepumpen-Hybridsysteme an wie z. B.:

  • Remeha (ybrid-System TzerraHP)
  • MHG Heiztechnik (ProCon Streamline Hybrid)

Die etablierten Wärmepumpenhersteller wie Dimplex, Waterkotte, Nibe, Mitsubishi Electric oder auch König Wärmepumpen beschränken sich eher auf eine bivalente Kopplung von einzelnen Wärmepumpen mit einer Gasbrennwertheizung.

Tipp: Hier finden Sie eine Übersicht über die Hersteller von Hybridsystemen

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Solar-Hybrid mit Luft- oder Erdwärmepumpe

Hybrid-Wärmepumpen-Anlage im EnergieTechnik-Haus in Rostock, die eine Luft/Wasser- und eine Sole/Wasser-Wärmepumpe in einem Gerät kombiniert und zusätzlich noch eine thermische Solaranlage einbindet. (Foto: KuK EnergieTechnik / Thomas Schwandt)
Hybrid-Wärmepumpen-Anlage im EnergieTechnik-Haus in Rostock, die eine Luft/Wasser- und eine Sole/Wasser-Wärmepumpe in einem Gerät kombiniert und zusätzlich noch eine thermische Solaranlage einbindet. (Foto: KuK EnergieTechnik / Thomas Schwandt)
Hier sehen Sie das Innengerät der Split Luft/Wasser-Hybrid-Wärmepumpe WP Max-Air von ratiotherm
Die Hybrid-Wärmepumpe WP Max-Air von ratiotherm ist eine Split Luft/Wasser-Wärmepumpe, die über einen zusätzlichen Wärmetauscher auch Erdwärme oder Solarthermie gleichzeitig zur Heizwärmeversorgung einsetzen kann. (Foto: ratiotherm Heizung + Solartechnik GmbH)

Die Hybridkombination einer Wärmepumpe mit einer Solarwärmeanlage zielt in erster Linie auf die Steigerung der Energieeffizienz und der Umweltfreundlichkeit ab, da die Solarthermie im Sommer und den Übergangsmonaten die Wärmepumpe mit CO2-freier Wärme unterstützt.

In wirtschaftlicher Hinsicht ist eine Solar-Hybrid Wärmepumpe mit einigen Einschränkungen verbunden: Kombiniert man eine Solarthermie-Anlage mit einer Erdwärmepumpe oder einer Luftwärmepumpe, so verringert das die Betriebsdauer der Wärmepumpe. Dies hat zwar den Vorteil, dass auch die Wärmepumpe einen geringeren Verschleiß aufweist, jedoch verlängert sich insbesondere bei einem Erdwärmepumpen-Hybrid und der hohen Investitionskosten die Amortisationsdauer.

Bei einer Kombination einer Luftwärmepumpe mit einer Solaranlage kann sich hingegen die Jahresarbeitszahl verschlechtern, da die Luftwärmepumpe gerade in Monaten mit hohen Außenlufttemperaturen sehr effizient läuft und diese Wärmeproduktion nun vorrangig von der Solarthermie-Anlage abgedeckt wird.

Ein zusätzlicher Nutzen einer Hybrid-Solarwärmepumpe kann jedoch geschaffen werden, wenn die im Sommer von der Solarthermie-Anlage erzeugte überschüssige Solarwärme nicht ungenutzt verbleibt, sondern bei einer Erdwärmepumpe in das Erdreich abgeführt wird und so zur schnelleren Regeneration des Erdwärmetauschers beiträgt. So stehen der Erdwärmepumpe zu Beginn der Heizperiode zum einen höheren Quellentemperaturen zur Verfügung, was zu einer Erhöhung der JAZ der Wärmepumpe führen kann.

Zum anderen lässt sich somit auch der Ausnutzungsgrad der Solarthermie-Anlage und damit auch deren Wirtschaftlichkeit steigern. Ein ähnlicher Effekt lässt sich zudem mit einem Eisspeichersystem erzielen.

Hybride Wärmepumpe mit Wärmerückgewinnung

Eine dritte Hybridvariante einer Wärmepumpe ist deren Kombination mit der Lüftung und der Rückgewinnung der Abluft über einen Luftwärmetauscher. Somit kann sowohl eine hybride Luftwärmepumpe als auch eine hybride Erdwärmepumpe mit der Wärme unterstützt werden, die sonst ungenutzt nach draußen oder an einen Kreuzwärmetauscher abgegeben worden wäre. Diese Hybrid-Geräte werden Innen aufgestellt und bestehen aus einem Wärmepumpenmodul und einem Lüftungsmodul und können einen Wärmerückgewinnungsanteil von mehr als 90 % erreichen. Die integrierte Wohnungslüftungsanlage erzeugt dann den gewünschten Luftwechsel vielfach über Gleichstrom-Radialgebläse.

Ein ähnliches Prinzip der Luftwärmeunterstützung nutzt auch die Zuluftvorwärmung mit einem Erdwärmetauscher. Dieser besteht aus herkömmlichen rund 100 mm großen PVC-Rohren, die horizontal in einer Tiefe von ca. 1,0 bis 1,5 m im frostfreien Erdreich verlegt werden. Die Außenluft wird dann durch einen Filter gereinigt und anschließend durch die Kunststoffrohre durch den Boden geleitet. Im Sommer wird die Lufttemperatur dadurch abgekühlt. Im Winter wird die Luft vorerwärmt und kann direkt oder über den Luftwärmetauscher der Hybrid Wärmepumpe genutzt werden.

Hybrid-Einsatz in Altbauten und Mehrfamilienhäusern

Hybride Pelletheizung mit Luft-Wärmepumpe (Grafik: GUNTAMATIC)
Hybride Pelletheizung mit Luft-Wärmepumpe (Grafik: GUNTAMATIC)

Die Hybrid-Kombination von Wärmepumpen bietet insbesondere beim Einsatz in Altbauten und kleineren Mehrfamilienhäusern Vorteile. Insbesondere können mit Kombinationen mit Gas-, Öl- oder Holzheizungen im Vergleich zu Kaskadenschaltungen von Wärmepumpen hohe Vorlauftemperaturen im Winter wirtschaftlicher abgedeckt werden.

Dabei übernehmen hybride Erdwärmepumpen in einem bivalent-alternativen Betrieb meistens ganzjährig die Grundlast der Wärmeerzeugung und hybride Luftwärmepumpe die bivalent-parallele Wärmeerzeugung im Sommer und den Übergangsmonaten. Hybrid-Wärmepumpen besitzen zudem den Vorteil, dass sie in Altbauten auch wirtschaftlich nachgerüstet werden können und das vorhandene Heizungssystem bestehen bleiben kann.

In diesem Systemzusammenhang lohnen sich auch Pellet-Hybrid-Wärmepumpen wie z. B. von GUNTAMATIC oder die BRUNNER Luft-Wasser-Wärmepumpe in Kombination mit einem wasserführenden Kamin- oder Holzbrandeinsatz, die die Vorzüge beider Heiztechniken kombinieren. Bei gemäßigten Außen- und niedrigen Heiztemperaturen kommt dabei die Luft-Wärmepumpe zum Einsatz. Bei sehr tiefen Außentemperaturen und dementsprechend hohen Heiztemperaturen insbesondere in Altbauten mit Heizkörpern kommt dann die Pelletheizung zum Einsatz. Ein intelligentes Hybrid-Management sucht dabei automatisch den wirtschaftlichsten oder effizientesten Betrieb und legt den Bivalenzpunkt fest.

So werden die Heizkosten gezielt reduziert und die Vorteile des jeweiligen Wärmepumpensystems gezielt je nach Anwendungsfall integriert.

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"Arten von Hybrid-Wärmepumpen im Überblick" wurde am 23.04.2018 das letzte Mal aktualisiert.