Wärmepumpe im Mehrfamilienhaus: System-Lösungen für Neubau und Bestand

Wärmepumpen sind eine Schlüsseltechnologie für die Wärmewende, die bisher hauptsächlich in Ein- und Zweifamilienhäusern eingebaut wurde. Die Klimaschutzziele und Abhängigkeit von russischem Erdgas machen es jedoch zwingend erforderlich, den Einsatzbereich der Wärmepumpe deutlich auszuweiten, um sich auch in Gebäudesegmenten zu etablieren, in denen sie bislang nur in Einzelfällen eingesetzt wurden. Hierzu gehören vor allem Mehrfamilienhäuser, in denen die Installation zwar eine komplexe, zumeist aber lösbare Aufgabe, darstellt. Erfahrungen zeigen jedoch, dass es eher administrative Probleme sind, die ein Wärmepumpen-Projekt mit mehreren Wohneinheiten kompliziert machen.

• Wärmepumpen verursachen im Mehrfamilienhaus deutlich niedrigere THG-Emissionen als Erdgaskessel und tragen in wesentlichem Maße zur Klimaneutralität Deutschlands bei.
• Die Investitionskosten von Wärmepumpen liegen deutlich über denen von Erdgaskesseln. Demgegenüber stehen jedoch langfristig stabile und günstigere Heizkosten, sodass sich eine Wärmepumpe auch im Mehrfamilienhaus rentiert.
• Um Effizienzpotentiale zu heben, sind insbesondere im Altbau eine Absenkung von Systemtemperaturen durch Wärmedämmung, den Austausch einzelner Heizkörper und die dezentrale Trinkwassererwärmung zu empfehlen.
• Wenn im dicht bebauten urbanen Raum die verfügbare Fläche zu klein zur Nutzung von Luft und Erdwärme ist, können Grund- und Abwasser, kalte Nahwärme, PVT-Kollektoren oder Mehrquellen-Systeme in Betracht gezogen werden.
• Während im Neubau Wärmepumpen vielfach zum Standard gehören, gestaltet sich die Heizungssanierung häufig auch durch die Eigentumsverhältnisse als aufwändig. Darum ist es sinnvoll, das Projekt von einem Energieberater begleiten zu lassen.

Während es häufig bereits im Bereich der privat genutzten Einfamilienhäuser insbesondere bei der Nachrüstung einer Wärmepumpe im Bestand zu Vorurteilen kommt, der Einsatz einer Wärmepumpe wäre schlichtweg nicht möglich oder würde sich nicht lohnen, so wird der Mehrfamilienhaus-Bestand häufig noch skeptischer betrachtet.

Dabei zeigen viele Beispiele in der Praxis, dass auch der nachträgliche Einsatz von Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern möglich ist. Die Vielfalt von Mehrfamilienhäusern ermöglichen sogar den Einsatz eines deutlich größeren Spektrums an technischen Lösungsmöglichkeiten. Planern stehen daher oft deutlich vielfältigere Möglichkeiten der Wärmepumpen- und Wärmequellen-Auswahl zur Verfügung als dies im typischen Familienhaus-Bereich möglich ist.

Dennoch gibt es in Mehrfamilienhäusern administrative als auch technische Hürden, die Projekte immer wieder zum Erliegen bringen.

Eine Hürde, die die Entscheidung für eine Heizungssanierung mit einer Wärmepumpe oft deutlich verkompliziert, sind die Eigentumsverhältnisse. Gibt es viele Eigentümer bzw. Mitspracheberechtigte, so fällt es besonders schwer, alle von der erklärungsbedürftigen Wärmepumpentechnik zu überzeugen.

Ein klassischer Fall sind Wohnungseigentümergemeinschaften, da der Umstieg auf eine Wärmepumpe dann einen Gemeinschaftsbeschluss erfordert. Durch Änderungen am Wohnungseigentumsgesetz (WEG) wurden die Zustimmungshürden zwar abgesenkt, dennoch muss eine Mehrheit der Eigentümer dem Heizsystemwechsel zustimmen.

Auch andere Eigentumskonstellationen bergen administrative Probleme. So sind bei kommunalen Eigentümern oder gemeinnützigen Genossenschaften die Finanzierungsoptionen teils sehr restriktiv, sodass die häufig deutlich höheren Investitionen in eine Wärmepumpenlösung für ein Mehrfamilienhaus nicht dargestellt werden können.

Mehrfamilienhäuser weisen gegenüber Einfamilienhäusern eine wesentlich höhere Heterogenität beim Wärmebedarf auf. Gerade bei Altbauten kann der Anteil des Trinkwarmwasserbedarfs am Gesamtwärmebedarf aufgrund keiner oder veralteter Baustandards und stark variieren oder der energetische Baustandard und die Hydraulik der Wärmeabgabe sehr hohe Temperaturen erforderlich machen.

Schätzungsweise ein Drittel der Mehrfamilienhäuser in Deutschland befinden sich in innenstädtischer Bebauung. Das bedeutet vielfach, dass die Platzverhältnisse sehr eingeschränkt sind. Platzintensive Wärmetauscher wie Bohrungen oder Eisspeicher sind dann nur eingeschränkt oder gar nicht nutzbar. Vielfach restringieren auch akustische Anforderungen den Einsatz von Luftwärmepumpen.

Diese Mehrfamilienhaus-Spezifika machen wiederum den Einsatz komplexerer Wärmepumpen-Lösungen nötig und stellen die Planer und Entscheidungsbefugten immer wieder vor neue Herausforderungen.

Mehrheitlich gute Erfahrungen: Dennoch bestätigt bereits eine Vielzahl von umgesetzten Best-Practice-Wärmepumpenanlagen in unterschiedlichen Typen von Mehrfamilienhäusern - auch beim Nachrüsten von Altbauten - die Machbarkeit.

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Trotz der höheren Heterogenität der bauphysikalischen Anforderungen lassen sich Wärmepumpen-Lösungen in Mehrfamilienhäusern grob klassifizieren. Dies erleichtert eine Orientierung in der Vorplanung.

Von den circa drei Millionen Mehrfamilienhäusern mit bis zu zwölf Wohneinheiten in Deutschland sind etwa 60 Prozent mit einer wasserführenden Zentralheizung ausgestattet. Die dominierende Sanierungsvariante ist es daher, die bestehende Zentralheizung, durch ein zentrales Wärmepumpensystem zu ersetzen.

Technisch kann dann eine Wärmepumpe oder eine Kombination aus mehreren Wärmepumpen – eine sogenannte Wärmepumpenkaskade – zum Einsatz kommen. Während man bei Sole/Wasser-Wärmepumpen häufig auf eine einzelne Großwärmepumpe setzt, so werden bei einer Luftwärmenutzung vielfach die einzelnen Aggregate vor dem Haus als auch auf dem Dach des Gebäudes kaskadiert. Auch eine zentrale Luft/Luft-Wärmepumpe, die über ein zum Beispiel im Treppenhaus installiertes Leitungsnetz die Wärme im Haus verteilt, ist denkbar.

Die Trinkwassererwärmung kann über die Wärmepumpe zentral oder dezentral mittels Durchlauferhitzer in den jeweiligen Wohnungen an den Verbrauchsstellen erfolgen. Eine Trennung von Heiz- und Brauchwarmwassererzeugung steigert die Effizienz der zentralen Wärmepumpe, reduziert ihren Leistungsbedarf und somit auch den nötigen Umweltwärmetausch.

Das Pendant zur zentralen Lösung stellt die etagen- bzw. wohnungsweise Versorgung dar. Im einfachsten Fall wird dann in jeder Wohnung eine Wärmepumpe installiert, die dann die Heizwärmeversorgung mit oder ohne Brauchwasser sicherstellt.

Neben der Installation eines typischen Außengeräts pro Wohnung (oder auch pro Etage) z.B. an der Außenwand des jeweiligen Hauswirtschaftsraum der Wohnung, ist auch ein internes "kaltes Nahwärmenetz" denkbar, aus dem die Wohnungswärmepumpen ihre Energie ziehen.

Dasselbe Prinzip ist aber auch mittels Lüftungssystem denkbar, um wohnungsweise installierte Luftwärmepumpen zu versorgen.

Bei modernen Gebäuden mit sehr geringem Wärmebedarf z. B. in Niedrigenergie- oder Passivhausbauweise kann auch der Einbau einer Abluftwärmepumpe ausreichen, welche primär die zurückgewonnene Wärme des Luftaustauschs als Wärmequelle nutzt. Solche Lüftungswärmepumpe können auch zur alleinigen Trinkwassererwärmung eingesetzt werden.

Tendenziell kann die dezentrale Lösung effizienter sein, da Leitungsverluste verringert und die Wärmepumpe speziell auf die Heizbedürfnisse in der Wohnung abgestimmt werden kann. Zudem eröffnet eine dezentrale Umrüstung auch die Möglichkeit, ein Gebäude sukzessive, minimalinvasiv zu sanieren.

Im Falle einer Nachrüstung ist jedoch von höheren spezifischen Kosten sowohl bei der Wärmepumpentechnik als auch der nötigen hydraulischen Anbindung und Anbindung an die Wärmequelle auszugehen.

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Herausforderungen bestehen zum Beispiel in der Erschließung der Wärmequelle. Denn häufig führen begrenzte Platzverhältnisse dazu, dass mehr als eine Wärmequelle und seltener auch verschiedene Wärmepumpen-Arten zum Einsatz kommen.

Letztlich sind aber der Kreativität bei der Quellenauswahl keine Grenzen gesetzt. Daher wollen wir Ihnen im Folgenden spezielle Wärmequellen-Erschließungen vorstellen, die insbesondere für Mehrfamilienhäuser interessant sind.

Neben den klassischen Erdwärmesonden oder auch Flächenkollektoren kommen bei der Sanierung von Mehrfamilienhäusern häufig auch Eisspeicher zum Einsatz. Ihre Vorteile: Sie stellen der Wärmepumpe auf vergleichsweise wenig Raum viel Energie zur Verfügung. Häufig wird Solarwärme eingespeist, sodass der Eisspeicher auch als saisonaler Wärmespeicher dient.

Eine bislang vernachlässigte Wärmequelle stellt das Abwasser dar. Mit speziellen Kanalwärmetauschern lässt sich die Wärme mit einer Temperatur von zehn bis 20 Grad Celsius aus dem Abwasser zurückgewinnen und einer Abwasserwärmepumpe - dies ist in der Regel eine normale Sole/Wasser-Wärmepumpe - zuführen.

In moderneren Mehrfamilienhäusern kann es sich anbieten, die Abluftwärme nicht nur per Kreuzwärmetauscher zur Vorwärmung der eingehenden Luft zu nutzen, sondern damit die Wärmepumpe zu versorgen.

Eine ganz spezielle Option eröffnen alte Dachgeschosse, in denen sich Luft staut. Die warme Luft des ungenutzten Dachgeschosses kann dann ebenfalls als Luftwärmequelle erschlossen werden. Dies hat überdies den Vorteil, höhere Quellentemperaturen im Winter als die Außenluft nutzen zu können. Und im Sommer wirkt die thermische Nutzung der Dachgeschossluft gleichzeitig als Kühlung.

Um Solarwärme für Wärmepumpen direkt nutzbar zu machen, lassen sich verschiedene Kollektoren einsetzen. Für Wärmepumpen-Systeme insbesondere im Innenstadtbereich eignen sich als Quelle auch photovoltaisch-thermische Kombi-Kollektoren (PVT-Kollektoren). Diese liefern Strom und Wärme und können bei entsprechend großen Dachflächen relevanter Teil eines Mehrquellensystems einnehmen.

Um den speziellen Anforderungen von Mehrfamilienhäusern an Wärmepumpen wie der höheren erforderlichen Leistung und der Lage der Gebäude in dicht bebauten Quartieren gerecht zu werden, entwickelte das Fraunhofer ISE im Projekt "HEAVEN" ein Mehrquellen-Wärmepumpensystem, das die Vorteile der beiden Wärmequellen Außenluft und Erdreich kombiniert, sodass nur eine reduzierte Bohrfläche benötigt wird und dennoch die hohe Effizienz einer Solewärmepumpe erzielt wird.

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Technische Herausforderungen ergeben sich auch daraus, dass (ältere) Mehrfamiliengebäude nicht nur einen höheren Wärmebedarf und damit Leistungsbedarf aufweisen, sondern auch die Wärmeübergabe im Mehrfamilienhausbestand zum Großteil über Heizkörper erfolgt, die häufig mit hohen Vorlauftemperaturen betrieben werden.

Außerdem erfolgt die Erzeugung von Brauchwarmwassermehrheitlich zentral, teilweise mit Warmwasserzirkulation, unter der Anforderung, die erforderlichen Temperaturen zum Legionellenschutz einzuhalten.

Dies führt in Summe dazu, dass in Mehrfamilienbestandsgebäuden die häufig noch hohen Systemtemperaturen für Heizung und Trinkwarmwasser als zweite Hürde für den Einsatz von Wärmepumpen angesehen werden.

Eine Leistungsanpassung des Wärmepumpensystems ist daher von zentraler Bedeutung, um die Deckung der Wärmelast zur Raumheizung und Trinkwassererwärmung bei Gewährleistung eines effizienten Anlagenbetriebes und zulässiger Taktzyklen zu erzielen. Dies kann u.a. mit dem Einsatz

• einer modulierenden Wärmepumpe,
• einer mehrstufigen Wärmepumpe als auch
• mit der Kaskadierung mehrerer Geräte umgesetzt werden.

Wärmepumpen mit mehrstufigen Kreisprozessen erreichen aufgrund spezieller Verdichtertechnik und unter Einsatz verschiedener Kältemittel Vorlauftemperaturen von 70°C bis sogar über 80°C und können so ideal in Altbauten aber auch im Gewerbe oder Industrie als Wärmepumpenlösung eingesetzt werden.

Der Einsatz eines zwei(drei)-stufigen Wärmepumpengerätes mit einem Kältekreislauf bietet gegenüber getrennten Geräten außerdem den Vorteil einer höheren Effizienz im Teillastbetrieb (ein Verdichter in Betrieb), da die identische Wärmeübertragerfläche wie in Volllast (beide Verdichter in Betrieb) genutzt wird.

Zudem sind der Platzbedarf und der Installationsaufwand geringer, wenn eine Hochtemperatur-Wärmepumpe anstelle mehrerer Geräte eingebaut wird.

Die Nutzung von mehreren Wärmepumpen bietet hingegen mehr Flexibilität und erhöht die Ausfallsicherheit. Die Flexibilität zeigt sich zum einen darin, dass Geräte unterschiedlicher Leistung zusammengestellt werden können und damit auch Phasen mit geringer Teillast bei geringen Taktzyklen gewährleistet werden können.

Ein weiterer Freiheitsgrad bei einer Kaskadenschaltung ist die Möglichkeit, (gleichzeitig) unterschiedliche Temperaturniveaus effizient zu bedienen. Wird in der Kaskade eine kontinuierlich geregeltes Wärmepumpengerät mit eingebunden, so kann die Leistung des Wärmepumpensystems im Betrieb noch besser auf den aktuellen Wärmebedarf angepasst und eine kontinuierliche Regelbarkeit über einen großen Leistungsbereich erreicht werden.

Eine weitere Lösungsvariante ist die kaskadierte Anordnung mit einer ersten Erwärmungsstufe durch eine Luft/Wasser-Wärmepumpe auf dem Gebäudedach sowie einer zweiten Erwärmungsstufe (Nachheizung) durch Wärmepumpen in den einzelnen Wohnungen.

Heute marktverfügbare Hybridwärmepumpen bestehen üblicherweise aus einer Luftwärmepumpe für die Grundlast und einem Gas-Spitzenlastkessel unter einer gemeinsamen Anlagenregelung. Die Gasheizung sorgt dann für die hohen Brauchwassertemperaturen und/ oder für eine Spitzenlastabdeckung im Winter.

Während sie im Bereich der Einfamilienhäuser in den meisten Fällen weder einen ökologischen noch ökonomischen Vorteil gegenüber rein elektrischen Wärmepumpenanlagen aufweisen, können sie im Mehrfamilienhausbereich eine Lösung des Vorlauftemperatur-Problems darstellen.

Dennoch ist auch im Mehrfamilienhaus-Bereich aus ökonomischer Perspektive ebenfalls zu beachten, dass eine Hybridanlage höhere jährliche Servicekosten verursacht. Im Gegensatz zu einer Wärmepumpe verlangen Hybridanlagen zum Beispiel eine jährliche Inspektion durch den Schornsteinfeger.

In Fällen, in denen eine monoenergetische Wärmepumpenanlage allein nicht in der Lage ist, die notwendige Wärme zu liefern, ist in erster Linie zu überlegen, welche Maßnahmen den Heizwärmebedarf des Hauses senken können.

In vielen Fällen bietet sich dann der Austausch kritischer Heizkörper zugunsten moderner Niedertemperaturheizkörper an. Zudem reduzieren Wärmedämmmaßnahmen den Energiebedarf und auch die nötigen Systemtemperaturen. Bauliche Anpassungen des Heizwärmesystems und der Gebäudehülle können immer beitragen, effizienter und somit sparsamer zu heizen.

Auch eine dezentrale Warmwasserbereitung über elektronische Durchlauferhitzer ist denkbar. Hinsichtlich der Trinkwarmwasser-Hygiene kann auch der Einsatz zusätzlicher Technologien zur Legionellenbekämpfung, wie der Ultrafiltration, helfen, die Problematik der hohen Trinkwarmwasser-Temperaturen bei Wärmepumpensystemen zu entschärfen.

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Im Zuge der GEG-Novelle 2024 wurden gutachterlich die Kosten für den Austausch von Wärmeerzeugern gemäß der "Heizen mit Erneuerbaren"-Regelung für verschiedene Arten von Wohngebäuden (Einfamilienhaus, 6 Familienhaus) berechnet. Dabei wurden auch verschiedene bauliche Zustände berücksichtigt (Bestand unsaniert, baulicher Wärmeschutz 1958-1968; Bestand baulicher Wärmeschutz etwa 20-25 Jahre; Bestand saniert HT`100) und verschiedene technische Randbedingungen sowie Fälle mit und ohne Förderung betrachtet.

Beim sanierten Mehrfamilienhaus ist die Wärmepumpe die wirtschaftlichste Erfüllungsoption. Beim Mehrfamilienhaus im Bestand ist der Pelletkessel mit solarer Trinkwasserbereitung in den Anschaffungskosten (rund 33.000 EUR) günstiger als die Wärmepumpe (rund 43.000 EUR). Allerdings werden in beiden Fällen über eine Betriebsdauer von 18 Jahren die Mehrinvestitionskosten kompensiert.

Ähnlich sieht es beim unsanierten Mehrfamilienhaus aus. Auch hier ist der Pelletkessel mit solarer Trinkwassererwärmung günstiger in der Anschaffung und gleicht die Kosten über eine Betriebsdauer von 18 Jahren bei weitem aus. Aber auch bei der Wärmepumpe werden die höheren Anschaffungskosten über 18 Jahre überkompensiert.

Aufgrund der veränderten Energiepreise und weiterhin vorhandenen Förderungen hat sich die Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen auch in mittelmäßig sanierten Mehrfamilienhäuser gegenüber dem Einsatz fossil befeuerter Wärmeerzeuger im Vergleich zu den vergangenen Jahren deutlich verbessert. Zu diesem Schluss kommt ein prognos-Kurzgutachten "Kostenbetrachtungen in Mehrfamilienhäusern aus der Perspektive von Mieter*innen und Vermieter*innen" zur aktuellen Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen.

Der Wechsel zur Wärmepumpe ist mittlerweile wirtschaftlicher als der bloße Austausch eines Gaskessels. In vielen Fällen ist der Austausch kritischer Heizkörper zugunsten moderner Niedertemperaturheizkörper sogar günstiger realisieren als eine Investition in einen Gasspitzenlastkessel.

Der Umstieg auf eine Wärmepumpe im Mehrfamilienhaus kann somit helfen, stark steigende Energiekosten für Mietende abzupuffern. Ein Teil der Investitionskosten der Wärmepumpe kann dabei über die Modernisierungsumlage auf die Mieter umgelegt werden.

• Die Gesamtkosten der Wärmepumpe sind für Mieter bei weiterhin mittel- und hohen Preisen niedriger als die eines neuen Gaskessels.
• Sole-Wasser-Wärmepumpen sind trotz höherer Modernisierungsumlage in den von prognos untersuchten Beispielgebäuden leicht vorteilhafter als Luft-Wasser-Wärmepumpen.

Auch für Vermietende bietet die Wärmepumpe Vorteile:

• Im Strompreis sind bereits CO₂-Kosten des EU-ETS enthalten. Eine CO₂-Bepreisung durch das Brennstoffemissionshandelsgesetz (BEHG) erfolgt daher nicht. Es entstehen weder für den Vermieter noch für den Mieter Kosten für die BEHG.
• Auch die Mehrkosten der Wärmepumpe gegenüber einer reinen Instandhaltung können über die Modernisierungsumlage auf die Mieter umgelegt werden. Können die Mehrkosten auf die Mieter umgelegt werden, ist die Wärmepumpe für Vermieter kostengünstiger als ein Erdgaskessel, so das prognos-Gutachten.

Grundsätzlich sollte die Heizungssanierung in einen umfänglicheren Plan zur energetischen Sanierung eines Mehrfamilienhauses eingebettet werden. Hierzu eignet sich ein Sanierungsfahrplan, der Ihnen auf Grundlage einer detaillierten Analyse Optionen und Wege aufzeigt.

Die Ergebnisse des Sanierungsfahrplans bieten zudem eine gute Grundlage, um auch die Mieter "ins Boot zu holen" und Ihnen sachlich zu begründen, warum eine Wärmepumpe eingebaut wird und, um Ängste ("die Bude wird nicht warm") abzubauen.

Für die Beratung kann beim BAFA ein Zuschuss in Höhe von 80 Prozent der förderfähigen Beratungskosten beantragt werden. Das sind jedoch höchstens 1.300 Euro für ein Ein- und Zweifamilienhaus und höchstens 1.700 Euro für Wohngebäude mit drei und mehr Wohneinheiten.

Eine Energieberatung für eine Wohnungseigentümergemeinschaft wird zusätzlich mit einem einmaligen Zuschuss in Höhe von max. 500 Euro gefördert, wenn Honorarkosten zur Erläuterung des Energieberatungsberichts auf einer Eigentümerversammlung oder Beiratssitzung entstehen.

Voraussetzung für die Förderung ist, dass das Wohngebäude in Deutschland steht, der Bauantrag bzw. die Bauanzeige mindestens zehn Jahre zurückliegt und in dem Gebäude überwiegend gewohnt wird.

Für die Umsetzung von Energieeffizienzmaßnahmen an und in Gebäuden können ebenfalls Fördermittel des Bundes beantragt werden. Dafür gibt es seit 2021 die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG).

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