Letzte Aktualisierung: 28.10.2021
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Tipps zum Betrieb einer Wärmepumpe mit Heizkörpern
Wärmepumpen erreichen ihre optimale Leistungszahl bei Vorlauftemperaturen von bis zu 35°C. Daher werden in der Regel größere Heizkörper benötigt, um mit diesen niedrigen Temperaturen die Räume weiterhin gleichmäßig zu beheizen. Sind die bestehenden Heizkörper dafür zu klein, so gibt es verschiedene Optimierungsmöglichkeiten, Heizkörper an die Wärmepumpe anzupassen. Ist dies nicht möglich, so können alternativ auch spezielle Wärmepumpenheizkörper oder Mittel- und Hochtemperatur-Wärmepumpen eingesetzt werden.
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Wärmepumpen können auch mit Heizkörpern sparsam und umweltfreundlich betrieben werden
Ohne Fußbodenheizung, so heißt es, sei ein Ersatz der Öl- oder Gasheizung durch eine Wärmepumpe nicht möglich. Dieses Urteil ist jedoch falsch, da es die dem Wärmepumpeneinsatz zu Grunde liegenden Zusammenhänge der Thermodynamik außer Acht lässt:
Grundsätzlich ist der Einsatz einer Wärmepumpe nicht vom vorhandenen Heizsystem abhängig, sondern von dessen Eignung zur niedrigenthalpischen Wärmeabgabe!
Übersetzt bedeutet dies, dass eine Wärmepumpe mit Heizkörper ebenso wirtschaftlich und ökologisch vorteilhaft genutzt werden kann, sofern Ihre relative Größe zur Raumgröße einen Betrieb mit geringen Vorlauftemperaturen gestattet. Ist dieses Kriterium erfüllt, so können weitere Maßnahmen ergriffen werden, um die Wärmeabgabe zu optimieren und die Effizienz der Wärmepumpenheizung zu steigern.
Letztlich ist aber auch der Einsatz einer auf hohe Vorlauftemperaturen ausgerichteten Wärmepumpe eine mögliche Lösung.
Wirkungszusammenhang von Vorlauftemperatur und Jahresarbeitszahl
Die Effizienz einer Wärmepumpe ist grundsätzlich von der Differenz der Wärmequellentemperatur und der benötigten Vorlauftemperatur - dem sogenannten Delta T - abhängig.
Je niedriger die benötigte Vorlauftemperatur, desto höher die Jahresarbeitszahl und umso niedriger sind die Heizkosten.
Dies beruht darauf, dass der Kompressor der Wärmepumpe mit steigendem Vorlauftemperaturniveau und konstanter Temperatur des Umweltmediums mehr Arbeit verrichten muss.
Da der Stromeinsatz mit steigender Vorlauftemperatur zunächst jedoch nur unterproportional steigt, sinkt also auch die Arbeitszahl vorerst nur geringfügig. Dieser Zusammenhang ermöglicht es, viele bestehende Heizkörper auch mit einer Wärmepumpe effizient zu betreiben.
Zu diesem Ergebnis kommt auch der Anfang des Jahres 2008 abgeschlossene Feldtest der Lokalen Agenda 21. Diese hat festgestellt, dass Erdwärmeheizungen mit Radiatoren gegenüber Fußbodenheizungen nur geringe Effizienzminderungen zur Folge haben, solange die Heizkörper mit nicht mehr als 55°C betrieben werden.
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Reduktion der Vorlauftemperaturen durch geeignete Optimierungsmaßnahmen
In vielen Immobilien, sind die bestehenden Heizkörper ohne weitere Maßnahmen mit geringeren Vorlauftemperaturen zu betreiben, da diese in den 70er und 80er Jahren häufig überdimensioniert wurden, indem sie der Einfachheit halber an die Fensterbreite angepasst wurden. Trotzdem können Optimierungsmaßnahmen ergriffen werden, um die Arbeitszahl der Wärmepumpe mit Heizkörper zu erhöhen.
- So sollte zum Beispiel die Installation von Mischern vermieden werden, da die Wärmepumpe bereits eine entsprechende Regelung besitzt und grundsätzlich nicht mehr Energie produziert werden sollte wie auch letztlich benötigt wird.
- Zudem sollte ein hydraulischer Abgleich der Heizkörper erfolgen und das Benutzerverhalten auf einen Niedertemperaturbetrieb abgestimmt werden.
- Ein großes Optimierungspotential bietet zudem die Einstellung der Wärmepumpe selbst.
Letztlich führt aber auch eine nachträgliche Verbesserung des Wärmeschutzes (z.B. Isolierverglasung, Wärmedämmung der Fassade, der Kellerdecke oder des Daches) nicht nur zu Energieeinspareffekten, sondern auch zur Reduktion des Vorlauftemperaturbedarfs.
Beispielhafte Abfolge einer schrittweisen Gebäudemodernisierung, um die Vorlauftemperatur soweit abzusenken, dass man bereits effizient mit einer Wärmepumpe heizen kann. (Grafik: ifeu - Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg gGmbH)Das ifeu empfiehlt: Grundsätzlich muss die Wärmeverteilung immer an den Wärmebedarf angepasst werden - nicht andersherum! Daher ist es stets sinnvoll, zunächst mit Dämm-Maßnahmen zu beginnen. Erst dann sollte eine Optimierung der Wärmeverteilung durch hydraulischen Abgleich und hierauf aufbauend ein Austausch einzelner Heizkörper erfolgen. So schafft man es, die Vorlauftemperatur auch ohne Fußboden- oder Flächenheizung auf unter 55 °C zu reduzieren und einen effizienten Wärmepumpen-Betrieb auch mit Heizkörpern zu ermöglichen. [Weitere Informationen]
Funktionsprinzip von speziell auf die Wärmepumpe angepasster Heizkörper
Werden doch einzelne Heizkörper durch moderne Niedertemperatur-Heizkörper ausgetauscht, so lässt sich bei gleichem Platzbedarf die Heizwärmeabgabe steigern oder die Vorlauftemperatur um weitere 5 - 10 °C absenken.
So setzen die Hersteller moderner Wärmepumpenheizkörper auf integrierte Wärmetauscher, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Neben einer wasserdurchströmten Front (wärmeaktiv) gibt es beispielsweise einen von außen unsichtbaren Wärmetauscher aus den sehr gut Wärme leitenden Metallen Aluminium und Kupfer, der in Reihe hinter die Heizwand geschaltet ist.
Zugleich sind in Wärmepumpe-Heizkörpern häufig leise Lüfter (sogenannte Aktivatoren) eingebaut, die ihm mit ihren Ventilatoren (je nach Hersteller und Heizkörpermodell zwischen fünf und zwölf Stück) helfen, trotz niedriger Temperaturen eine bis zu fünf Mal höhere Heizleistung zu erzielen. Man findet diese Heizkörper deshalb auch unter der Bezeichnung Gebläsekonvektor im Handel.
Einsatz von effizienten Mittel- und Hochtemperatur-Wärmepumpen
Erfahrungen zeigen, dass auch im Gebäudebestand auch ohne zusätzlichen Wärmeschutz oder Austausch von Heizkörpern ein Großteil der eingebauten Heizsysteme bereits mit Vorlauftemperaturen bis 60 °C betrieben werden können.
Für diese Zwecke sind spezielle Wärmepumpen entwickelt worden, so genannte Mittel- oder Hochtemperatur-Wärmepumpen:
- Die Mitteltemperatur-Wärmepumpe kann bei Systemtemperaturen zwischen 55 °C und 65 °C zum Einsatz kommen.
- Die Hochtemperatur-Wärmepumpe kommt zum Einsatz, wenn die ermittelte Systemtemperatur zwischen 65 °C und 75 °C liegt und keinerlei zusätzliche Sanierungsmaßnahmen geplant sind.
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