Luftwärmepumpen: Wann ist ein Luftauslass nach oben besser als zur Seite?

Luftwärmepumpen unterscheiden sich nicht nur in Leistung und Effizienz, sondern auch in der Bauform der Außeneinheit. Während in Deutschland bislang vor allem Wärmepumpen mit horizontalem Luftausblas verbreitet sind, werden Geräte mit vertikalem Luftauslass (Top-Discharge) in anderen Märkten - etwa in Skandinavien, Großbritannien oder Nordamerika – seit vielen Jahren erfolgreich eingesetzt.

Dort haben sich diese Bauarten insbesondere bei beengten Platzverhältnissen und hohen Anforderungen an den Schallschutz bewährt. Mit der zunehmenden Verdichtung von Wohngebieten und strengeren Immissionsanforderungen rücken Top-Discharge-Wärmepumpen nun auch in Deutschland wieder stärker in den Fokus.

Während die Horizontal-Tischverdampfer von Ochsner schon viele Jahre am Markt sind, wird das Prinzip jetzt auch von weiteren Herstellern wie dem dänischen Anbieter DVI in Deutschland angeboten.

Bei dieser klassischen Bauart wird die Außenluft seitlich oder rückseitig angesaugt und nach vorne horizontal ausgeblasen. Ansaug- und Ausblasöffnungen liegen meist auf derselben Höhe.

Die kalte Abluft breitet sich in Bodennähe aus und trifft direkt auf die Umgebung vor dem Gerät, siefließt quasi wie Wasser am Boden entlang.

Je nach Aufstellort kann die Luftströmung dabei auf Wände, Zäune oder Nachbargrundstücke treffen. Diese Bauart benötigt daher ausreichend freien Raum in Ausblasrichtung, um einen ungestörten Luftaustausch sicherzustellen und einen thermischen Kurzschluss zu vermeiden.

Bei Außenluft-Wärmepumpen mit vertikalem Luftstrom wird die Außenluft bodennah von unten oder seitlich angesaugt und anschließend nach oben ausgeblasen. Ansaug- und Ausblasbereich sind dabei klar voneinander getrennt und vertikal angeordnet.

Die abgekühlte Luft steigt nach dem Ausblasen nach oben weg und verteilt sich oberhalb des Geräts. Dadurch bleibt der unmittelbare Bereich um die Wärmepumpe weitgehend frei von kalter Abluft.

Diese Bauweise verändert die Strömungsrichtung der Luft und damit auch die Schallemissionen und auch Thermik grundlegend und stellt andere Anforderungen an die Aufstellung, insbesondere hinsichtlich der Höhe nach oben statt des Abstands nach vorne.

Der von Luftwärmepumpen erzeugte Schall entsteht überwiegend durch Ventilatoren, Verdichter und die Luftströmung selbst. Für die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben – insbesondere der TA Lärm – ist nicht nur der Schallleistungspegel des Geräts entscheidend, sondern auch die Richtung, in der sich der Schall ausbreitet.

Bei Luftwärmepumpen mit horizontalem Luftstrom wird die Luft – und damit auch ein wesentlicher Teil des luftgetragenen Schalls - direkt nach vorne abgegeben. Der Schall kann sich dann in Richtung von Nachbargrundstücken, Fassaden oder Aufenthaltsbereichen ausbreiten, Reflexionen an Wänden, Zäunen oder Gebäuden können den Schall zusätzlich verstärken.

Bei Wärmepumpen mit vertikalem Luftstrom wird der Luftschall hingegen überwiegend nach oben abgeführt. Die Schallabstrahlung erfolgt damit primär in Richtung freier Atmosphäre und weniger direkt in angrenzende Wohnbereiche.

Da sich relevante Immissionsorte in Wohngebieten in der Regel horizontal zum Gerät befinden, wirkt sich die vertikale Schallabstrahlung in vielen Fällen positiv auf die tatsächlichen Schalldruckpegel am Nachbargrundstück aus.

Während die horizontale Ableitung der Luft größere Abstände, gezielte Ausrichtung oder zusätzliche schalldämpfende Maßnahmen nötig machen kann, um die Grenzwerte der TA Lärm sicher einzuhalten.

Damit bieten Wärmepumpen mit vertikalem Luftausblas insbesondere in schallkritischen Situationen – etwa bei kleinen Grundstücken oder dichter Nachbarschaft – planerische Vorteile im Hinblick auf den Immissionsschutz.

Die Thermik spielt bei beiden Bauformen eine zentrale Rolle, allerdings mit unterschiedlichen Schwerpunkten. Während beim horizontalen Ausblas der horizontale Freiraum entscheidend ist, kommt es beim vertikalen Gerät primär auf die vertikale Abströmung an.

Da kalte Luft eine höhere Dichte hat als warme, sinkt sie physikalisch bedingt nach unten. Dennoch ist die praktische Gefahr eines thermischen Kurzschlusses (das erneute Ansaugen der eigenen Kaltluft) bei modernen vertikalen Geräten durch gezielte Konstruktion meist geringer, als man vermuten würde.

Bei vertikalen Modellen erfolgt die Ansaugung meist großflächig an den Seiten oder von unten, während der Auslass punktuell nach oben gerichtet ist. Dieser räumliche Abstand verhindert, dass die (zwar sinkende) Kaltluft direkt wieder in den Ansaugstrom gerät.

Zudem wird bei Luftwärmepumpen, bei denen die Abluft nach oben abgeleitet wird, die Dichte-Differenz durch die Lüftergeschwindigkeit überwunden. Der Ventilator drückt die Luft nicht einfach nur sanft nach oben, sondern stößt sie mit hoher Geschwindigkeit aus. Dieser "Strahl" hat genug Impuls, um weit über die Wärmepumpe hinausgetragen zu werden und sich dort mit der Umgebungsluft zu vermischen, bevor er absinken kann.

Ein thermischer Kurzschluss droht bei diesen Modellen weniger durch "Windstille" als vielmehr durch bauliche Fehler. Wenn beispielsweise ein Vordach oder ein Balkon direkt über dem Gerät den Luftstrom bremst, staut sich die Kaltluft und sinkt zwangsläufig zurück zum Ansaugloch.

Die Wahl des richtigen Ortes zur Außenaufstellung der Wärmepumpe ist ein zentraler Faktor für den leisen, effizienten und genehmigungssicheren Betrieb von Luftwärmepumpen.

Während Luftwärmepumpen mit horizontalem Luftausblas vor allem ausreichend freien Raum in Ausblasrichtung benötigen, brauchen Wärmepumpen, die die Außenluft nach oben ausblasen, ausreichend Platz nach oben.

Geeignet sind insbesondere Standorte ohne Überdachungen, Balkone oder Dachüberstände im direkten Ausblasbereich. Durch die vertikale Abführung von Luft und Schall eignen sich diese Geräte gut für kleinere Grundstücke, Reihenhausbebauung oder schallkritische Situationen.

Bei der Standortwahl sind zudem Umgebungseinflüsse zu berücksichtigen. Bei Wärmepumpen mit vertikalem Luftausblas besteht grundsätzlich die Möglichkeit, dass z. B. Laub von oben in den Ausblasbereich gelangt. Moderne Geräte sind dafür jedoch konstruktiv vorbereitet.

Gitter oder Lamellen im Ausblasbereich verhindern das Eindringen größerer Fremdkörper und hohe Ausblasgeschwindigkeiten befördern lose Blätter in der Regel sofort wieder aus dem Gerät heraus. Standorte direkt unter laubabwerfenden Bäumen sind für beide Bauarten ungünstig, lassen sich bei vertikalen Geräten jedoch durch regelmäßige Sichtkontrollen gut beherrschen.