Die richtige Größe

 Es könnte so einfach sein:

Ihr alter Ölkessel hat 20 kW Leistung - dann kaufen Sie doch einfach eine Wärmepumpe mit ebenfalls 20 kW Heizleistung!

Nun, so einfach ist es nicht, denn schon eine vom Standard abweichende Ölbrennerdüse könnte zu einer anderen Heizleistung des Kessels geführt haben. Auch geht z. B. ein Teil der Brennerleistung durch heißes Abgas verloren und muss deshalb gar nicht von der künftigen Wärmepumpe ersetzt werden.

Andererseits:

• Kaufen Sie daraufhin die neue Wärmepumpe zu groß, dann haben Sie unnötig hohe Anschaffungskosten
• Kaufen Sie daraufhin die neue Wärmepumpe jedoch zu klein, dann gibt es entweder eine hohe Stromrechnung oder Sie frieren.

Man braucht also ein einigermaßen verlässliches Verfahren, um die benötigte Heizleistung einigermaßen sicher abzuschätzen.

Ich empfehle ein Verfahren aus 4 Schritten:

1. Bestimmung der mindestens benötigten Heizleistung nach baulichen Gegebenheiten, unabhängig vom Energieträger und Wärmeerzeuger
   
   • entweder anhand des Energieverbrauchs der vorangegangenen Jahre
   • oder vorzugsweise anhand der Berechnungsgrundlagen aus dem Energiebedarfsausweis
2. Berücksichtigung von Stromsperrzeiten durch spezielle Wärmetarife des Stromlieferanten. Das erfordert eine zirka 25 % größere Wärmepumpe!
3. Leistungsaufschlag von 50 % bei  Betrieb der Luftwärmepumpe ohne Heizstab (zumindest mal bis zur Auslegungstemperatur)
4. Konkrete Auswahl einer am Markt käuflichen Wärmepumpe anhand der in Schritten 1-3 ermittelten Heizleistung

 

Schritt Nr. 1: Bestimmung des Energieverbrauchs nach baulichen Gegebenheiten =

 

Möglichkeit A: Bestimmung der benötigten Heizleistung anhand des Energieverbrauchs

Das funktioniert bei Niedertemperatur-Kesseln in etwa folgendermaßen:

• bei Heizöl: Verbrauch in Liter/250 ist Heizleistung in kW
• bei Gas:    Verbrauch in Kubikmeter/250 ist Heizleistung in kW
• bei Nachtspeicherheizung: Verbrauch in kWH /2400

Bei besonders maroden alten Kesseln kann ersatzweise mit "300" anstatt "250" gerechnet werden

Soll ein Brennwertkessel ersetzt werden, so ist mit "200"  zu rechnen.

 

Anwendungsbeispiele bei einem Verbrauch von 2.000 Liter Heizöl:

• Bei einem Uraltkessel ergibt das eine künftige Heizleistung von 2000 / 300 = rund 6.8 kW
• Bei einem Niedertemperaturkessel mit automatischem Mischer ergibt das 2000 / 250 = 8 kW
• Bei einem Brennwertkessel ergäbe das 2000 / 200 = 10 kW
• Bei einer Nachtspeicherheizung wäre es eigentlich auch ganz einfach, aber hier haben wir das Problem, dass der Stromverbrauch für Heizung häufig zusammen mit dem Haushaltsstrom abgerechnet wird. Dann wäre eine Dvision durch 2.400 natürlich falsch. Hier muss also fallweise über das Vorgehen entschieden werden.

So eine Schätzung kostet zwar kein Geld, ab sie ist dafür auch ungenau. So können beispielsweise Umstellungen in der Lebensgestaltung dazu führen, dass plötzlich ein anderer Wärmebedarf als in der Vergangenheit besteht..

 

Möglichkeit B: Bestimmung der benötigten Heizleistung anhand des Energiebedarfs

Am sichersten ist es, die Daten aus dem Energiebedarfsausweis  heranzuziehen. Leider fokusieren die Bedarfsausweise auf den sogenannten Primärenergieverbrauch. Sie aber brauchen die Heizleistung bei starkem Frost. Deshalb muss man die benötigten Zahlen in den Berechnungsgrundlagen zum Energiebedarfsausweis erst einamal  suchen und finden:

Folgende beiden Größen sind hier von Bedeutung:

• Der Transmissionswärmeverlust bezogen auf das ganze Haus, mit der Benennung W/K, wobei manchmal diese Zahl auch quadratmeterbezogen in W/ / (K x m²) angegeben ist. Wenn dem so wäre, dann müssten Sie diesen Wert zunächst mit den gesamten Quadratmetern der thermischen Hüllfläche multiplizieren)
• Der Lüftungsverlust, ebenfalls bezogen auf das ganze Haus, ebenfalls mit der Benennung W//K

Nun sollten Sie sich überlegen, bei welcher Tiefsttemperatur  die Heizung noch Ihr gesamtes Haus beheizen können soll und welche gewünschte Raumtemperatur Sie dabei erreichen wollen. Je nach Klimazone wird die Außentemperatur mit -10 °C bis -16 °C gerechnet, am Bodensee wird -12 °C angenommen..Bei der Innentemperatur empfehle ich 21 °C.

Damit können wir folgendes Beispiel rechnen: 

• Der Transmissionswärmeverlust sei  200 W/K
• Den Lüftungswärmeverlust sei 80 W/K
• Klimazone sei Konstanz/Bodensee
• Innenraumtemperatur soll 21 °C sein (Planer rechnen hier gerne mit kostengünstigen 19 °C)
• Für die Trinkwasser-Erwärmung könnte man pauschal 1 kW Zuschlag berücksichtigen.

Nun rechnen wir:

• Temperaturdifferenz innen/außen = 21 °C - (-12 °C)  = 33 K
• Wärmeverlust pro Grad Temperaturdifferenz = 200 W/K + 80 W/K = 280 W/K
• Wärmeleistung für Heizung und Lüftung zusammen = 280 W/K x 33 K =  9.240 W = 9,24 kW
• Wärmeleistung dito einschließlich Warmwasserzuschlag 9,24  kW + 1 kW Warmwasserzuschlagg = 10,24 kW Heizleistung

Jetzt haben wir also die benötige Wärmeleistung Ihrer neuen Wärmepumpe anhand der baulichen Beschaffenheit Ihres Gebäudes ermittelt.

Sofern die sich daraus ergebende Wärmepumpe die Anschlussgenehmigung seitens des Stromnetzbetreibers hat, hätte ein Planer, Generalunternhemr oder Architekt seinen Auftrag erfüllt, Ihnen eine funktionierende Wärmepumpenheizung bereit zu stellen. Eine Wärmepumpe für alle Lebenslagen ist damit aber noch lange nicht garantiert!

 

Schritt 2: Berücksichtigung von Stromsperrzeiten

Bis hierher wurde stillschweigend unterstellt, dass die berechnete Heizleistung 24 Stunden am Tag verfügbar ist. Bei einem Wärmepumpenstromtarif ist das aber nicht der Fall! Hier sind nach meinem Kenntnisstand bis zu 3 Stromsperren täglich à jeweils 2 Stunden möglich. Details können beim Netzbetreiber erfragt werden.

Nehmen wir also einmal an, dass Ihnen der verbilligte Wärmepumpenstrum zwischen 10 Uhr Vormittags und 20 Uhr abends 2 mal zu je 2 Stunden gesperrt wird. Dann fehlen Ihnen in dieser Zeit 40 % der Heizleistung!  Solange bei moderater Heizlast die Wärmepumpe noch Reserven hat, ist das kein Problem. Wenn die Wärmepumpe aber bei starkem Frost ohnehin am Limit arbeitet, dann werden Sie derartige Stromsperrzeiten sehr deutlich merken. 

Hier muss deshalb manuell ein Aufschlag auf die in Schritt 1 ermittelte Heizleistung hinzugerechnet werden.  Pauschal empfehlen sich 25 %, wobei natürlich niemand heute voraussagen kann, welche Tarife es z. B. in 10 Jahren geben wird.  Mit der zusätzlichen Leistungsreserve ist es der Wärmepumpe möglich,  das vorangegangene Wärmedefizit aus der Stromsperrzeit abzubauen, sobald wieder Wärmepumpenstrom bereit steht.

Zurück zu unserem Beispiel:

Die tatsächlich benötigte Heizleistung im Wärmepumpenstromtarif beträgt somit 10,24 kW x 1,25 = 12,8 kW Heizleistung

Wer sich nun für eine Erdwärmepumpe interessiert, der kann Schritt 3 überspringen und sollte bei Schritt 4 weiterlesen.

 

Schritt 3:  Monovalenter Betrieb von Luftwärmepumpen

Dieser Schritt Nr. 3 ist notwendig, weil bei Luftwärmepumpe "nicht selten"  Heizleistungen angegeben werden, die zwar für gemütliches Herbstwetter gelten mögen, nicht aber für tiefen Frost, also genau die Temperaturen, bei denen man merkt, ob man eine gute Heizung hat oder nicht.  Und genau hier liegt die Achillesverse der Luftwärmepumpen.

Anders als Erdwärmepumpen, deren Soletemperatur nur geringfügigen Schwankungen unterliegt, leiden Luftwärmepumpen ganz erheblich unter starkem Frost. Dies macht sich durch eine spürbar geringere Heizleistung  bei starkem Frost bemerkbar. Unter Umständen kann das sogar dazu führen, dass sich Kompressor der Wärmepumpe abschaltet und nur noch über den eingebauten E-Heizstab geheizt werden kann (sofern vorhanden). Will man zumindest bis zur Auslegungstemperatur (also z.B. -12°C) ohne E-Heizstab, also monovalent heizen, so muss der in Schritt 2 ermittelten Heizleistung ein weiterer Zuschlag hinzu gerechnet werden.

Sofern dies aus Kostengründen nicht geschieht, heizen Sie bei starkem Frost zwar monoenergetisch (= nur mit Strom), aber wegen der Zuschaltung des  E-Heizstabs leider nicht mehr monovalent. Achten Sie also in den Angeboten mal auf diese beiden wichtigen Begriffe.

Beispielsweise kann bei einer "14-kW"-Luftwärmepumpe die reale Heizleistung bei -12°C Außentemperatur durchaus auf 9 kW fallen! Ist im Datenblatt anderes zu lesen, so liegt die Vermutung nahe, dass der Wärmepumpenregler die bei Frost dahinsiechende Heizleistung der eigentlichen Wärmepumpe durch klammheimliche Hilfslieferungen aus dem E-Heizstab kompensiert. Oder aber der Verkäufer argumentiert: Wann haben wir denn wirklich mal -12°C   ....?  Diese Betrachtung ist zwar vom Grundsatz her richtig, führt dann in der Praxis aber häufig nicht zu Wärmepumpen mit E-Heizstab, sondern eher zu  E-Heizstäben mit  Hilfswärmepumpe. Und zu legendär hohen Stromrechnungen. 

Nehmen wir an, Sie wollen ökologisch vorbildlich zumindest bis zu -12° C ohne E-Heizstab heizen. Dann bleibt Ihnen also nichts anderes übrig, als 50 % auf die in Schritt 1 ermittelte Heizleistung draufzuschlagen. Gegenprobe bei unserer eben betrachteten "14-kW"-Luftwärmepumpe: 9 kW reale Heizleistung bei Frost + 50 % Aufschlag ergibt 13, 5 kW nominale Heizleistung. Der Zuschlag ist also realistisch. 

50 % Zuschlag auf die Heizleistung gemäß Schritt 1 berücksichtigen allerdings nicht etwaige Stromsperrzeiten gemäß Wärmepumpenstromtarif, bzw. obigem Schritt 2. Entscheidet man sich für einen Wärmepumpenstromtarif  (der könnte in Zukunft auch obligatorisch werden !), so muss der 50-%-Zuschlag tatsächlich auf die Heizleistung gemäß Schritt 2 angewendet werden!

In unserem Beispiel aus Schritt 2 macht das 12,8 kW x 1,5 = 19,2 kW  nominale Heizleistung für den monovalenten Betrieb Ihrer Luftwärmepumpe.  Dafür können Sie nun getrost mit diesem Wert (also ca. 19 kW)  eine Luftwärmepumpe aussuchen, welche diese Leistung  laut Datenblatt beim Messpunkt A2/W35 erbringt.

 

Schritt 4:  Auswahl einer konkreten Wärmepumpe

Bis einschließlich Schritt 3 haben wir nicht darauf geachtet, welche Wärmepumpen tatsächlich am Markt verfügbar sind.

Findet man im Katalog des Lieblingslieferanten eine Wärmepumpe mit genau der ermittelten Heizleistung plusminus ein paar hundert Watt, so fällt die Auswahl leicht. Mitunter liegt der errechnete Wert aber genau zwischen 2 Modellen, d. h. die eine Wärmepumpe ist zu klein und die nächstgrößere Wärmepumpe ist schon wieder deutlich zu groß.

Wer hier die Heizleistung nur mit Schritt 1 ermittelt hat (egal, ob Luft- oder Erdwärme), der hat keine Leistungsreserven und sollte deshalb im Zweifelsfall die  größere Wärmepumpe wählen. Gleiches gilt für Luftwärmepumpen gemäß Schritt 2. Wer nach Schritt 3 geplant hat, der hat bereits hinreichend Reserven berücksichtigt und kann im Zweifelsfall auch eine die kleinere Luftwärmepumpe aus dem Produktportfolio des Lieferanten auswählen.

Wer eine Erdwärmepumpe nach Schritt 2 berechnet hat, der sollte bei seiner Entscheidung die benötigte Größe von Erdwärmesonde, bzw.Erdwärmekollektor beachten. Entscheidet man sich für das größere der zur Auswahl stehenden Modelle einer Erdwärmepumpe, so müssen Sonde oder Kollektor auf jeden Fall zur größeren Wärmepumpe passen, d. h. größer werden.  Entscheiden Sie sich für die kleinere der beiden möglichen Erdwärmepumpen, dann könnte die Sonde, bzw. der Kollektor an die marginal  kleinere Heizleistung der tatsächlich ausgesuchten Erdwärmepumpe angepasst werden. dimensioniert werden.

Sofern Sie sich bei der Auswahl "größer-oder-kleiner" schwer tun, so hilft Ihnen vielleicht noch folgendes, stark vereinfachtes Beispiel:

Nehmen wir an, eine Wärmepumpe muss im Jahr 24.000 kWh Wärme für Heizung und Warmwasser abliefern. Nach Norm darf man unterstellen, dass sie dazu 2.400 Betriebsstunden benötigt und Sie vor diesem Hintergrund eine Wärmepumpe mit "echten" 10 kW Heizeistung betreiben. Hätten Sie stattdessen eine Wärmepumpe mit 12 kW Heizleistung, so müsste die Wärmepumpe nur 2.000 Betriebsstunden arbeiten, um die gleiche Wärmemenge bereit stellen zu können. Die größere Wärmepumpe  läuft hier im Beispiel rund 17 % weniger lang!  Unterstellt man gleiches Taktverhalten und eine angepasste Dimensionierung der Pufferspeicher, Sonden, bzw. Kollektoren, so wird die größere Wärmepumpe 17 % langsamer verschleisen. Wenn Sie also Geld in eine etwas größere Wärmepumpe stecken, dann besteht eine gute Chance, dass die Anlage auch entsprechend länger hält. Und außerdem haben Sie Leistungsreserven, wenn es mal etwas kälter als die z. B. bei Auslegung eingeplanten -12°C werden sollte. Und Sie haben auch Reserven für etwaige spätere Ausbauten (z. B. Dachausbau).

 

Resümee

In der Praxis ist eine zu großzügig bemessene Heizleistung mit erheblichen Kosten bei der Anschaffung verbunden. In zu kleine Wärmepumpen sätzlich verbaute Heizstäbe reduzieren zwar zunächst die Anschaffungskosten für den Immobilienbesitzer, sorgen aber für dauerhaft hohe Betriebskosten.

Strebt man wirklich einen monovalenten Betrieb mit der Luftwärmepumpe an, so kommt man den Herstellungskosten für eine Erdwärmelösung  beachtlich nahe. 

Sofern der Stromnetzbetreiber überhaupt einen Anschluss einer Luftwärmepumpe ohne Wärmepumpenstromtarif zulässt, empfehle ich meinen Kunden, die Wirtschaftlichkeit des Wärmepumpentarifs mit "spitzem Bleistift" zu prüfen, denn häufig wird der Tarif - mangels Übersicht über die Gesamtkosten - ausschließlich nach dem Strompreis pro Kilowattstunde entschieden. Auch ist nicht jeder Wärmepumpentarif ein Schnäppchen und nicht jede formal richtig berechnete Mini-Wärmepumpe ist in der Lage, Ihr Haus auch  im Wärmepumpentarif ausreichend zu beheizen!  Tatsächlich macht der Wärmepumpenstromtarif die Wärmepumpe rund 25 % größer - sofern man sich nicht in die eigene Tasche "schummelt".

Sowohl der Aufschlag nach Schritt 2 als auch der Aufschlag nach Schritt 3 können überdies dazu führen, dass bei der Trinkwassererwärmung besondere Vorkehrungen getroffen werden müssen (Frischwassersystem anstatt emailliertem Speicher).

Letztendlich führt das in der Praxis zu 3 Installationstypen:

• Preisfokusierte Kunden und Kunden, die sich eher nicht um technische Details kümmern, kaufen in der Regel eine Anlage, die gemäß Schritt 1 dimensioniert ist, vorzugsweise in der Variante "Luftwärme" - weil's scheinbar billig ist.
• Die besser informierte Kundschaft betreibt Anlagen, die gemäß Schritt 2 dimensioniert sind.
• Wer eine sehr gute Luftwärmepumpe mit minimalem Stromverbrauch wünscht, der entscheidet sich für eine Dimensionierung gemäß Schritt 3.

Die  Wahl liegt nun bei Ihnen ....

Und auch wenn Sie zunächst gar nicht wählen müssen, weil Sie einen Architekten oder Bauträger beauftragt haben, so bieten obige Punkte zumindest eine Checkliste, mit der Sie die Planungen Ihres Bauträgers prüfen können. Beachten Sie dabei insbesondere Schritt Nr. 2 und ob der Heizungsplaner etwaige Stromsperrzeiten aus einem möglichen Wärmepumpen-Stromtarif mit eingeplant hat. Dieses technische Spezialthema wird häufig sehr stiefmütterlich behandelt, weil es die Wärmepumpenheizung in der Anschaffung verteuert,  und führt deshalb besonders oft zu unterdimensionierten Luftwärmepumpen, die später im Betrieb als "Stromfresser" arbeiten.

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