/* Redationsstand August 2022* /
Wurden früher 10 Quadratmeter Kellerfläche für ein Tanklager als normal erachtet, so ist heute die Aufregung groß, wenn der Heizungsbauer 3 Quadratmeter Kellerfläche für einen Wärmepufferspeicher und einen Warmwasserspeicher benötigt.
Um den subjektiv als unnütz empfunden Wärmepufferspeicher klein zu halten oder gar nicht erst installieren zu müssen, greifen viele Wärmepumpeninteressenten heute zur Wärmepumpe mit Inverter.
Was hat es damit auf sich?
Schauen wir uns zunächst einmal die konventionellen Wärmepumpen ohne Inverter an:
Deren Wärmeleistung lässt sich vom Anlagenbetrieber nicht verändern. Sie richtet sich nach dem Wärmebedarf des gesamten Gebäudes bei starkem Frost (Auslegungstemperatur). Wenn also an einem kühlen Sommerabend der Thermostat im Wohnzimmer nach ein wenig Wärme ruft, dann liefert die Wärmepumpe ein Vielfaches von dem, was benötigt wird und abgenommen werden kann.
Die Wärmepumpe müsste sich also bereits nach sehr kurzer Zeit wieder abschalten. Das aber geht zu Lasten der Lebenserwartung des Kompresssors. Das ist ähnlich wie bei einem Auto, was ständig nur im Kurzstreckenbetrieb gefahren wird. Deshalb strebt man möglichst längere Arbeitstaktzeiten für den Kompressor an. In der Praxis findet man dann gerade im unteren Preissegment keinen oder nur einen Mini-Pufferspeicher vor, der hauptsächlich die Funktion hat, dass sich der Installationsbetrieb, aber auch der Hersteller der Wärmepumpe schadlos über die Gewährleistungszeit retten können.
Verbessert werden kann dies dadurch, dass man seiner Wärmepumpe einen hinreichend großen Pufferspeicher für Heizzwecke zubilligt, in der sie einen Wärmeüberschuss zwischenlagern kan. Die Wärmepumpe kann also zunächst einmal so lange arbeiten, bis der Wärmepufferspeicher "voll" ist. Von dort kann die Wärme später entnommen werden, wenn sie benötigt wird und die Wärmepumpe gerade nicht arbeitet.
Etwas anders - aber nicht völlig anders - verhält es sich bei Wärmepumpen mit Inverter:
Werden diese Wärmepumpen ihre erzeugte Wärme nicht los, so drosselt ihre Elektronik, d. h. der Inverter, die Drehzahl des Kompressors wodurch die Heizleistung der Wärmepumpe sinkt, zumindest innerhalb gewisser Grenzen. Umgekehrt kann der Inverter aber auch bei temporär höherem Wärmebedarf - z. B. bei einem außerordentlichen Kälteeinbruch - die Drehzahl des Verdichters und damit die Heizleistung der Wärempumpe kontinuierlich erhöhen. Je stärker dieser "Turbo-Modus" ausgereizt wird, desto schlechter wird allerdings auch der Wirkungsgrad (COP). Er ist aber immer noch deutlich besser als bei einen Elektro-Heizstab.
Trotzdem macht ein Pufferspeicher auch bei Inverter-Wärmepumpen Sinn, insbesondere, wenn Luftwärmepumpen ohne Pufferspeicher abtauen wollen: Hier fehlt dann der von der Wärmepumpe angesammelte Wärmevorrat, um den Luftwärmetauscher zu enteisen und es muss dann rein elektrisch, also mit teurem Strom aus dem Stromnetz, abgetaut werden.
Einen ganz anderen "Absturz" erleben Sie ohne Pufferspeicher, wenn Sie Ihre Wärmepumpe im Rahmen eines Wärmepumpen-Stromtarifs betreiben: Betreten Sie hier zeitgleich mit dem Beginn einer Stromsperrzeit ein unbeheiztes oder nur mäßig beheiztes Zimmer, so ist mit einem nennenswerten Wärmenachschub frühestens wieder nach Ende der Stromsperrzeit zu rechnen.
Das sollte zu denken geben - und vermutlich werden Wärmepumpen-Stromtarife künftig eine noch viel größere Rolle spielen, denn Wind- und Solarstrom fließen nun mal nicht so berechenbar wie Atomstrom. Wer hier vorbereitet sein will, der sollte schon heute mit einem großen Wärmespeicher im Keller planen. Und mit "groß" meine ich 3.000 Liter + X. Zur Erinnerung: Eine kleine Tankananlage für 3.000 Liter Heizöl war mal Stand der Technik im Einfamilienhaus.
Rechnen wir mal ganz, ganz grob:
Ein 10-kWh-Stromspeicher kostet betriebsbereit installiert knapp 10.000 €
Aus dem daraus eingespeicherten Strom kann ich im Winter mit einer Luftwärmepumpe rund 30 kWh, bzw. mit einer Sole-Wärmepumpe rund 40 kWh Wärme generieren
Ein 4.000-Liter-Wärmespeicher ist ebenfalls für knapp 10.000 € erhältlich.
Lade ich diesen Speicher komfortabel von 30 auf 45 Grad auf, so kann ich dadurch bereits 4 x 1,16 kWH x 15 = 70 kWh Wärmevorrat einlagern.
Habe ich dann vielleicht sogar noch eine Solarthermie-Anlage auf dem Dach und schaffe an sonnigen Hebsttagen eine Aufladung des 4.000-Liter-Speichers auf 60 Grad, so kann ich damit gar 140 kWh Wärme einlagern.
Und lade ich den 4.000-Liter-Speicher gar auf 90 Grad auf, so wären sogar bis zu 280 kWh Einspeicherung möglich, was rund 28 Liter Heizöl bei Verbrennung in einen modernen Ölkessel entspricht.
Zum Vergleich können Sie nun selbst ausrechnen - wieviel Wärme Ihre Wärmepumpe in einem 100-Liter-"Püfferlein" einlagern kann.
Merke also:
Ein großer Pufferspeicher ist ein wichtiger Baustein, um Ihre Wärmepumpenheizung
- effizient
- verschleißarm
- und zukunftssicher
zu machen!
Das nachfolgende Bild zeigt rechts die Inneneinheit einer Inverter-basierten Ochsner AIR BASIC 211 (vormals ELW 8) ohne Verkleidungen und links daneben einen Wärmepufferspeicher mit 600 Liter Inhalt zu Beginn der Verrohrungsarbeiten mit 28 mm dickem C-Stahlrohr.
Und jetzt das große Aber: Kein Projekt ist wie das andere!
Hier exemplarisch meine Überlegungen zu meinem eigenen, privaten Wärmepumpen-Erneuerungsprojekt - ohne Puffer, aber mit Inverter, dafür aber eisenfrei wegen der diffusionsoffenen Schläuche in meiner Fußbodenheizung und deshalb auch mit Alu-Heizkörpern in den Nebenräumen und einem neuen Warmwasserspeicher aus Edelstahl. Kurzum: Kein Projekt "von der Stange", aber vielleicht gerade deshalb interessant:
Eingesetzt seit 2007 ist eine 7-kW-Sole-Wärmepumpe ohne Inverter und ohne Pufferspeicher. Den schweizerischen Hersteller gibt es schon lange nicht mehr. Im Winter läuft die Wärmepumpe typischerweise 40 - 60 Minuten und pausiert dann wieder 1 bis 2 Stunden. Die relativ langen Taktzeiten haben in der Entphase eines Arbeitstaktes unnötig hohe Vorlauftemperaturen und damit unnötig hohen Stromverbrauch zur Folge. In der Übergangszeit läuft die Wärmepumpe sporadisch mal 1 Stunde und steht dann wieder längere Zeit. Durch die Taktung der Wärmepumpe ist es leider sehr schwer, gerade in der Übergangszeit die dann nur moderate Leistung meiner 9,6-kW-Fotovoltaikanlage mit Ost-West-Ausrichtung zu nutzen. Während die Wärmepumpe läuft, muss häufig Strom zugekauft werden, und wenn die Wärmepumpe pausiert, dann muss ich meinen schönen PV-Strom an den Netzbetreiber für 10,5 Ct./kWh verkaufen. Heißes Brauchwasser benötigt einen Heizzyklus von typischerweise 20 Minuten. Das reicht zum Duschen. Wegen der beschränkten Vorlauftemperatur meiner Wärmepumpe hatte ich für Wannenbäder allerdings schon den Zubau eines Solar-Durchlauferhitzers eingeplant. Letzteres kann ich mir nun sparen.
Die Aussicht auf eine Verschlechterung bei der staatlichen Förderung (die dann auch am 15. August 2022 kam) und eine hohe Inflation haben mich nämlich im April 2022 bewogen, eine neue Wärmepumpe anzuschaffen. Nach Genehmigung des BAFA-Antrags habe ich dann im August 2022 eine WPE-I 08 HK Premium von Stiebel Eltron bestellt. Meine Erfahrungen mit Stiebel Eltron sind zwar "durchwachsen", aber die technischen Daten dieser relativ neuen Wärmepumpe mit seinem GWP-freundlichen Kältemittel haben mich überzeugt. Sollte die neue Wärmepumpe allerdings mit Anschluss-Verschraubungen aus Kunststoff geliefert werden, so werde ich diese durch solche aus Messing ersetzen. Erfahrung macht klug und hält den Keller trocken ....
Da ich die bestellte Wärmepumpe voraussichtlich nicht vor März 2023 erhalten werde, liegen demzufolge bei Redaktionsschluss zu diesem Artikel noch keine Erfahrungswerte vor. Allerdings gehe ich davon aus, dass ich die neue Wärmepumpe überwiegend mit 50 % der Nominalleistung, also mit 4 kW von maximal 8 kW Heizleistung bei einem optimalen COP fahren kann. Laut verfügbaren Datenblättern sollte dieser 50-%-Teillast-Betrieb zunächt einmal generell für eine besonders hohe Effizienz sorgen. Zusätzlich erwarte ich durch die gleichmäßigere Wärmeerzeugung deutlich geringere Temperaturspitzen bei der Vorlauftemperatur zum Ende eines Arbeitstaktes.
Mathematisch ist das Phänomen eng verwandt mit mit der steuerlichen Progression bei Urlaubsgeld, Weihnachtsgeld, denn hohe Vorlauftemperaturen beim Heizwasser treiben jede Wärmepumpe in eine Progressionszone beim Verbrauch - nur ist dort kein "Jahresausgleich" möglich. Man muss eben schauen, dass die Wärmepumpe von Anfang an möglichst gleichmäßig läuft, und dazu ist ein Inverter ein gutes Hilfsmittel.
Noch ungeklärt ist, wie sich die geringere Sole-Strömungsgeschwindigkeit bei 50 % Teillast des Verdichters auf die Vorlauftemperatur der Erdwärmesonde auswirkt, denn bislang habe ich nichts dazu gefunden, wie Stiebel Eltron hier die Förderleistung der Sole-Umwälzpumpe nachregelt. Eigentlich sollte die Vorlauftemperatur bei geringerer Entzugsleistung minimal steigen. Nach der Theorie sollten wir in der Erdwärmesonde aber auch eine teilturbulente Strömung und keine laminare Strömung anstreben, d. h. die Sole-Umwälzpumpe müsste auch bei Teillast ihren Volllast-Volumenstrom aufrecht erhalten, was widerum einen unnötigen Stromverbrauch für die Sole-Umwälzpumpe nach sich ziehen würde. Wir werden es sehen, welcher Effekt am Ende die Oberhand gewinnt und wie genial Stiebel Eltron hier die Drehzahl der Sole-Umwälzpumpe regelt. Auf jeden Fall aber ist zu erwarten, dass ich meinen eigenen PV-Strom dank des Inverters besser nutzen kann. Und schließlich freue ich mich schon auf das erste Wannenbad, welches dank 75 Grad maximaler Heizwasser-Vorlauftemperatur wieder stressfrei möglich werden sollte.
Auf die Installation eine Pufferspeichers werde ich auch beim nun anstehenden Upgrade meiner Heizanlage verzichten. Folgende Gründe sind hier vorrangig ausschlaggebend:
- Die große Estrichplatte im Haupt-Wohnbereich meines Einfamilienhauses ist im Winter ständig beheizt und wird dadurch selbst zum Pufferspeicher
- Es ist nicht absehbar, dass ein Wärmepumpen-Stromtarif bei meinem relativ geringen Wärmebedarf und des vorhandenen eigenen PV-Stroms Sinn machen könnte.
Meine Wärmepumpe kennt damit keine Strom-Sperrzeiten, die es zu überbrücken gelten könnte. - Die Nachrüstung eines Pufferspeichers wäre ein Platz- und auch ein Statik-Problem.
- Die neue Wärmepumpe lässt sich im Teillastbereich extrem stark drosseln und damit - bei schlechterem COP - auch auf geringsten Leistungsbedarf anpassen.
- Ich brauche keinen Puffer als Vorrat für Abtau-Energie, da (m)eine Sole-Wärmepumpe nicht abgetaut werden muss.
Warten wir also geduldig ab, was uns Stiebel Eltron da in einem halben Jahre liefern wird ...
Übrigens: Meine vorhandene Erdwärmesonde kann ich natürlich weiterhin nutzen. Hätte ich jedoch 2007 eine gesplittete Luftwäremepumpe mit einem Verdampfer im Garten installiert, dann müsste ich jetzt nicht nur das Innenteil im Keller, sondern auch zugehörige Außenteil im Garten verschrotten!
