Wärmepumpen-Wissen
Einfach für dich erklärt.
Wärmepumpen funktionieren ganz grundsätzlich anders als Heizungen, die fossile Energien für die Gebäudeerwärmung verbrennen.
Die Wärmepumpen basiert auf den Grundregeln der Thermodynamik. Das bedeutet vereinfacht gesagt, dass in ihrem Kreislauf ein Arbeitsmittel (Kältemittel) seinen Aggregatzustand immer wieder von flüssig zu gasförmig wechselt und die dabei entstehende Energie zur Gebäudeheizung verwendet.
Durch diese völlig andere Art der Beheizung von Gebäuden besitzt die Wärmepumpe Eigenschaften, die eine fossile Heizung nicht bieten kann.
Dennoch basiert die Wärmepumpe auf den Regeln der Physik und ist nicht einfach eine “Wunder-Maschine”. Daher gilt es, bei der Installation auch einige Fallstricke zu umgehen.
Im Folgenden möchten wir dir wichtige Dinge bei der Planung deiner neuen Wärmepumpen-Heizung aufzeigen.
Heizen & Kühlen mit Wärmepumpe
das kann nur die Wärmepumpe
Aktive Kühlung
“Aktive” Kühlung bedeutet zunächst, dass der in jeder Wärmepumpe verbaute “Verdichter” zur Kühlung des Gebäudes läuft.
Im aktiven Kühlbetrieb wird im Sommer Wärme aus den Wohnräumen über das bestehende Heizsystem (in der Regel Flächenheizung) nach außen geführt.
Der “Verdampfer” wird dabei zum “Kondensator”.
Damit lässt sich der Wohnraum problemlos um zwei bis drei Kelvin abkühlen.
In Kombination mit einer vorhandenen PV-Anlage ist die Kühlung deines Gebäudes im Sommer oftmals “quasi umsonst”, da Überschuss-Strom zur Kühlung verwendet wird.
Passive Kühlung
Wasser als Wärmesenke eignet sich sowohl zum aktiven als auch zum passiven Kühlen des Gebäudes.
“Passive” Kühlung des Gebäudes bedeutet, dass zur Kühlung des Gebäudes kein Verdichter in der Wärmepumpe läuft.
Die Kälteenergie des Grundwassers (ca. 8-12 °C Quelltemperatur) reicht zur Kühlung des Gebäudes aus.
Grenzen des kühlens mit der wärmepumpe
Der Unterschied zwischen “Kühlen” und “Klimatisieren” ist, dass über ein vorhandenes wassergeführtes Heizsystem (z.B. Fußbodenheizung) physikalisch bedingt keine Vorlauftemperaturen “unter Taupunkt” geführt werden können (wie das bei einer Klimaanlage der Fall ist).
Das bedeutet, die Wärmepumpe “darf” das Wasser der Vorlauftemperatur nur gerade “so kalt” machen, dass das Fußbodenheizungsrohr im Estrich an der Außenseite eben nicht zu kondensieren beginnt - sonst droht Schimmelgefahr!
Wir bieten dir auch Klimaanlagen an.
“Die Wärmepumpe ist so laut”
Grundsätze der Schalllehre & normative Vorgaben an WärmepumpeN
TA-Lärm - technische anleitung zum schutz gegen lärm
Wärmepumpen unterliegen wie viele andere “Umgebungsgeräusche“ der sog. TA Lärm (Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm). Sie regelt, wie laut Geräusche, z.B. auch von Industrie- und Gewerbeanlagen sein dürfen, um Menschen vor schädlichem Lärm und Belästigungen zu schützen.
Die erlaubte Lautstärke (gemessen in Dezibel, dB(A)) hängt stark davon ab, in welcher Art von Gebiet sich Ihr Gebäude befindet (Hinweis: tagsüber = 6-22 Uhr, nachts = 22-6 Uhr):
• Industriegebiete: tagsüber 70 dB(A), nachts 70 dB(A)
• Gewerbegebiete: tagsüber 65 dB(A), nachts 50 dB(A)
• Urbane Gebiete: tagsüber 63 dB(A), nachts 45 dB(A)
• Kern-, Dorf- und Mischgebiete: tagsüber 60 dB(A), nachts 40 dB(A)
• Allgemeine Wohn- und Kleinsiedlungsgebiete: tagsüber 55 dB(A), nachts 40 dB(A)
• Reine Wohngebiete: tagsüber 50 dB(A), nachts 35 dB(A)
• Kurgebiete, Krankenhäuser und Pflegeanstalten: tagsüber 45 dB(A), nachts 35 dB(A)
Die Lautstärke wird dabei am sog. „maßgeblichen Immissionsort“ gemessen, also genau dort, wo der Lärm auf die Betroffenen einwirkt. Bei Gebäuden mit Fenstern liegt der Messpunkt 0,5 Meter vor der Mitte des geöffneten Fensters des am stärksten betroffenen schutzbedürftigen Raumes. Schutzbedürftige Räume sind Wohn- und Schlafräume.
Viele Wärmepumpenhersteller bieten zur Einhaltung der geltenden Vorschriften sogenannte “Silent-Modes” oder “Nacht-Modes” an. Dies bedeutet einerseits, dass diese Wärmepumpen dann in diesem Modus leiser arbeiten. Andererseits kann dies nur dann funktionieren, wenn die Wärmepumpe ihre maximale Leistung (teils drastisch um über 50 Prozent!) minimiert.
In der Praxis bedeutet dies, dass du dann, wenn du am meisten Energie zur Beheizung deines Gebäudes benötigst (nämlich nachts und am Morgen) weniger Energie von einer Wärmepumpe im “Silent-Modus” bekommst - der Elektroheizstab gleicht die fehlende Leistung (mit erhöhtem Kostenaufwand) aus.
Daher gilt für uns vom Team Leitenstern der Grundsatz: Wenn eine Wärmepumpe in deiner Aufstellsituation einen Silent-Mode benötigt, ist es nicht das richtige Produkt für dich und uns.
Ochsner hat mit der AIR Hawk 726 die leiseste Wärmepumpe überhaupt im Produktportfolio. Diese Wärmepumpe ist übrigens kein “Kleingerät”, sondern deckt Heizlasten bis zu 22 kW ab!
Im BEG (Bundesförderung für effiziente Gebäude) sind für Wärmepumpen verschiedener Leistungen maximale Schall-Grenzwerte definiert.
ALLE Luft/Wasser-Wärmepumpen unseres Partners Ochsner Wärmepumpen unterbieten die geforderten Werte - teilweise um Welten! Informationen siehe unten.
Achtung: Die angegebenen Schallwerte in obiger Tabelle (“LW”) sind SchallLEISTUNGspegel, nicht SchallDRUCKpegel, die in einem gewissen Abstand (z.B. in 1, 3 oder 10 Meter Entfernung) gemessen werden. Die angegebenen “kW-Werte” beziehen sich auf das sogenannte “P-Rating”, das heisst, die angegebenen Schallwerte beziehen sich auf dies angegebene Gebäudeheizlast in kW.
Wärmepumpe und nachtabsenkung
Unter umständen nicht die beste idee mit einer wärmepumpe…
Spart die nachtabsenkung energie in kombination mit einer wärmepumpe?
Viele kennen die Situation seit Jahren und Jahrzehnten: Man ist gewohnt, am Ende eines Tages vor dem Zubettgehen die Heizkörper herunter zu drehen - um “vermeintlich” Energie in der Nacht zu sparen.
Bei vielen ist eine sogenannte “Nachtabsenkung” um zwei bis vier Grad Raumtemperatur auch fest in die alte Öl- oder Gasheizung einprogrammiert - oftmals zwischen 22 und 5 Uhr.
Mit der Wärmepumpe können sich solche Einstellungen nachteilig auf die Effizienz auswirken. Das hängt mit der Auslegungsgröße zusammen: Während alte Gas- und Ölheizungen oftmals um den Faktor zwei oder gar drei “zu große ausgelegt waren” (von “Auslegung” konnte man hier oftmals gar nicht sprechen…), sind Wärmepumpen im Idealfall ja korrekt auf die Heizlast des Gebäudes passend. Das bedeutet nun, dass eine Wärmepumpe in der kalten Winterzeit nicht die “Zusatzkraft” hat, um ein Gebäude nachzuheizen, dem sie durch eine eingestellte Nachtabsenkung die ganze Nacht keine oder nur wenig Energie zugeführt hat.
Ferner kommt noch hinzu, dass die Wärmepumpe morgens in der Regel kältere Luft (Außentemperatur) als Quellenergie zum Beheizen des Gebäudes zur Verfügung hat und damit die Effizienz niedriger liegt.
Daher der wichtige Hinweis: Eine Wärmepumpe soll dein Gebäude möglichst konstant “durchheizen dürfen”, um hohe Effizienzen zu garantieren.
Eine Absenkung während des winterlichen Urlaubs ist natürlich möglich.
Wärmepumpe und Pufferspeicher
Die richtige Grösse und anlagenhydraulik entscheidet über effizienz…
pufferspeicher ja oder nein oder wie?
Wärmepumpen, die in den 2010er Jahren oder früher eingebaut wurden, waren in der Regel sogenannte “Fixed-Speed-Wärmepumpen”. Das bedeutet, dass diese Wärmepumpen - ähnlich wie alte Öl- oder Gasheizungen - nur zwei Betriebszustände kannten: AN oder AUS, “Vollgas” oder “Vollstopp”. Diesen Wärmepumpen stellte man anlagehydraulisch große Pufferspeicher zur Verfügung, da sie im Betrieb (fast) während der ganzen Heizperiode eigentlich immer zu viel Leistung für die anzustrengende Gebäudeheizlast lieferten. Ohne diesen großen Pufferspeicher hätten diese Art von Wärmepumpen (fast) immer “getaktet”, wären also (insbesondere in der immer länger dauernden “Übergangszeit” einer Heizperiode) nur immer kurz gelaufen und dann wieder ausgegangen. Dies bedeutet Bauteilestress und damit eine kürzere Haltbarkeit der Wärmepumpe. Als Größenordnung für die Auswahl des richtigen Pufferspeichers diente damals die Faustregel “Leistung der Wärmepumpe bei A2/W35 (= Leistung der Wärmepumpe bei 2 Grad Außentemperatur und 35 Grad Vorlauftemperatur) x mindestens 30 Liter pro kW Leistung der Wärmepumpe.
Moderne Wärmepumpen nutzen die sogenannte “Inverter-Technik”. Das bedeutet, dass sie ihre Heizleistung modulieren können (wie das auch moderne Gas- und Ölbrennwertheizungen können). Damit können moderne Wärmepumpen ihre Heizleistung an die gerade anstehende Gebäudeheizlast anpassen, die ja linear mit der sinkenden Außentemperatur steigt.
pufferspeicher? Ja, aber…
Moderne drehzahlgeregelte Wärmepumpen können sich in ihrer Leistung der momentan benötigten Gebäudeheizlast anpassen. Die Minimalleistung einer modernen Wärmepumpe ist heute einerseits entscheidend für die Auswahl der Pufferspeichergröße, andererseits ist ein guter Modulationsbereich auch ein guter Indikator für eine lange Haltbarkeit der Wärmepumpe. Unser Ochsner AIR Hawk 616 Split-Wärmepumpe etwa kann dir einerseits eine Maximalleistung von fast 14 kW (= 100 Prozent Verdichterleistung) bereitstellen, gleichzeitig aber auch auf eine Minimalleistung von etwas unter 2 kW modulieren.
Der untere Leistungsbereich einer Wärmepumpe (sozusagen “das Standgas einer Wärmepumpe”) nennt sich Inverterpunkt. Auf Basis dieser Leistung legen wir deinen Pufferspeicher nach der Formel P(Inverterpunkt) x 30-50 Liter/P(Inverterpunkt) aus. So ergeben sich üblicherweise Pufferspeicher von nur 50 bis 200 Litern im üblichen Gebäudeheizlastbereich von 6 bis 20 kW. Größere Anlagen benötigen freilich größere Pufferspeicher, da auch ihr Inverterpunkt höher liegt.
Neben der Verhinderung des Taktens unserer Wärmepumpen in der Übergangszeit dient der Pufferspeicher dient er auch als “Abtaureserve”. Ab Außentemperaturen von etwa 6 Grad beginnt das im Verdampferpaket kondensierende Wasser zu gefrieren. Das hat einerseits mit der sogenannten “Anomalie des Wassers” (= Wasser beginnt schon bei +4 Grad, sich auszudehnen) als auch mit dem allgemein bekannten Gefrierpunkt (0 Grad) zu tun. Das gefrierende Wasser verhindert nach einiger Zeit (in Abhängigkeit von Temperatur und Luftfeuchte der Außenluft), dass die Wärmepumpe neue Quellenergie aus der Luft aufnehmen kann. Dann muss die Wärmepumpe “Abtauen”, das heißt sie dreht ihren Kältekreis über ein 4-Wege-Umlenkventil um und “kühlt für einige Zeit”. In dieser Abtauzeit nimmt die Wärmepumpe Energie aus dem Haus - oder eben dem Pufferspeicher - zum Abtauen des Verdampfers. Während der Abtauzeit “mutiert” der Verdampfer zum Kondensator und der Kondensator zum Verdampfer (ähnlich wie bei deinem Kühlschrank oder bei einer kühlenden Klimaanlage).