Serie „Wärmepumpen im Bestand“
BLOGBEITRAG-SERIE
Wie können Wärmepumpen im Bestand eingesetzt werden? Müssen dafür alle Bestandsgebäude zuerst umfänglich saniert werden?
Sind Wärmepumpen in der Lage, ausreichend hohe Vorlauftemperaturen zu gewährleisten? Können sie im Bestand sinnvolle Effizienzwerte erreichen? Und ist dieser Betrieb eigentlich ökologisch?
Um diese und weitere Fragen fundiert zu beantworten und eine gute Grundlage für die notwendigen Weichenstellungen für einen klimaneutralen Gebäudebestand zu schaffen, haben wir das
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme mit einer
Blogbeitrag-Serie „Wärmepumpen im Bestand“ beauftragt.
Die Beiträge basieren auf dem Wissen und den Erfahrungen aus fast zwanzig Jahren Wärmepumpen-Forschung am Fraunhofer ISE. In den Folgen werden Argumente gegen Wärmepumpen im Bestand analysiert und diversen Untersuchungsergebnissen gegenübergestellt.
„Wärmepumpen im Bestand“: Mehr Mut, auf die richtige Technologie zu setzen
75% der Wohngebäude in Deutschland sind älter als 40 Jahre. Die Zahl verdeutlicht, wie wichtig die richtige energetische Strategie für Bestandsgebäude ist. Wo immer möglich, sollte zuerst der Heizenergiebedarf reduziert werden. Langfristig ist das ohnehin unabdingbar. Allerdings kann nicht immer das Heizgerät erst nach der energetischen Sanierung getauscht werden. Diese Tatsache wird oft als Argument gegen Wärmepumpen genutzt. In unserer Blog-Serie „Wärmepumpen im Bestandsgebäuden“ wurde faktenbasiert nachgewiesen, dass diese Annahme falsch ist. Es ist möglich (und notwendig) Wärmepumpen ökologisch und ökonomisch erfolgreich in Bestandsgebäuden einzusetzen.
Sind die Wärmepumpen nur in Ein- und Zweifamilienhäusern einsetzbar?
Wärmepumpen werden zum heizen meist in Ein- und Zweifamilienhäusern eingesetzt. Etwa 40% der Wohnfläche in Deutschland entfällt jedoch auf Mehrfamilienhäuser (MFH). Dreiviertel davon sind Gebäude mit drei bis zwölf Wohneinheiten. Um die Klimaziele zu erreichen, müssen Wärmepumpen auch stärker in Mehrfamilienhäusern zum Einsatz kommen – im Neubau und in Bestandsgebäuden. Diese Folge legt dar, dass Wärmepumpensysteme auch in Mehrfamilienhäusern erfolgreich eingesetzt werden können. Zahlreiche Beispiele aus europäischen und asiatischen Ländern in unterschiedlichen Klimazonen und mit verschiedenen städtebaulichen Gegebenheiten unterstreichen dies: https://heatpumpingtechnologies.org/annex50/case-studies/
Ist es in manchen Fällen besser, eine Wärmepumpe mit einer fossilen Heizung zu kombinieren?
Wenn neben der Wärmepumpe ein weiterer Wärmeerzeuger (zum Beispiel Gas- oder Ölkessel) die Heizwärme liefert, ist von „bivalenten“ oder hybriden Systemen die Rede. Dieser Blogbeitrag beschreibt, wann Hybridanlagen in Betracht gezogen werden – aus ökologischen oder aus Kostengründen. Die dargestellten Vergleiche zeigen, dass Hybridanlagen aus ökologischen Gründen bereits jetzt im Vergleich zu einem reinem Wärmepumpenbetrieb nicht sinnvoll sind. Die Betriebskostenbetrachtung weist bei den heutigen Preisen zwar noch einen gewissen Vorteil beim Gaskessel aus, aber dies wird sich zugunsten eines reinen Wärmepumpenbetriebs schnell ändern.
Lohnt es sich, mit dem Umstieg auf die Wärmepumpe auf technologische Weiterentwicklungen zu warten?
Ob es sich lohnt, mit der Installation einer Wärmepumpe noch weiter zu warten, hängt von zwei Überlegungen ab: Ist die Technologie auf heutigem Stand reif für den zufriedenstellenden Einsatz im Gebäudebestand? Und: Welche Vorteile sind ggfs. von einer Weiterentwicklung der Technologie zu erwarten?
In diesem Blogbeitrag gehen wir auf die technologischen Entwicklungen der letzten Jahre und aktuelle technologische Trends ein. Es wird deutlich: Aus Kundensicht gibt es keinen Grund, auf technologische Weiterentwicklungen zu warten und vorerst noch keine Wärmepumpe zu installieren. Es gibt schon heute viele verschiedene Produkte im Markt, die die jeweils spezifischen Anforderungen erfüllen können. Zukünftige Wärmepumpenmodelle werden zwar wahrscheinlich schneller und einfacher installiert werden können oder sogar in der Lage sein, sich im Betrieb selbst zu optimieren. Die Geräte werden aber nicht prinzipiell „viel besser geeignet“ sein, auch nicht für Bestandsgebäude.
Ist das Heizen mit Wärmepumpen nicht zu teuer?
Wärmepumpen werden sich in der Breite nur durchsetzen, wenn sie sich für den Verbraucher rechnen. Dieser Blogbeitrag betrachtet den entscheidenden Faktor der Betriebskosten. Dabei sind der energetische Standard des Gebäudes, die Größe der beheizten Fläche sowie die Effizienz der Wärmepumpe zentral. Im Vergleich mit anderen Heizsystemen stehen die Energiekosten im Mittelpunkt. Die Senkung der Strompreise ist eine Schlüsselstrategie zur Erhöhung der Attraktivität von Wärmepumpen im Vergleich zu fossilen Heizungssystemen.
Wie ökologisch arbeiten Wärmepumpen im Bestand?
Für die Dekarbonisierung der Wärmeversorgung von Gebäuden ist der CO2-Fußabdruck der eingesetzten Heiztechnologie von zentraler Bedeutung. Wärmepumpen können schon heute in großer Breite Heizungssysteme ersetzen, die auf fossilen Brennstoffen basieren. Doch wie hoch ist die Einsparung an CO2-Emissionen durch Wärmepumpen im Vergleich zu einer Gasheizung? Dieser Blogbeitrag stellt dar, welche Faktoren für die CO2-Ersparnisse von Wärmepumpen entscheidend sind. Schon heute sparen Wärmepumpen durchschnittlich in etwa die Hälfte an CO2-Emissionen gegenüber einer Gasheizung ein. Mit einem immer grüner werdenden Strommix werden diese Einsparungen noch größer.
Wie gut haben sich Wärmepumpen in teilsanierten und unsanierten Gebäuden in der Praxis bewährt?
Im Forschungsprojekt „WPsmart im Bestand“ des Fraunhofer ISE wurde eine Felduntersuchung von Wärmepumpen in Bestandsgebäuden durchgeführt. In diesem Blogbeitrag stellen wir daraus zwei Praxisbeispiele vor: Zwei Häuser aus den Jahren 1937 bzw. 1973, die nicht bzw. nur geringfügig saniert sind. In beiden Häusern erwärmen Wärmepumpen die Räume und das Trinkwasser. Beide Gebäude haben keine Fußbodenheizung. Die Beispiele zeigen, dass Wärmepumpen auch in nicht oder nur teilweise sanierten Häusern eine gute Effizienz erreichen können.
Wie stark verringert der Einsatz eines Heizstabs die Effizienz von Wärmepumpen?
Heizungssysteme mit Wärmepumpen sind meistens mit einem direkt-elektrischen Heizstab ausgestattet, der die Wärmebereitstellung ab einer definierten Außentemperatur (zum Beispiel -5°C) übernimmt – entweder allein oder parallel zur Wärmepumpe. Dadurch kann die Größe von Außenluft-Wärmepumpen begrenzt werden. Im Vergleich zur Wärmepumpe hat der Heizstab eine deutlich schlechtere Effizienz. Kommt er häufig zum Einsatz, ist dies schlecht für die Betriebskosten und für die Umwelt. Häufig besteht das Vorurteil, dass bei Wärmepumpen der Heizstab oft genutzt werden muss und die Heizkosten dadurch „explodieren“. Dieser Blogbeitrag zeigt anhand von Felduntersuchungen, dass diese Annahme eindeutig widerlegt werden kann.
Wie gut funktionieren Wärmepumpen im Gebäudebestand?
Die Frage, wie gut eine Wärmepumpe funktioniert, lässt sich insbesondere mit Hilfe ihrer „Arbeitszahl“ beantworten. Diese gibt an, welche Effizienz bei bestimmten Außentemperaturen und Heizungstemperaturen zu erwarten ist. Das Fraunhofer ISE hat im Laufe von 20 Jahren rund 300 im Einsatz befindliche Wärmepumpenanlagen vermessen und die Arbeitszahlen dieser Anlagen ermittelt. Anhand der Ergebnisse aus diesen Feldtests wird in diesem Blogbeitrag dargestellt, dass Wärmepumpen auch in Bestandsgebäuden zuverlässig funktionieren und ökologisch vorteilhaft sind.
Muss ein Haus zuerst saniert werden, damit eine Wärmepumpe installiert werden kann?
Sanierungsmaßnahmen zur Reduzierung des Heizenergiebedarfs sind immer sinnvoll – das gilt für alle Heizsysteme. Häuser müssen aber nicht umfassend saniert sein, um für den Einsatz von Wärmepumpen in Frage zu kommen. In dieser Folge wird erläutert, warum in den allermeisten Fällen eine gute Wärmepumpenlösung auch für unsanierte (bzw. geringfügig sanierte) Bestandsgebäude realisierbar ist.
Wärmepumpen im Bestand: Können sie überhaupt ausreichend hohe Heizkreistemperaturen liefern?
Bei der Diskussion über die Einsatzmöglichkeiten von Wärmepumpen in Bestandsgebäuden, ist das Hauptgegenargument die zu Grunde gelegte, sehr hohe Heizkreisvorlauftemperatur. Dieser Blogbeitrag zeigt: Warum die maximal erforderliche Temperatur nicht entscheidend ist.