Wer heute ein neues Haus bauen oder ein älteres sanieren möchte, plant die Zukunft des Gebäudes gleich mit. Fossile Energieträger wie Kohle, Öl und Gas sind Auslaufmodelle, erneuerbare Energieträger übernehmen nicht nur die Versorgung mit Strom, sondern auch für Wärme und Warmwasser im Haus. Die Wärmepumpe steht hier an erster Stelle: Sie nutzt die Wärme aus der Umwelt - Erde, Wasser oder Luft.
In mehr als der Hälfte aller Neubauten in Deutschland wird bereits eine Wärmepumpe als Heizsystem installiert. Aber auch ältere Gebäude können mit einer Wärmepumpe ausgestattet werden, wenn sie bestimmte Voraussetzungen erfüllen. Welche das genau sind und welche technischen Lösungen bereitstehen, erläutert ein Experten-Blog "Innovation4e" des Fraunhofer ISE Instituts. Mit dem Autor, Dr. Marek Miara, haben wir zudem ein Interview zum Thema "Wärmepumpen im Bestand" geführt.
Zudem finden Sie Beispiele aus der Praxis sowie Informationen zu Kosten und Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen mit Hinweisen zu den relevanten Förderprogrammen.
Aktuell: Weitergehende, technische Einblicke liefert der Leitfaden "Wärmepumpensysteme und Messtechnik in Einfamilienhäusern" sowie ein Anhang, den die KEAN und das Institut für Solarenergieforschung (ISFH) erstellt haben.
Aktuell: Dipl.-Ing. Franziska Bockelmann vom Steinbeis-Innovationszentrum hat untersucht, welchen Beitrag die Photovoltaik vom Dach für den Betrieb von Wärmepumpen in verschiedenen Gebäudetypen leisten kann (weitere Infos im Videovortrag, Vortragsfolien)
Je mehr Studien, Szenarien und Prognosen der Wärmepumpe eine wichtige, ja sogar entscheidende, Rolle für die Dekarbonisierung des Gebäudesektors zuschreiben, desto öfter kommen die Fragen: Wie können Wärmepumpen überhaupt im Bestand eingesetzt werden? Müssen alle Bestandsgebäude zuerst umfänglich saniert werden? Sind Wärmepumpen in der Lage, die hohen Vorlauftemperaturen zu gewährleisten? Können Wärmepumpen im Bestand überhaupt sinnvolle Effizienzwerte erreichen? Ist der Betrieb von Wärmepumpen im Bestand eigentlich ökologisch?
Die Blogbeitrag-Serie „Wärmepumpen im Bestand" möchte diese und weitere Fragen fundiert beantworten, Vorurteilen begegnen und eine gute Grundlage für die notwendigen Weichenstellungen für einen klimaneutralen Gebäudebestand schaffen.
Die Beiträge basieren auf dem Wissen und den Erfahrungen aus fast zwanzig Jahren Wärmepumpen-Forschung am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme.
Nein: Wenn Wärmepumpen nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik ausgelegt sind, können diese jedes Gebäude mit Wärme versorgen – unabhängig vom Dämmstandard. Die Dämmung ist also keine zwingende Voraussetzung für den Einbau von Wärmepumpen.
Hintergrund: Bei der Diskussion über die Einsatzmöglichkeiten von Wärmepumpen in Bestandsgebäuden spielt die zu Grunde gelegte, sehr hohe Heizkreisvorlauftemperatur eine entscheidende Rolle. Diese würde zu einer schlechten Effizienz der Wärmepumpen führen und sei folglich ein Ausschlusskriterium für den Einsatz von Wärmepumpen.
Folge 2 - Können Wärmepumpen überhaupt ausreichend hohe Heizkreistemperaturen liefern?
Ganz klar ist natürlich auch: Je weniger Energie für die Erzeugung eines angenehmen Raumklimas benötigt wird, desto besser. Deshalb sind Sanierungsmaßnahmen zur Reduzierung des Heizenergiebedarfs und somit auch der Heizkreisvorlauftemperatur immer sinnvoll. Dies gilt aber für alle Heizsysteme, nicht nur für Wärmepumpen.
Folge 3: Muss ein Haus zuerst saniert werden, damit eine Wärmepumpe installiert werden kann?
Die Praxis-Untersuchungen des Fraunhofer Institutes ISE zeigen, dass viele Wärmepumpen auch in Bestandsgebäuden zuverlässig funktionieren und ökologisch vorteilhaft sind - im Sinne von hoher Effizienz.
Die Frage, wie gut eine Wärmepumpe funktioniert, lässt sich anhand mehrerer Aspekte und Kennzahlen beantworten. In den meisten Fällen versteht man unter „wie gut" im Grunde „wie effizient". Die Effizienz der Wärmepumpe wird zuerst im Labor unter bestimmten Arbeitsbedingungen ermittelt – konkret werden so genannte „Leistungszahlen" (COP-Werte) bestimmt. Anhand dieser Werte ist es möglich, unterschiedliche Wärmepumpenmodelle miteinander zu vergleichen.
Folge 4: Wie gut funktionieren Wärmepumpen im Gebäudebestand?
Folge 5 befasst sich mit dem Einsatz des Heizstabes. Heizungssysteme mit Wärmepumpen sind meistens mit einem direkt-elektrischen Heizstab ausgestattet. Üblicherweise übernimmt der Elektroheizstab die Wärmebereitstellung ab einer definierten Außentemperatur von zum Beispiel -5°C. Dadurch kann die erforderliche Größe (Leistung) von Außenluft-Wärmepumpen begrenzt werden.
Der Einsatz des Heizstabs veringert die Effizienz von Wärmepumpen nur wenig. Bei den Praxis-Untersuchungen betrug die relative Heizstabarbeit bei Luft/Wasser- Wärmepumpen im Mittel lediglich 1,9%. Ein signifikanter Betrieb des Heizstabs wurde nur bei falscher Einstellung, bei Defekten oder infolge eines Legionellenschutzes bei der Warmwasserbereitung festgestellt. Bei den Erdreichwärmepumpen war der Heizstabeinsatz noch deutlich geringer.
Folge 5: Wie stark verringert der Einsatz eines Heizstabs die Effizienz von Wärmepumpen?
Folge 6 stellte gute Beispiele aus der Praxis vor. Was aber ist ein „gutes" Beispiel für Altbauten mit Wärmepumpen? Im Sinne von „gut" wäre dies ein umfassend saniertes Haus. Ein solches Gebäude stellt für die Wärmepumpe allerdings keine Herausforderung dar.
Für diesen Beitrag haben wir daher zwei Beispiele ausgewählt, die aus energetischer Sicht eher „schlechte" Beispiele sind. Dafür sind sie repräsentativ für Häuser, die nicht bzw. nur geringfügig saniert wurden und trotzdem mit Wärmepumpen gute Ergebnisse erreichen.
Sehr: Wärmepumpen können nach Auswertung des aktuellen Feldversuchs des Fraunhofer Instituts ISE schon heute rund die Hälfte an CO2-Emissionen gegenüber einer Gasheizung mit solarthermischer Warmwasserbereitung einsparen.
Die Dekarbonisierung der Wärmeversorgung von Gebäuden ist ein zentraler Hebel, um die Folgen des Klimawandels abzumildern und die nötige Absenkung der CO2-Emissionen zu erreichen. Dafür ist auch im Gebäudebestand neben der Verbesserung der Sanierung der Gebäudehüllen – und damit der Absenkung des Wärmebedarfs – die möglichst zügige Umstellung der Wärmeversorgung auf Technologien, die möglichst wenig CO2-Emissionen verursachen und perspektivisch klimaneutral sind, notwendig.
Das ist abhängig von der Effizienz: Nach Angaben des Fraunhofer Instituts sind Wärmepumpen mit Jahresarbeitszahlen von 3,5 auf dem Betriebskostenniveau von Gaskesseln. Elektrischer Wärmepumpenbetrieb wird mit steigendem Preis für fossile Energieträger – auch infolge der CO2-Bepreisung dieser Brennstoffe - zunehmend günstiger.
Unabhängig jedoch davon, wie ökologisch sinnvoll eine Technologie ist, wird sie sich nur durchsetzen, wenn sie auch ökonomische Vorteile für ihre Nutzer hat. Die Technik muss sich für den Verbraucher rechnen. Eine umfassende wirtschaftliche Bewertung von Wärmepumpen ist relativ komplex und hängt von sehr vielen Faktoren ab. (Eine Modellrechnung befindet sich auf diese Seite weiter unten)
Die Geräte sind in der Anschaffung noch teurer als beispielsweise Gaskessel, die Mehrkosten für die Geräte werden zurzeit jedoch größtenteils (oder sogar vollständig) durch unterschiedliche Formen der Förderung aufgefangen. Für den Endnutzer ist die Betrachtung der Betriebskosten wichtiger. Der Blogbeitrag wird sich daher auf diesen Aspekt konzentrieren
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?
Um die Sinnhaftigkeit von Hybridanlagen zu bewerten, sollte man zunächst ein paar Begrifflichkeiten klären. Die einfachste Konfiguration eines Heizungssystems mit einer Wärmepumpe bezeichnet man als „monovalent". Hierbei wird die gesamte Wärme ausschließlich über die Wärmepumpe bereitgestellt. Obwohl viele Wärmepumpensysteme genau so arbeiten, sind die meisten mit einem zusätzlichen Heizstab ausgestattet. Weil der Heizstab und die Wärmepumpe den gleichen Energieträger (Strom) nutzen, werden solche Systeme als „monoenergetisch" bezeichnet.
Wärmepumpen sind sehr breit einsetzbar. Der Gebäudesektor ist das prominenteste Beispiel, aber Wärmepumpen finden auch in der Industrie, in weißer Ware oder in der Elektromobilität Anwendung. Wenn sie für die Bereitstellung von Heizwärme eingesetzt werden, so gilt das bisher schwerpunktmäßig für Ein- und Zweifamilienhäuser. Diese machen 82% der Wohngebäude in Deutschland aus. Allerdings machen sie weniger als 60% der Wohnfläche aus. Genau 41% der Wohnfläche entfällt auf Mehrfamilienhäuser (MFH). Dreiviertel davon sind Gebäude mit drei bis zwölf Wohneinheiten.
Diese Zahlen machen deutlich, wie wichtig es ist, dass Wärmepumpen auch in Mehrfamilienhäusern stärker zum Einsatz kommen – und zwar sowohl im Neubau als auch in Bestandsgebäuden.
Folge 11: Sind die Wärmepumpen nur in Ein- und Zweifamilienhäusern einsetzbar?
Wir würden sagen: Durch mehr Information, verstärkte Weiterbildung in Fachbetrieben und mehr Überzeugung, dass Wärmepumpen auch in wenig sanierten Bestandsgebäuden sehr gut und effizient funktionieren.
Denn: „Die Zeichen sind unübersehbar. Die Kosten des Nichtstuns werden immer höher. Wir müssen schnell handeln, um diese Herausforderung zu meistern", sagte US-Präsident Joe Biden zum Auftakt seines Online-Klimagipfels im Frühjahr 2021.
Dieser Satz wurde in einem breiteren Kontext formuliert, beschreibt aber auch präzise die Lage in Bezug auf die Wärmewende im Gebäudesektor. Um die Klimaziele und die angestrebte Klimaneutralität zu erreichen, müssen wir ab sofort alle geeigneten und verfügbaren Lösungen in ganzer Breite einsetzen. Wärmepumpen sind hierbei eine zentrale Schlüsseltechnologie.
Investitionen in Wärmepumpen sind zukunftsfähig, nachhaltig und umweltfreundlich. Die Anschaffungskosten liegen zwar höher als bei fossilen Heizsystemen - dafür ist man bei den Betriebskosten unabhängig von steigenden Brennstoffpreisen.
Um die Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpen-Anlage objektiv bewerten zu können, müssen alle relevanten Kostenfaktoren wie Anschaffungs-, Betriebs- und Kapitalkosten einbezogen werden – aber auch Fördermittel sowie die Lebensdauer des Heizsystems. Die Betrachtung einzelner Kostenarten kann hingegen schnell ein verzerrtes Bild ergeben. Aussagen zur Wirtschaftlichkeit sind zudem nur im Vergleich zu anderen Heizsystemen sinnvoll, brauchen also ein so genanntes „Referenzsystem". Dieses ist zumeist ein Gaskessel (im Neubau mit solarthermischer Unterstützung) als marktübliche „Standardlösung".
Vielfach zeigen Modellrechnungen zur Wirtschaftlichkeit, dass Wärmepumpen eine wirtschaftliche Alternative zur Wärmeversorgung sind, wie z.B. der Wärmekompass der Agentur für Erneuerbare Energien zeigt.
Wichtig: Durch die Einführung eines CO2-Preises werden strombasierte Heizsysteme, bzw. Wärmepumpen immer wirtschaftlicher. Die dynamischen Entwicklungen der letzten Monate beim Gaspreis unterstützen diese Tendenz.
Die Anschaffungskosten von Wärmepumpen hängen von der Art der Wärmepumpe und ihrer Wärmequelle ab. Die Preisspanne ist entsprechend groß, so dass sich genaue Aussagen nur schwer machen lassen. Ganz grob reicht die Spanne von ca. 12.000 Euro bei einer Luftwasser-Wärmepumpe bis zu ca. 24.000 Euro bei einer Erdwärmepumpe.
Zudem können die Preise lokal unterschiedlich sein und unterliegen einer gewissen Marktdynamik. Sie setzen sich zusammen aus der Wärmepumpen-Anlage, aus der Montage und der Demontage der bestehenden Heizungsanlagen – wenn nötig.
Hinzu kommen Aufwendungen für so genannte "Umfeldmaßnahmen" (z.B. Austausch einzelner Heizkörper, hydraulischer Abgleich, etc.) sowie Planungskosten.
Praxistipp: Achten Sie beim Kauf der Wärmepumpe nicht nur auf den Anschaffungspreis, sondern auch auf die Qualität der Wärmepumpe sowie den angebotenen Kundenservice.
Die Betriebskosten der Wärmepumpe liegen deutlich unter denen von fossilen Heizsystemen. Der Grund ist recht einfach: Grob gerechnet kommen rund 75 Prozent der Wärmeenergie kostenfrei aus der Umwelt - lediglich die verbleibenden ca. 25 Prozent werden durch Strom erzeugt. Im Idealfall wird dieser zum Teil mit einer PV-Anlage kostenfrei auf dem eigenen Dach erzeugt, wodurch der Anteil des gekauften Netzstroms sinkt.
Vorteile Wärmepumpe vs. fossile Heizsysteme:
- geringe Abhängigkeit von gekaufter Energie
- unabhängig von geopolitischen und marktwirtschaftlichen Einflüssen auf Gas- und Ölpreise
- geringe bis keine Belastung durch konstant steigenden CO2 Preis
- günstiger Heizstromtarif für die Wärmepumpe, der zumeist einige Cent unterhalb des üblichen Haushaltsstromtarifs liegt
Die genauen zukünftigen Preisentwicklungen für eingesetzte Energieträger und CO2-Preise sind insgesamt schwer abschätzbar. Als sicher darf gelten, dass die Preise für fossile Energieträger wie auch für Strom konstant steigen werden und die Bedeutung bzw. der Kostenvorteil von Umweltenergie entsprechend zunimmt.
Praxistipp: Erkundigen Sie sich bei Ihrem Stromversorgern nach einem so genannten Heizstromtarif für Ihre Wärmepumpe. Dieser liegt zumeist einige Cent unterhalb des üblichen Haushaltsstromtarifs. Damit Sie Heizstrom beziehen können, muss dieser gesondert abgerechnet werden. Daher sind ggf. zusätzliche bzw. andere Stromzähler zu installieren und zu betreiben. Mehrkosten aus der Installation und dem Betrieb des Heizstromzählers sind mit Einsparungen aus dem Heizstromtarif gegenzurechnen.
Betriebseffizienz: Ein weiterer Einflussfaktor auf die Betriebskosten von Heizsystemen ist deren Effizienz im Betrieb. Die Betriebseffizienz ist bei Wärmepumpen stärker von den Nutztemperaturen abhängig als bei verbrennungstechnischen Lösungen und drückt sich in der Jahresarbeitszahl (JAZ) aus.
Sie beschreibt das Verhältnis aus „erzeugter Wärme" und „zugeführtem Strom". Je höher die Temperatur der genutzten Umweltwärmequelle (Luft, Erdreich, oder Grundwasser) und je niedriger die Temperaturen im Vorlauf der Heizung, umso effizienter ist der Betrieb.
Wichtig: Für einen effizienten und wirtschaftlichen Betrieb von Wärmepumpen bedarf es in erster Linie geringer Heizkreistemperaturen! Ein hoher Dämmstandard des Gebäudes oder das Vorhandensein von Fußbodenheizungen ist sicher gut und besser, ist aber keine zwingende Voraussetzung für einen Wärmepumpenbetrieb in einem Gebäude.
Praxistipp: Prüfen Sie die Einstellungen Ihrer Heizungsanlage und Trinkwarmwasserbereitung. Geeignet sind Heizkreistemperaturen bis ca. 55°C (im tiefsten Winter). Gegenwärtig höhere Betriebstemperaturen z. B. über 60°C im Heizsystem sind kein Ausschlusskriterium für den Einsatz von Wärmepumpen, da nicht- und gering-investive Maßnahmen wie ein hydraulischer Abgleich, die Optimierung des Heizbetriebs oder die punktuelle Vergrößerung einzelner Heizflächen oftmals zu erheblichen Absenkungen der Heizkreistemperaturen führen können.
Die Wartungskosten sind bei Wärmepumpen geringer als bei anderen Heizungen. Sie beschränken sich auf eine Kontrolle der mechanischen Bauteile und die Überprüfung von Dichtheit, Druck und Temperatur. Dafür können jährlich etwa 100 Euro veranschlagt werden – die Kosten für den Schornsteinfeger entfallen bei reinen Wärmepumpensystemen. Für die Instandhaltung sind je nach Anlagenkonzept noch einmal 150 bis 200 Euro jährlich berücksichtigt worden.
Staatliche Stellen fördern den Einbau von Wärmepumpen mit Zuschüssen und günstigen Krediten. Sie senken somit die Investitionskosten deutlich. Anteilig werden auch die Kosten für die Anpassung der vorhandenen Anlagentechnik an den neuen Wärmeerzeuger sowie Planungsleistungen gefördert.
Seit dem 01.01.2021 ist die Förderung für den Einbau von Wärmepumpen neu geregelt. Sie erfolgt über die Bundesförderung für effiziente Gebäude BEG.
Zum Teil können zusätzlich auch regionale Förderprogramme in Anspruch genommen werden. Sprechen Sie Ihre Kommune zu möglichen lokalen Förderprogrammen an!
Wenn Sie den Einbau einer Wärmepumpe planen und bereits mit einer qualifizierten, unabhängigen Energieberatung die Optionen und Beschaffenheiten Ihres Gebäudes analysiert haben, geht es nun darum, den oder die geeigneten Fachkräfte des Handwerks zu finden.
Die KEAN plant, eine qualifizierte Datenbank für Niedersachsen aufzubauen. Bis diese erstellt ist, nutzen Sie bitte die "Fachpartner-Suche" des Bundesverbandes Wärmepumpe e.V.