Wärmepumpen im Bestand: Effizienzsteigerung in drei Schritten

Wärmepumpen werden nicht mehr nur im Neubau, sondern zunehmend auch in Bestandsgebäuden eingesetzt. Damit diese dort effizient arbeiten, ist die Anpassung der bestehenden Heizungsanlagen an die Anforderungen der Wärmepumpentechnologie unerlässlich. 

Im Fokus steht dabei die Hydraulik, wie Jürgen Lutz, Schulungsleiter Heiztechnik bei der Resideo Academy, betont. „Fehlende Heizlastberechnung, geschätzte Heizflächen, mangelnde hydraulische Anlagenregulierung, überhöhte Pumpenleistung, überdimensionierte Wärmeerzeuger und nicht eingestellte Regler – in Bestandsanlagen begegnet man regelmäßig den angeführten Fehlern. Scheinbar einfache Gegenmaßnahme zur Lösung der ,Unterlassungssünden‘ ist meist die Erhöhung der Vorlauftemperatur”, so Lutz. 

Genau diese Praxis wird bei der Nachrüstung zur Effizienzfalle, denn die Effizienz einer Wärmepumpe hängt maßgeblich von einer möglichst geringen Differenz zwischen der Quellentemperatur – bei Luft-Wasser-Wärmepumpen ist dies die Außenluft – und der benötigten Vorlauftemperatur ab. Je größer der Temperaturhub, desto mehr elektrische Energie wird benötigt. „Die Außentemperatur können wir nicht beeinflussen, um den Temperaturhub zu verringern. Deshalb ist es eminent wichtig, das System mit geringstmöglichen Vorlauftemperaturen zu betreiben”, erklärt Lutz weiter.

Schritt 1: Hydraulischer Abgleich dient als Grundlage

Die Berechnung der Heizlast bildet den Ausgangspunkt jeder Optimierungsmaßnahme. Je präziser diese Berechnung, desto genauer kann die Anlage hydraulisch einreguliert werden und desto effizienter arbeitet das Heizsystem. Gerade im Gebäudebestand fehlen jedoch oft die erforderlichen Daten. 

Hier setzt die Heizlast-App von Resideo an, die dem SHK-Fachhandwerk eine zügige Berechnung der Raumheizlasten ermöglicht. Durch die Eingabe der relevanten Parameter über eine intuitive Benutzeroberfläche lassen sich die Heizlasten schnell bestimmen und die passenden Voreinstellwerte für Resideo-Thermostatventile ermitteln. Das Ergebnis: Alle Heizflächen werden mit der benötigten Wassermenge versorgt, der gewünschte Wärmekomfort wird erreicht und Reklamationen können vermieden werden.

Schritt 2: Hydraulische Anpassungen und Temperaturspreizung

Nach dem hydraulischen Abgleich und der Zuweisung der Wassermengen können Vorlauftemperatur und Spreizung optimiert werden. Ziel ist die Minimierung der Vorlauftemperatur. Neben der Vorlauftemperatur ist auch das Delta zwischen Heizflächenmitteltemperatur und Raumtemperatursollwert relevant. Ein Rechenbeispiel in Abb. 1 verdeutlicht dies:

Bei einer Vorlauftemperatur von 60 Grad Celsius und einer Rücklauftemperatur von 45 Grad Celsius beträgt die mittlere Heizkörpertemperatur 52,5 Grad Celsius. Bei einer Raumtemperatur von 20 Grad Celsius ergibt sich ein Delta von 32,5 Grad Celsius. 

Wird die Vorlauftemperatur auf 55 Grad Celsius gesenkt, die Spreizung auf 5 Kelvin reduziert und die Rücklauftemperatur auf 50 Grad Celsius erhöht, bleibt die mittlere Heizkörpertemperatur bei 52,5 Grad Celsius, das Delta zur Raumtemperatur beträgt weiterhin 32,5 Grad Celsius.

Diese hydraulischen Zusammenhänge und deren Auswirkungen auf die Umwälzwassermenge werden in Abb. 2 des WebSeminars anschaulich dargestellt. Die Grafik verdeutlicht, dass bei konstanter Heizleistung durch die geringere Temperaturspreizung die Umwälzwassermenge steigt, was Anpassungen an den Thermostatventilen erforderlich macht.

Lutz empfiehlt: „Durch das Austauschkonzept passen bei Resideo neue Ventileinsätze in bestehende Resideo (MNG)-Thermostatventilkörper V2000 seit 1974. So eignet sich der Einsatz LX beispielsweise für große Wassermengen von 80…220 Kilogramm pro Stunde – und somit für die neuen Anforderungen beim Wärmepumpeneinsatz.“

Schritt 3: Vorlauftemperatur gezielt weiter absenken

Oft lassen sich durch gezielte Maßnahmen die Vorlauftemperaturen weiter reduzieren. Häufig treten bei weiterem Absenken der Temperatur zunächst nur in einzelnen Räumen Probleme auf. Die Heizlast-App von Resideo kann helfen, diese sogenannten „Schlechtpunkte“ zu identifizieren. Wird die Vorlauftemperatur in der App schrittweise abgesenkt, zeigt sich, in welchen Räumen die Heizlast weiterhin gedeckt werden kann und wo nicht mehr genügend Leistung erreicht wird. „So kann man einfach und effizient den ‚Schlechtpunkt‘ der Heizflächen im Haus ermitteln, also einzelne Räume, in denen die Heizlast bei der Absenkung der Vorlauftemperaturen unter Umständen nicht gedeckt werden kann“, erläutert Lutz.

Abb. 3 zeigt die Auswirkungen einer abgesenkten Vorlauftemperatur, im Beispiel von 70 Grad Celsius auf 60 Grad Celsius, und macht sichtbar, dass das Schlafzimmer als „Schlechtpunkt“ identifiziert wird.

Um insgesamt niedrigere Vorlauftemperaturen fahren zu können, kann in betroffenen Räumen die Heizfläche gezielt vergrößert werden. „Das hilft dabei, die geeigneten niedrigeren Vorlauftemperaturen zu erreichen, die für die Effizienz der Wärmepumpe wichtig sind“, so Lutz.

Müssen Ventile auf höhere Massenströme angepasst werden, reicht bei Resideo der Austausch des Ventileinsatzes: Die SX-, LX- und FX-Einsätze sind mit allen Resideo (MNG)-Thermostatventilkörpern V2000 ab Baujahr 1974 kompatibel. Der LX-Einsatz eignet sich für Wassermengen von 80 bis 220 Kilogramm pro Stunde.

Ausblick: Optimierungspotenzial für die Wärmewende

Die Nachrüstung von Wärmepumpen im Bestand erfordert eine sorgfältige Analyse und Anpassung der Anlagenhydraulik. Mit präziser Heizlastberechnung, hydraulischem Abgleich und gezielten Anpassungen an Heizflächen und Ventilen können Bestandsgebäude effizient auf den Betrieb mit Wärmepumpen umgestellt werden. 

Weitere praxisnahe Tipps bietet das kostenlose WebSeminar „Einsatz von Wärmepumpen im Bestand – Schwerpunkt Hydraulik” der Resideo Academy.