Kritik zu warme Versprechungen

Kritik zu warme Versprechungen aus öko-Haus 4

Ich bin seit vielen Jahren im Bereich der Wärmepumpentechnik tätig und möchte dem Artikel aus der öko-Haus Heft 4 Warme Versprechungen in einigen wesentlichen Punkten nicht zustimmen:
Die Jahresarbeitszahlen sind zu ungünstig ermittelt. Man kann sich das folgendermaßen plausibel machen:
Gute Wärmepumpen haben jetzt bei 0/35° C (Sole: 0°C, Heizungswasser 35°C) Leistungszahlen von ca. 4,5. (Entnehmen kann man solche Zahlen neben den Herstellerangaben auch unabhängigen Testinstituten wie dem in Töss.) Die momentanen Leistungszahlen ergeben gemittelt die Jahresarbeitszahl. Wenn man also die Wärmepumpe nur zu Heizungszwecken verwendet und die Wärmequelle so dimensioniert, daß sie im Winter nicht unter 0°C erreicht sowie die Niedertemperaturheizung auf Heizwassertemperaturen von 35°C auslegt, ist dann im übrigen Jahr die Quellentemperatur höher, die Heizwassertemperatur jedoch niedriger, so daß die Leistungszahlen günstiger sein müssen und daraus eine bessere Jahresarbeitszahl als 4,5 resultiert. Für bessere Jahresarbeitszahlen als die im Artikel angegebenen 4,1 gibt es unabhängige Meßergebnisse (z.B. aus dem Jahr 1998 Feldanalyse von Wärmepumpenanlagen des schweizerischen Bundesamtes für Energie;
Quelle: Sonne, Wind und Wärme 1 /2000).

Da bei der Warmwasserbereitung höhere Temperaturen angestrebt werden, verschlechtert sich damit die Jahresarbeitszahl.
Je nach dem Anteil der Warmwasserbereitung im Bezug auf die Heizung erniedrigt sich die Jahresarbeitszahl durch die Warmwasserbereitung, d.h. bei geringem Warmwasserbedarf im Bezug auf den Heizenergiebedarf wird die Jahresarbeitszahl nicht wesentlich schlechter. Das ausgewählte Beispiel ist daher wegen des geringen Wärmebedarfs des Hauses besonders ungünstig für die Wärmepumpe.

Die Wärmepumpen von Dimplex, AEG und Siemens sind übrigens baugleich, so daß dort auch immer die gleichen technischen Angaben und Berechnungsergebnisse stehen müßten. Das trifft nur auf die angegebene HLWa 18 A mit Propan nicht zu. Sie hat eine Wärmeleistung von 13,7 kW (Auslaufmodell) und ist dann baugleich mit Dimplex LA18P.

Der Wechsel der meisten Anbieter von Propan auf R407c hat nicht so sehr finanzielle, sondern mehr sicherheitstechnische Gründe.

Interessant wäre es auch zu wissen, wo der Autor die Leistungszahlen bei 0/65 entnommen hat. Mit R 407 c ist diese Temperatur gar nicht erreichbar.

Zudem enthält die Berechnung noch folgende Fehler:
Die VDI 4650 basiert auf einem Formblatt der RWE und beinhaltet ein überschlägiges Verfahren zur Berechnung der Jahresarbeitszahlen von Wärmepumpenheizungen. Es wurde mit realen Meßwerten validiert und ist in der Fachwelt allgemein anerkannt. Meine Kritik richtet sich gegen die Art der Ausführung der Berechnungen:
Die Berechnung der Warmwasserbereitung ist mit der VDI 4650 nicht möglich. Es ist falsch, für die Warmwasserbereitung einfach mit höheren Heizwassertemperaturen zu rechnen, weil die Heizwassertemperatur im Gegensatz zum Warmwasser außentemperaturabhängig ist.

Die Berechnung geht z.B. bei Sole-Wasser-Anlagen von der max. Vorlauftemperatur und einer mittleren Wärmequellentemperatur aus. Die Bestimmung der mittleren Quellentemperatur ist schwierig, weil sie stark von den Bodenverhältnissen, den technischen Parametern der Wärmepumpe und den Temperaturanforderungen abhängt. Man kann also nicht einfach irgendwelche Quellentemperaturen wie im Artikel angegeben annehmen.
Genauer kann man die Auskühlung mit Simulationsprogrammen wie WP-OPT berechnen, die in einem iterativen Verfahren die Auskühlung der Wärmequelle ermitteln.
Für die Dimensionierung der Wärmequelle gibt es die VDI 4640 Blatt 2.
Wenn man entsprechend dieser Empfehlungen dimensioniert, sieht der Temperaturverlauf im Erdreich z.B. folgendermaßen aus (Verbrauch wie im Beispiel, Wärmepumpe H10-S EXC, 35°C Heizwassertemperatur, Warmwassertemperatur 50°C, Speicher mit schlechter Schichtung)
Sonde:
2 x 50 m Granit
Soletemperaturen zwischen 2 und 5°C
Jahresarbeitszahl 4,4 (berechnet mit WP-OPT)


Horizontalabsorber (Simulation mit WP-OPT):
Simulation Wärmepumpe mit WP-OPT

Die Jahresarbeitszahl beträgt 4,3.

Die durchschnittliche Jahrestemperatur der Sole liegt also in jedem Fall über 0. Das Erdreich selbst ist ca. 4 K wärmer, weil es beim Wärmeübergang noch einige Verluste gibt.
Bei einem höherem Anteil der Heizenergie (8000 kWh/a sind ja recht niedrig) bzw. dem Einsatz einer Solaranlage für die Warmwasserbereitung wird die ökobilanz immer günstiger für die Wärmepumpe.

Eine weitere Verbesserung der Wärmequellentemperatur und damit der Jahresarbeitszahl ist durch den Einsatz von Solaranlagen zur Erdabsorberregenerierung möglich.

Die Jahresarbeitszahlen von Wasser-Wasser-Anlagen sind noch besser. Der Einsatz ist jedoch regional sehr unterschiedlich möglich, weil hohe Anforderungen an Ergiebigkeit, Wasserqualität und Genehmigungsaufwand gestellt werden.

Mit einer günstigeren Jahresarbeitszahl ist auch die ökologische Grundaussage Ihres Artikels so nicht mehr gegeben. Bei richtiger Dimensionierung und sinnvollen Nutzergewohnheiten sind Wärmepumpenheizungen durchaus ökologisch sinnvoll zu betreiben.

Ich stimme dem Verfasser dahingehend zu, daß Wärmepumpenheizungen häufig mit Jahresarbeitszahlen unter 4 arbeiten und wie wichtig die Abstimmung der einzelnen Komponenten ist.

Häufige schlechtere Betriebsergebnisse liegen außer der Unkenntnis meist daran, daß die Dimensionierung wie bei vielen anderen Dingen auch oft am Preis festgemacht wird. Das Angebot ist natürlich günstiger, wenn man an Fußbodenheizungsrohr und Wärmequelle spart. Der Bauherr ist oft zum Vergleich fachlich nicht in der Lage und entscheidet nach Preis oder Gefühl.

Im Ausland hat man deshalb Fördermittel an gemessene Jahresarbeitszahlen gekoppelt. (Die Rückzahlungsquote wegen Nichteinhaltung der Vorgaben war sehr hoch!)

Außer der Projektierung und Bauausführung sind jedoch auch die Verbrauchergewohnheiten für die wirtschaftliche und ökologische Betriebsweise sehr wichtig. Es ist unsinnig, wenn man die Heizkurve z.B. zu hoch einstellt und dann über die Raumthermostate die gewünschte Raumtemperatur steuert.

Ich hatte hier eine Ausschreibung vorliegen, in der im Ernst ein Pufferspeicher mit der Wärmepumpe aufgeheizt werden sollte und die Regelung dann darin bestand, daß die Heizwassertemperatur in Abhängigkeit von der Außentemperatur hinuntergemischt wurde... Wer mit einer Wärmepumpenheizung der Umwelt etwas Gutes tun will, sollte Wert auf eine fachmännische Projektierung und Bauausführung legen und sich auf geringere Warmwassertemperaturen einstellen.

Die Problematik der richtigen Abstimmung der Komponenten ist zwar bei Wärmepumpenheizungen besonders wichtig, sollte aber auch bei Brennwerttechnik nicht unterschätzt werden. Auch hier sind große Heizflächen wichtig, um den Brennwerteffekt optimal ausnutzen zu können.
In meiner langjährigen Praxis als Energieberater im Altbau habe ich nur eine (!) Anlage gefunden, bei der die Heizkurve richtig eingestellt war. Meist waren auch die Heizflächen nicht größer.
Viele Bauherren waren glücklich, daß bei Ihnen kein oder wenig Kondensat anfällt. (Die Menge des Kondensats ist ein Zeichen dafür, wie stark der Brennwerteffekt ausgenutzt wird - kein Kondensatanfall bedeutet, daß kein Brennwerteffekt genutzt wird).

Der richtige Einsatz von Technik verlangt eben Fachwissen.

Ra-Wärmepumpen