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Das Wichtigste in Kürze:
Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) hat über vier Jahre hinweg 77 Wärmepumpen in Ein- bis Dreifamilienhäusern untersucht. Die Gebäude stammten aus sehr unterschiedlichen Baujahren: von 1826 bis 2001. Die Ergebnisse widerlegen gängige Vorbehalte gegen Wärmepumpen im Bestand: Die vermessenen Anlagen erreichten bemerkenswerte Effizienzwerte. Luft-Wasser-Wärmepumpen kamen im Durchschnitt auf eine Jahresarbeitszahl (JAZ) von 3,4. Die Bandbreite reichte von 2,6 bis 4,9. Erdgekoppelte Sole Wasser Wärmepumpen arbeiteten noch effizienter mit einer JAZ von durchschnittlich 4,3 - Spitzenwerte lagen bei 5,4.
Die Jahresarbeitszahl (JAZ) beschreibt das Verhältnis zwischen eingesetzter elektrischer Energie und erzeugter Wärmeenergie über ein ganzes Jahr. Eine JAZ von 3,4 bedeutet: Die Wärmepumpe erzeugt aus einer Kilowattstunde Strom 3,4 Kilowattstunden Heizwärme. Je höher die JAZ, desto effizienter arbeitet die Anlage und desto niedriger fallen die Betriebskosten aus.
Besonders bemerkenswert: Eine Korrelation zwischen dem Baujahr der Gebäude und der Effizienz der Wärmepumpe ließ sich nicht feststellen. Ältere Häuser heizen mit Wärmepumpen genauso zuverlässig wie neuere Bauten, sofern die Anlagen fachgerecht geplant und installiert werden. Ein weiterer Befund betrifft die Vorlauftemperaturen: Die Messungen zeigen, dass ausreichend dimensionierte Heizkörper mit ähnlich niedrigen Temperaturen betrieben werden können wie Flächenheizungen. Damit relativiert die Studie die verbreitete Annahme, dass Wärmepumpen im Altbau zwingend eine Fußbodenheizung benötigen.
Die Vorlauftemperatur ist die Temperatur des Heizwassers, das vom Wärmeerzeuger in den Heizkörper oder die Fußbodenheizung fließt. Sprich: Der Vorlauf ist das ,,heiße Wasser", das Wärme ins Gebäude bringt.
Die Studie berechnete zudem erstmals die Treibhausgasemissionen unter Berücksichtigung zeitvariabler Faktoren. Das Ergebnis: Der CO2-Ausstoß von Wärmepumpen lag 64 Prozent niedriger als bei Gasheizungen. Dabei spielt die erneuerbare Energien-Nutzung eine zentrale Rolle: Je höher der Anteil regenerativer Quellen im Strommix, desto klimafreundlicher arbeiten Wärmepumpen. Mit dem fortschreitenden Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland wird dieser Vorteil künftig noch deutlicher.
Für den Einsatz im Altbau stehen unterschiedliche Wärmepumpen-Systeme zur Verfügung. Die Wahl hängt von baulichen Gegebenheiten, Grundstücksgröße und individuellen Anforderungen ab.
Luft-Wasser-Wärmepumpen sind die am weitesten verbreitete Wärmepumpen-Art. Sie nutzen Außenluft als Wärmequelle und lassen sich vergleichsweise einfach nachrüsten. Die Installation erfordert keine aufwändigen Erdarbeiten. Das Außengerät findet meist im Garten oder an der Hauswand Platz. Die Effizienz der Wärmepumpen hängt von der Außentemperatur ab - je kälter, desto mehr Energie benötigt die Anlage. Moderne Geräte arbeiten auch bei niedrigen Außentemperaturen zuverlässig und erreichen Vorlauftemperaturen von über 55 Grad Celsius. Die Fraunhofer-Studie bestätigt: Elektroheizstäbe, die bei besonders kalten Temperaturen unterstützen, übernehmen lediglich 1,3 Prozent der elektrischen Arbeit und waren daher zu vernachlässigen.
Eine Wärmepumpe nutzt Wärme aus der Umwelt, etwa aus Luft, Erde oder Wasser. Diese Wärme bringt ein spezielles Kältemittel zum Verdampfen. Ein Verdichter erhöht anschließend den Druck und damit die Temperatur. Ist sie hoch genug, wird die Wärme an die Heizung abgegeben. Danach kühlt das Kältemittel ab und der Kreislauf beginnt erneut.
Erdgekoppelte Systeme, sogenannte Sole-Wasser-Wärmepumpen, zapfen die relativ konstante Temperatur des Erdreichs an. Dafür werden entweder Erdkollektoren horizontal im Garten verlegt oder Erdsonden vertikal ins Erdreich gebohrt. Die gleichmäßige Quellentemperatur ermöglicht höhere Jahresarbeitszahlen als bei luftbasierten Systemen. Die Installation ist aufwendiger und setzt ausreichend Grundstücksfläche voraus. Für Erdsonden benötigen Eigentümer Genehmigungen der zuständigen Behörden. Doch der Mehraufwand zahlt sich aus: Sole-Wasser-Wärmepumpen erreichten in der Studie Spitzenwerte bis 5,4.
Diese Systeme nutzen Grundwasser als Wärmequelle. Die konstant hohen Temperaturen des Grundwassers ermöglichen exzellente Wirkungsgrade. Allerdings sind zwei Brunnenbohrungen erforderlich: Ein Förderbrunnen entnimmt Grundwasser, ein Schluckbrunnen leitet es zurück. Die Umsetzung ist genehmigungspflichtig und nicht überall möglich. Grundwasserspiegel, Wasserqualität und geologische Bedingungen müssen stimmen. Wasser-Wasser-Wärmepumpen eignen sich daher vor allem für größere Projekte mit günstigen Rahmenbedingungen.
Hochtemperatur-Wärmepumpen erreichen Vorlauftemperaturen von über 80 Grad Celsius. Möglich wird das durch besondere technische Konzepte, etwa durch zwei aufeinander abgestimmte Kreisläufe. Alternativ kommen Systeme mit CO2 als Kältemittel zum Einsatz, die jedoch höhere technische Anforderungen stellen und große Temperaturunterschiede zwischen Vor- und Rücklauf benötigen. Geeignet sind diese Wärmepumpen sowohl für Wohngebäude als auch für gewerblich genutzte Bestands- und Neubauten.
Wärmepumpen lassen sich mit anderen Heiz-Technologien verknüpfen. Das erweitert die Einsatzmöglichkeiten und steigert die Wirtschaftlichkeit. Die alte Heizung kann parallel zur Wärmepumpen weiterlaufen. Bei dieser Hybridvariante übernimmt die Wärmepumpen den Hauptteil der Heizarbeit. Die konventionelle Gas- und Ölheizung springt nur an besonders kalten Tagen ein. Das senkt die Betriebskosten und ermöglicht einen schrittweisen Umstieg. Moderne Regelungstechnik entscheidet automatisch, welches System gerade am wirtschaftlichsten arbeitet. Gleichzeitig sinkt der Verbrauch fossiler Brennstoffe deutlich.
Die Kombination mit Photovoltaikanlagen macht Wärmepumpen noch attraktiver. Selbst erzeugter Solarstrom kostet deutlich weniger als Netzstrom. Intelligente Energiemanagementsysteme steuern die Wärmepumpe so, dass sie bevorzugt bei Solarstromüberschuss läuft. Die Fraunhofer-Studie untersuchte sechs Wärmepumpen-Photovoltaik-Kombinationen. Ohne Batterie erreichten die Gebäude 25 bis 40 Prozent Autarkie. Mit Batteriespeicher stiegen die Werte auf 32 bis 62 Prozent Autarkie.
Die Fraunhofer-Studie belegt: Wärmepumpen eignen sich auch für ältere Häuser - wenn bestimmte Rahmenbedingungen erfüllt werden. Im Altbau liegt die Herausforderung häufig im Wärmebedarf des Gebäudes. Ungedämmte Außenbauteile, alte Fenster und Türen erhöhen die notwendige Heizleistung. Die Studienergebnisse zeigen jedoch, dass selbst Gebäude mit unterschiedlichen Sanierungsgrad effizient beheizt werden können, wenn das Gesamtsystem passt. Das bedeutet: Nicht jedes ältere Haus muss auf Neubaustandard gebracht werden, damit eine Wärmepumpe sinnvoll eingesetzt werden kann.
Entscheidend ist das Zusammenspiel verschiedener Faktoren. Die Vorlauftemperatur bestimmt maßgeblich die Effizienz der Wärmepumpe im Altbau. Optimal arbeiten Wärmepumpen bei niedriger Vorlauftemperatur zwischen 30 und 35 Grad Celsius. Doch auch bei höheren Vorlauftemperaturen bis 55 Grad laufen moderne Anlagen noch wirtschaftlich.
Flächenheizungen wie Fußbodenheizungen sind ideal in Kombination mit einer Wärmepumpe, aber kein Muss. Viele Bestandsgebäude nutzen herkömmliche Heizkörper erfolgreich mit Wärmepumpen. Entscheidend ist die Heizflächengröße: Je größer die Fläche, desto niedriger kann die Vorlauftemperatur eingestellt werden. Manchmal genügt der Austausch einzelner zu kleiner Heizkörper, um optimale Bedingungen zu schaffen. Spezielle Wärmepumpenheizkörper mit integrierten Ventilatoren erhöhen die Wärmeübertragung zusätzlich.
Unser Tipp: Ein einfacher Test gibt erste Hinweise auf die richtige Dimensionierung von einer Wärmepumpe im Altbau: An einem kalten Wintertag die Vorlauftemperatur auf 44 bis 55 Grad senken und alle Thermostate aufdrehen. Werden die Räume warm, sind gute Voraussetzungen gegeben.
Trotz guter Gesamtergebnisse zeigte die Untersuchung des Fraunhofer ISE auch Verbesserungsmöglichkeiten auf. Viele Anlagen waren überdimensioniert, was zu ineffizientem Betrieb führte. Bei einigen Geräten lagen die Schalthäufigkeiten, also wie oft eine Wärmepumpe ein- und ausschalte, im sehr hohen Bereich. Kombispeicher trennten nicht immer zuverlässig zwischen den Temperaturniveaus für Raumheizung und Trinkwassererwärmung. Die Forschenden entwickelten daher eine Prozessmatrix, die typische Qualitätsdefizite dokumentiert und Lösungswege aufzeigt, um Planung, Installation und Inbetriebnahme von Wärmepumpen zu vereinfachen.
Eine vollständige energetische Sanierung ist für den Wärmepumpenbetrieb meist nicht erforderlich. Oft reichen einzelne Maßnahmen: Neue Fenster und Türen reduzieren Wärmeverluste beispielsweise spürbar. Auch die Dämmung der obersten Geschossdecke oder des Daches lässt sich vergleichsweise einfach umsetzen. Eine Fassadendämmung bringt weitere Verbesserungen, erfordert aber höhere Investitionen.
Auch ein hydraulischer Abgleich kann die Effizienz der Wärmepumpe steigern. Er sorgt dafür, dass jeder Heizkörper die benötigte Wärmemenge erhält. Die Maßnahme senkt die erforderliche Vorlauftemperatur und steigert so die Gesamteffizienz. Experten schätzen: Jedes Grad Celsius weniger bringt etwa 2,5 Prozent Effizienzgewinn. Die richtige Einstellung der Heizkurve gehört ebenfalls zu den wichtigen Optimierungsschritten. Sie bestimmt, wie die Anlage auf unterschiedliche Außentemperaturen reagiert.
Für Eigentümer und Vermieter im Bestand bedeutet die Studienlage vor allem eines: Die Entscheidung für oder gegen eine Wärmepumpe im Altbau sollte nicht pauschal getroffen werden, denn das Gebäudealter allein liefert keine verlässliche Aussage. Stattdessen rücken technische Analyse, Planung und Anpassung des bestehenden Systems in den Fokus.
Hausverwaltungen und Energieversorger erhalten mit den Studienergebnissen eine belastbare Grundlage für Beratung und strategische Planung. Sie zeigen, dass Wärmepumpen im Bestand kein Sonderfall mehr sind, sondern eine realistische Option bei der Weiterentwicklung bestehender Heizkonzepte darstellen.
Die Forschungsergebnisse sprechen eine klare Sprache: Wärmepumpen arbeiten auch in Bestandsgebäuden effizient und klimafreundlich. Das Alter des Hauses spielt dabei eine untergeordnete Rolle. Entscheidend sind sorgfältige Planung, fachgerechte Installation und die richtige Dimensionierung. Fachkundige Beratung hilft, die optimale Lösung für jedes Gebäude zu finden und typische Planungsfehler zu vermeiden. Wer diese Punkte berücksichtigt, schafft eine tragfähige Grundlage für den Einsatz erneuerbarer Energien im Gebäudezustand.
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