Elektrische W\u00e4rmepumpen stellen im Neubau inzwischen die dominierende Heiztechnologie dar. <\/p>\n\n\n\n
Zu diesem Ergebnis kommt ein Forschungsprojekt des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Solare Energiesysteme ISE. Die Ergebnisse des Abschlussberichts liegen nun vor. In dem Projekt \u00bbWPsmart im Bestand\u00ab untersuchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler 56 bestehende Geb\u00e4ude mit W\u00e4rmepumpen. Die Ger\u00e4te funktionierten meist einwandfrei, beim Betrieb kam es nur selten zu St\u00f6rungen. Die auf Basis der Messungen errechneten CO2-Emissionen lagen im Vergleich zu Erdgas-Brennwertheizungen um 19 bis 57 Prozent niedriger. Wie auch im Neubau wird die Effizienz ma\u00dfgeblich von der erforderlichen Heizkreistemperatur beeinflusst, die aufgrund der unterschiedlichen spezifischen Heizw\u00e4rmebedarfe und W\u00e4rme\u00fcbergabesysteme eine gro\u00dfe Bandbreite aufweist. Das Monitoringprojekt lief \u00fcber f\u00fcnf Jahre bis Mitte 2019 und wurde vom Bundesministerium f\u00fcr Wirtschaft und Energie finanziell gef\u00f6rdert. Projektpartner waren acht W\u00e4rmepumpenhersteller und drei Energieversorger. Ein Nachfolge-Projekt wird sich k\u00fcnftig mit der Qualit\u00e4tssicherung von W\u00e4rmepumpen in sanierten H\u00e4usern befassen.<\/p>\n\n\n\n
Fast jeder zweite Neubau heizt inzwischen mit einer W\u00e4rmepumpe. Im Jahr 2019 entschieden sich 46 Prozent der Geb\u00e4udeeigent\u00fcmer f\u00fcr eine W\u00e4rmepumpe zur Bereitstellung von Heizw\u00e4rme und Warmwasser. Klar ist: In neuen H\u00e4usern sorgen sie effizient und damit \u00f6kologisch f\u00fcr W\u00e4rme. Ob sie auch in \u00e4lteren Wohngeb\u00e4uden gen\u00fcgend W\u00e4rme liefern und Kohlendioxid-Emissionen einsparen, dazu lagen lange keine systematisch ermittelten Erkenntnisse vor. F\u00fcr die W\u00e4rmewende ist dies jedoch zentral, denn ihr Erfolg h\u00e4ngt ma\u00dfgeblich von der Sanierung des Geb\u00e4udebestandes und dem Einsatz einer klimaschonenden W\u00e4rmebereitstellung ab. Der Geb\u00e4udebestand ben\u00f6tigt rund 30 Prozent des gesamten Endenergieverbrauchs in Deutschland.<\/p>\n\n\n\n
Mit der Ungewissheit ist nun Schluss. \u00bbDie W\u00e4rmepumpen in unserem Forschungsprojekt liefern die gew\u00fcnschte W\u00e4rme zuverl\u00e4ssig, es gab kaum Betriebsst\u00f6rungen\u00ab, sagt Dr. Marek Miara, Koordinator W\u00e4rmepumpen am Fraunhofer ISE. \u00bbOffensichtliche Fehler bei der Installation oder Parametrierung der Regler traten im Vergleich zu fr\u00fcheren Feldtests deutlich seltener auf. Dies ist auch auf den Zuwachs von Know-how bei Herstellern und Installateuren in den letzten zehn bis 15 Jahren zur\u00fcckzuf\u00fchren.\u00ab Dennoch bestehe weiteres Verbesserungspotenzial, etwa durch weitere Qualit\u00e4tssicherungsma\u00dfnahmen bei Installation und Betrieb, unterst\u00fctzt durch M\u00f6glichkeiten der Digitalisierung, f\u00fcgt Miara hinzu.<\/p>\n\n\n\n
Klimafreundlicher als fossile Heizungen sind die untersuchten W\u00e4rmepumpen auch. Im Jahr 2018 lagen die auf Basis der Messungen errechneten Kohlendioxid-Emissionen der vermessenen Au\u00dfenluft-W\u00e4rmepumpen um 19 bis 47 Prozent niedriger als dies bei W\u00e4rmeversorgung der gleichen Geb\u00e4ude mit Gas-Brennwertheizungen der Fall gewesen w\u00e4re. Bei den Erdreich-W\u00e4rmepumpen lagen die entsprechenden Werte sogar bei 39 bis 57 Prozent. Und durch den weiteren Zubau von Windkraft und Photovoltaik werden sich die CO\u2082-Kennwerte f\u00fcr den Strom weiter verbessern, so dass die CO2<\/sub>-Emissionen weiter sinken werden. Infolgedessen sind selbst bei einem pessimistischen \u00d6kostromausbauszenario mittelfristig Einsparungen von mehr als 50 Prozent zu erwarten.<\/p>\n\n\n\n Das Fraunhofer ISE konnte 41 W\u00e4rmepumpen mit gleichem Auswertzeitraum und einheitlicher Bilanzgrenze auswerten. F\u00fcr den Zeitraum Juli 2018 bis Juni 2019 hat das Institut 29 Au\u00dfenluft-W\u00e4rmepumpen zur Raumheizung und Trinkwassererw\u00e4rmung analysiert. Die Anlagen erreichten Jahresarbeitszahlen (JAZ) von 2,5 bis 3,8. Der Mittelwert lag bei 3,1. Zwei Ausrei\u00dfer mit besonders guten JAZ wurden bei der Berechnung nicht ber\u00fccksichtigt. Bei den zw\u00f6lf Erdreich-W\u00e4rmepumpen ermittelten die Forscherinnen und Forscher JAZ zwischen 3,3 und 4,7 bei einem Mittelwert von 4,1. Bei den Erdw\u00e4rmepumpen wurde ein negativer Ausrei\u00dfer nicht ber\u00fccksichtigt.<\/p>\n\n\n\n Die maximal zur Raumheizung erforderlichen Vorlauftemperaturen lagen f\u00fcr die 27 Au\u00dfenluft-W\u00e4rmepumpen im Mittel bei knapp 44 Grad Celsius, bei den elf Erdreich-W\u00e4rmepumpen waren es etwas \u00fcber 45 Grad Celsius (jeweils ohne Ausrei\u00dfer). \u00bbIm Bestandsgeb\u00e4udebereich werden oft die erforderlichen Heizkreistemperaturen im Normauslegungspunkt diskutiert, also die Heizkreistemperaturen bei sehr geringen Au\u00dfentemperaturen um minus zw\u00f6lf bis minus 16 Grad Celsius\u00ab, so Miara. So bitterkalte Tage treten jedoch nur \u00e4u\u00dferst selten auf. \u00bbAusschlaggebend f\u00fcr die Effizienz sind daher vor allem die erforderlichen Temperaturen, wenn am meisten geheizt wird, also bei Temperaturen knapp \u00fcber null Grad Celsius\u00ab, erkl\u00e4rt der W\u00e4rmepumpen-Experte. \u00bb Die seltenen Extreme fallen daher in der Jahresbilanz kaum ins Gewicht.\u00ab<\/p>\n\n\n\n Die Energieverbr\u00e4uche der Elektroheizst\u00e4be, die bei besonders kalten Temperaturen die W\u00e4rmepumpe unterst\u00fctzen, spielen bei den vermessenen Anlagen eine untergeordnete Rolle. Bezogen auf alle mit Elektroheizstab ausgestatteten Au\u00dfenluft-W\u00e4rmepumpen (24 von 29) betrug der Anteil der Heizstabsarbeit 1,9 Prozent. Ein relevanter Heizstabbetrieb wurde lediglich infolge falscher Parametrierung, bei Defekten oder infolge von Legionellenvermeidung gemessen. Bei den Erdreich-W\u00e4rmepumpen nahmen nur zwei von zw\u00f6lf Anlagen die Heizst\u00e4be \u00fcberhaupt in Betrieb.<\/p>\n\n\n\n Nichtsdestotrotz: Die Nutzung von W\u00e4rmepumpen im Geb\u00e4udebestand ist kein Selbstl\u00e4ufer. \u00bbEin erfolgreicher Betrieb h\u00e4ngt nicht nur von der Qualit\u00e4t und Effizienz der W\u00e4rmepumpe ab, sondern vor allem auch von \u00e4u\u00dferen Faktoren\u00ab, betont Miara. \u00bbDazu geh\u00f6rt vor allem das energetische Niveau des Geb\u00e4udes und das installierte W\u00e4rme\u00fcbergabesystem.\u00ab Das Alter des Geb\u00e4udes ist nach den im Projekt erhobenen Daten nicht relevant. Auch ein Umstieg auf Fl\u00e4chenheizsysteme ist nicht zwangsl\u00e4ufig erforderlich, da die Ergebnisse zeigen, dass auch Heizk\u00f6rper mit vergleichsweise geringen Temperaturen betrieben wurden. Auf dem Markt werden inzwischen Heizk\u00f6rper angeboten, die bei gleichem Platzbedarf wesentlich geringere Heizkreistemperaturen ben\u00f6tigen. \u00bbDer Gesamterfolg h\u00e4ngt von einer guten Planung und sorgf\u00e4ltigen Installation ab\u00ab, res\u00fcmiert Miara. Heizungsinstallateuren und Planern komme daher eine zentrale Rolle zu, so der Forscher.<\/p>\n\n\n\n Die im Projekt untersuchten H\u00e4user sind zwischen 15 und 170 Jahre alt. Die vor der ersten W\u00e4rmeschutzverordnung 1979 errichteten Geb\u00e4ude wurden in unterschiedlichem Ausma\u00df saniert, w\u00e4hrend die eher seltenen Sanierungsma\u00dfnahmen bei den j\u00fcngeren Geb\u00e4uden kaum Einfluss auf die energetische Qualit\u00e4t der Geb\u00e4udeh\u00fclle hatten. Der witterungsbereinigte spezifische Heizw\u00e4rmeverbrauch aller Geb\u00e4ude reicht von 50 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr (kWh\/m\u00b2*a) bis 250 kWh\/m\u00b2*a.<\/p>\n\n\n\n Das Fraunhofer ISE untersuchte in dem Projekt auch die Einbindung elektrischer W\u00e4rmepumpen in ein intelligentes Stromnetz. Im Fokus standen die Funktionalit\u00e4ten des SG-Ready-Labels, das Smart-Grid-f\u00e4hige W\u00e4rmepumpen kennzeichnet. Simulationsrechnungen haben die Zweckm\u00e4\u00dfigkeit der intelligenten Ansteuerung best\u00e4tigt und f\u00fcr eine Poolgr\u00f6\u00dfe ab 250 W\u00e4rmepumpen eine reproduzierbare Last\u00e4nderung nachgewiesen. Im Rahmen der Felduntersuchung von neun via SG-Ready angesteuerten W\u00e4rmepumpen konnten die technische Implementierung erprobt und die Einfl\u00fcsse der smarten Regelans\u00e4tze sowie der Eigenschaften der Anlagen auf die Lastverschiebung ermittelt werden.<\/p>\n\n\n\n Das Fraunhofer ISE untersucht seit dem Jahr 2000 W\u00e4rmepumpen. Im Jahr 2007 startete der erste von bislang f\u00fcnf umfangreichen Feldtests. Partner des Fraunhofer ISE im Projekt \u00bbWPsmart im Bestand\u00ab waren die W\u00e4rmepumpenhersteller ait-deutschland, Bosch Thermotechnik, Glen Dimplex, Heliotherm, Weishaupt, Stiebel Eltron, Vaillant und Viessmann sowie die Energieversorger Elektrizit\u00e4tswerke Mittelbaden, die Lechwerke und die Stadtwerke Stuttgart. Das Bundesministerium f\u00fcr Wirtschaft und Energie f\u00f6rderte das Vorhaben finanziell (FKZ: 03ET1272A).<\/p>\n\n\n\n Von 2020 bis 2022 wird das Institut noch einmal drei weitere Jahre W\u00e4rmepumpen-Know-how sammeln: Anfang des Jahres startete das neu Forschungsprojekt \u00bbWP-Qualit\u00e4tssicherung im Bestand\u00ab. Unter der Leitung des Fraunhofer ISE findet mit vielen Partnern eine Feldmessung mit bis zu 100 Elektro-W\u00e4rmepumpen im Einfamilienhausbestand statt. Im Mittelpunkt steht die Qualit\u00e4tssicherung f\u00fcr einen effizienten W\u00e4rmepumpenbetrieb. Interessierte Hauseigent\u00fcmer k\u00f6nnen sich hier bis Ende September 2020 registrieren<\/a>. Gesucht werden Geb\u00e4ude, die vor 1995 errichtet wurden.<\/p>\n\n\n\nJahresarbeitszahlen bis 4,7, Heizkreistemperaturen geringer als erwartet<\/h5>\n\n\n\n
Elektroheizst\u00e4be waren selten in Betrieb<\/h5>\n\n\n\n
Individuelle Bedingungen sind entscheidend, nicht das Alter der Geb\u00e4ude<\/h5>\n\n\n\n
Auch die Einbindung in intelligente Netze untersucht<\/h5>\n\n\n\n
Monitoring-Projekte am Fraunhofer ISE<\/h5>\n\n\n\n
Neues Monitoring-Projekt angelaufen \u2013 Beteiligung noch m\u00f6glich<\/h5>\n\n\n\n
Quelle<\/h5>\r\n\n\n\n