Kann man unsanierte Altbauten mit einer Wärmepumpe beheizen?

Wenn die Wärmepumpe und das Wärmeverteilsystem (Fußbodenheizung, Heizkörper) groß genug ausgeführt sind sowie die Wärmequelle (Grundwasser, Erdwärme, Außenluft) ausreichend zur Verfügung steht, kann grundsätzlich jedes Haus mit einer Wärmepumpe beheizt werden. Bei einem unsanierten Haus kann im ungünstigsten Fall der nötige Temperaturhub, also die Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und dem Heizungswasser, so groß sein, dass die produzierte Wärme weitgehend vom eingesetzten elektrischen Strom kommt und nicht aus der Umwelt. Dann wird das Haus zwar warm, aber die Beheizung ist sehr teuer (Investitionskosten und Betriebskosten). 

Zudem besteht der höchste Heizbedarf – und damit ein erhöhter Stromaufwand für die Wärmepumpe – vor allem in den besonders kalten und dunklen Phasen im Winter. In diesen Zeiten liefern PV-Anlagen verhältnismäßig wenig Strom. Auch Windenergieanlagen produzieren an kalten Tagen mit Hochdruckwetterlagen – d. h. keinen oder geringen Windgeschwindigkeiten – relativ wenig Strom. In diesen Phasen kommt in Deutschland praktisch jede zusätzlich für Wärmepumpen benötigte Kilowattstunde Strom aus der Stromproduktion mit fossilen Energien.

Folgende Erfolgsfaktoren begünstigen eine kostengünstige und umweltverträgliche Gebäudebeheizung mit Wärmepumpen.

• Je niedriger der nötige Temperaturhub, umso größer ist die Leistungszahl (COP = Verhältnis zwischen dem eingesetzten Strom und der gewonnenen Wärme, Erläuterung s. letzte Seite), also die Effizienz der Wärmepumpe. Im Idealfall muss die Temperatur von 8 °C Grundwasser auf 28 °C Heizungswasser angehoben werden. Dann ist die Leistungszahl 5 bis 7, aus einer Kilowattstunde Strom gewinnt man so 5 bis 7 kWh Wärme. Wenn im anderen Extremfall eine Luftwärmepumpe das Temperaturniveau von - 16 °C Außentemperatur auf + 70 °C anheben muss, kann die Leistungszahl je nach Qualität der Wärmepumpe unter 2 sein kann. Die Wärme kommt dann überwiegend aus dem eingesetzten Strom.
• Ein Flächenheizsystem (Fußboden-, Wand- oder Deckenheizung) oder zumindest Niedertemperaturheizkörper ermöglichen eine gute Wärmeabgabe an das Gebäude auch bei niedrigen Heizwassertemperaturen. Heizkörperlüfter können zusätzlich die Wärmeabgabe der Heizkörper erhöhen und eine niedrigere Vorlauftemperatur ermöglichen.
• Eine hohe Energieeffizienz des Gebäudes ermöglicht, dass wenig Wärme durch die Gebäudehülle verloren geht. Je effizienter das Gebäude, desto niedriger die erforderliche Temperatur des Heizmediums.

Analoges gilt für die Warmwasserbereitung. Eine energiesparende und trotzdem hygienische Warmwasserversorgung ist möglich, wenn die Wärme in einem gut gedämmten Pufferspeicher bei z. B. 50 °C gespeichert und über eine Frischwasserstation (Wärmetauscher) dem Trinkwasser (ohne Zirkulationsleitung) immer frisch zugeführt wird.

• Kostengünstiger Strom für Wärmepumpen wird künftig insbesondere von erneuerbaren Energiequellen kommen müssen, im Winter vor allem von Windenergieanlagen. Deren Stromproduktion sowie die Auslastung von Stromleitungen unterliegen aber starken Schwankungen. 
  Um künftig Angebot und Nachfrage von Strom zusammenzubringen, wird es sich voraussichtlich wirtschaftlich lohnen, für Wärmepumpen auf flexible bzw. stark unterschiedliche Stromtarife zurückzugreifen. Gerade in kalten Phasen ohne Sonne und Wind, wenn die Stromnachfrage groß ist, werden die Strompreise eher hoch sein.
• Für einen kostengünstigen und systemverträglichen Einsatz von Wärmepumpen wird es daher darauf ankommen, Strom dann zu beziehen, wenn ein großes Stromangebot aus erneuerbaren Energien vorliegt, um die Wärme speichern zu können. Der kostengünstigste Speicher ist in der Regel das Gebäude selbst. Massivgebäude haben hier meist einen Vorteil gegen über Leicht- oder Holzbauten. Mögliche Speicherformen sind die Betondecken oder ein Plattenfundament (Betonkernaktivierung v. a. bei Neubauten), die Wände (Aktivierung auch im Sanierungsfall möglich oder der Estrich von Fußbodenheizungen). Auch große Pufferspeicher (auf Wasserbasis) erhöhen die Flexibilität.
• Ein (auch nachträglich) gut gedämmtes Gebäude – am besten mit Komfortlüftung und Wärmerückgewinnung – hält die Wärme im Haus und kühlt viel langsamer aus. Dadurch kann in Stromengpasszeiten der Betrieb der Wärmepumpe ohne Komfortverlust viel länger begrenzt oder unterbrochen werden.
• Eine intelligente Steuerungstechnik in Kombination mit einem intelligenten Stromnetz und flexiblen Stromtarifen ermöglicht es künftig, die Wärmepumpe gezielt in Zeiten niedriger Strompreise laufen zu lassen.

• Nach einer aktuellen Untersuchung der Stiftung Warentest (10/2023) gibt es bei Wärmepumpen große Unterschiede hinsichtlich Qualität und Stromverbrauch. Es lohnt sich daher, beim Kauf auf Wärmepumpen zu achten, die vor allem bei niedrigen Temperaturen der Wärmequelle) trotzdem noch hohe Leistungszahlen (COP-Werte) aufweisen sowie eine Leistungsregelung besitzen.
• Luftwärmepumpen haben geringe Investitionskosten, dafür höhere Betriebskosten, vor allem bei niedrigen Außentemperaturen.
• Erdgekoppelte Wärmepumpen und Grundwasserwärmepumpensysteme haben wegen der höheren Effizienz deutlich niedrigere Betriebskosten, dafür höhere Investitionskosten. Hier gilt es, ggf. abzuwägen, ob man eher in hohe Gebäudeeffizienz und kostengünstigere Wärmepumpen investiert, oder bei eher ineffizienten Häusern in teurere Wärmepumpensysteme.
• Die oft als passende Kombination zu Wärmepumpen beworbene Photovoltaik hat im Winter ihr Erzeugungsminimum, wenn der Strombedarf für die Wärmepumpe am höchsten ist. Sie kann daher im Hochwinter (Dezember und Januar) i. d. R. nur einen kleinen Teil des Wärmepumpenstroms beitragen. Umgekehrt haben Windenergieanlagen im Winter ihr Erzeugungsmaximum und können Strom für den Betrieb der Wärmepumpen im Winter zur Verfügung stellen.
• Besonders bei Luftwärmepumpen im Außenbereich und dichter Bebauung sollte beim Neukauf auf Anlagen mit möglichst niedrigen Schallemissionen geachtet werden, um sich selbst, aber auch die Nachbarn vor unnötigem Lärm zu schützen.

Neue Wärmepumpen dürfen aktuell noch Kältemittel mit einem Treibhauspotential (GWP = global warming potential) von bis zu 2.500 enthalten, ab 2025 bis zu 750 (GWP von CO₂ = 1). Seit einigen Jahren kommt zunehmend Propan als umweltfreundliches Kältemittel zum Einsatz.

Veröffentlicht: 28.12.2023