Von der Planung bis zum Feintuning von Wärmepumpen ▪ Um die Wärmepumpe und ihre Effizienz bzw. ihren Energieverbrauch ranken sich viele Mythen. Kern des Problems ist häufig die Unkenntnis darüber, was die entsprechenden Kennwerte aussagen und welche Einflussfaktoren zu beachten sind. Im ersten Teil dieser Serie wurden Abweichungen zwischen gemessenen und vorab berechneten Jahresarbeitszahlen untersucht. Anschließend wurden in Teil 2 die Verbrauchswerte des ersetzten Gaskessels mit denen der neuen Wärmepumpe verglichen. Dieser letzte Teil vermittelt wichtige Praxistipps rund um die Frage, was bei einer Luft/Wasser-Wärmepumpe anders gemacht werden muss als beim klassischen Kessel. → Matthias Wagnitz

Prinzipiell erfolgen die Planung und Auslegung einer Wärmepumpe nicht gänzlich anders als die eines Kessels. Allerdings gibt es im Detail dann deutliche Änderungen: Viele kleine und scheinbar unwichtige Randbedingungen müssen beachtet werden, damit keine Investitionsruine entsteht. Es handelt sich dabei um vollkommen logische Punkte, die sich jedoch teilweise von der Kesselplanung und -montage unterscheiden und zunächst einmal richtig verstanden und dann umgesetzt bzw. eingeübt werden müssen.

Normalerweise bringt der Monteur für den Installationsprozess eigentlich schon fast alles mit, solange es nicht um den Einbau von Splitgeräten geht. Dazu wird meist ein Kälteschein benötigt. Andere Tätigkeiten, wie Erdsondenbohrung und -montage sowie Elektroarbeiten werden durch andere Fachfirmen erledigt. Solange es sich um Wärmepumpen in Monoblockbauweise handelt, bei der sich also die gesamte Kältetechnik in einem Aggregat befindet, benötigt der Monteur nur eine Produktschulung. Änderungen gibt es beim Planungsprozess, wobei hier der Meister gefragt ist, der sich bei Bedarf entsprechend fortbilden muss. Was ist erforderlich?

Grundsätzlich sollte der Fachmann einen hydraulischen Abgleich und eine Temperatur­optimierung bestehender Heizsysteme berechnen können. Denn aus Effizienzgründen muss eine Wärmepumpe mit möglichst geringen Vorlauftemperaturen betrieben werden. Sehr hilfreich ist dazu z. B. die Software „ZVPlan“ in Verbindung mit einer entsprechenden Schulung. Und in Verbindung mit großen Wasserinhalten (Pufferspeicher) bzw. bei der Verwendung von Heizstäben ist eine Schulung zum Thema „Wasserbeschaffenheit“ ratsam. Für den Anfang reichen notfalls entsprechende Herstelleranweisungen aus.

Darauf baut dann die eigentliche Wärmepumpenschulung auf, die z. B. vom Berufsförderungswerk SHK angeboten wird. Teil 1 umfasst alle Grundlagen und Luft/Wasser-­Wärmepumpen (ohne Splitgeräte). Inklusive Produktschulung sind dazu etwa drei Tage erforderlich. In Teil 2 kommen weitere Wärmequellen hinzu und das ist dann eher eine Sache für den erfahrenen Planer. Der Kälteschein wird übrigens nur für die Montage von Splitgeräten benötigt und eventuell später für die Wartung. KNX und weitere Standards sind Bestandteil des Themenbereichs Energiemanagement, der sich ebenfalls eher an Fortgeschrittene richtet.

Unterm Strich bedeutet dies einen gewissen Aufwand. Doch mit Blick auf die erwartete zentrale Marktbedeutung von Elektro-­Wärmepumpen ist dies gut investierte Zeit.

Je nachdem, wie routiniert der Planungsprozess läuft und wie umfassend alle notwendigen Unterlagen vorliegen, sind für die Planung etwa vier bis acht Stunden einzuplanen. Auch hier gilt: Das ist gut investierte Zeit und erspart viel Ärger. Nachfolgend eine Auswahl von Aspekten, worauf bei Luft/Wasser-Wärmepumpen besonders zu achten ist. Generell sind die ausführlichen Planungsanleitungen der Hersteller zu beachten.

„Je nachdem, wie routiniert der Planungsprozess läuft und wie umfassend alle notwendigen Unterlagen vorliegen, sind für die Planung etwa vier bis acht Stunden einzuplanen.“

Im ehemaligen Heizraum werden erst einmal das Innenteil mit Pumpe und Regelung und bei zentraler Warmwasserbereitung ein entsprechender Speicher benötigt. Beides gibt es mit einem gewissen Aufpreis auch als raumsparende Turmlösung, wie sie auch bei Brennwertgeräten bekannt ist.

„Aufgrund der großen  Wassermenge und der Verwendung von Heizstäben sollte dringend auf die Wasserbeschaffenheit des Heizungswassers geachtet werden.“

Aufgrund der großen Wassermenge und der Verwendung von Heizstäben sollte dringend auf die Wasserbeschaffenheit des Heizungswassers geachtet werden. Das Wasser muss klar und frei von sedimentierenden Bestandteilen sein. Die Grenzwerte für Härte, Leitfähigkeit und pH der VDI 2035 (bzw. die Herstelleranleitung) sind einzuhalten. Im Rahmen der Planung muss außerdem klar entschieden werden, ob z. B. ein Schmutzabscheider benötigt wird oder ob das alte Wasser verwendet werden kann. Das ist im Prinzip nichts Neues, hat aber auch bei Brennwertgeräten vielerorts schon zu Gewährleistungsproblemen geführt.

Bei der Inbetriebnahme stellt der Monteur selbstredend alle berechneten Werte, auch für den hydraulischen Abgleich, sowie die für das Gebäude ermittelte Heizkurve ein. Tipp: Alle Einstellwerte und die Wasserbeschaffenheit schriftlich dokumentieren. Der Fachbetrieb sichert sich damit auch gegen eventuelle Schuldzuweisungen ab, falls später während des Betriebs Probleme auftreten, weil der Kunde die Einstellungen verändert hat.

Bei der Programmierung der Regelung ist Vorsicht geboten. Die Grundeinstellungen mit Blick auf die Art des Wärmeerzeugers, auf die Anzahl der Heizkreise etc. erfolgen wie vom Hersteller vorgesehen. Zu beachten ist, dass es im Vergleich zu Öl-/Gas-Wärmeerzeugern auch abweichende Einstellungen gibt. Das liegt daran, dass Wärmepumpen zum einen normalerweise deutlich geringere Leistungen haben als Kessel. Aufgrund dessen dauern Anheizvorgänge z. B. nach nächtlichen Absenkphasen länger als gewohnt. Insofern bietet es sich an, z. B. den morgendlichen Anheizvorgang zeitlich vorzuverlegen.

Zum anderen sind EVU-Sperrzeiten zu beachten, wodurch dem Haus über den Tag hinweg weniger Wärme zugeführt wird als erforderlich. Rechnerisch wird dies durch einen Aufschlag auf die Heizlast berücksichtigt. Dennoch kann es im Einzelfall zu etwas kühleren Räumen kommen. Sinnvoll ist in vielen Fällen eine Verkürzung der Nachtabsenkung, damit die Summe aus Sperrzeiten und Absenkung nicht zu groß wird.

Die Sperrzeiten sind in der Regel für den Nutzer nicht dramatisch. Doch Vorsicht: Unangenehm kann es werden, falls die Wärmepumpe direkt nach der Sperrzeit erst einmal den abgekühlten Warmwasserspeicher aufheizt. Denn die Warmwasserbereitung dauert deutlich länger als in Verbindung mit Öl-/Gas-Wärmerzeugern. Zum einen, weil die Trinkwasserspeicher größer dimensioniert sind und zum anderen die Nennheizleistung auch im Verhältnis zur Nennlast aus Effizienzgründen mit reduzierter Leistung erfolgt. Hier bietet es sich an, die Regelung so einzustellen, dass die Warmwasserbereitung unmittelbar nach einer Sperrzeit für eine Stunde pausiert, um zuerst das Gebäude wieder anzuheizen.

Bild: Milan - stock.adobe.com

Anders als bisher beim Kessel sollte die Effizienz einer Wärmepumpe regelmäßig überprüft werden. Dazu gehört das Ermitteln der Jahresarbeitszahl aus der Regelung. Die Einflüsse auf die gemessene Jahresarbeitszahl und deren Aussagekraft wurden bereits in den vorangegangenen Artikeln dieser Serie ausführlich erläutert. Trotz allem eignet sie sich als Kontrollwert dahingehend, ob die Wärmepumpe dauerhaft effizient arbeitet. Eventuelle Fehleinstellungen durch den Kunden im Betrieb lassen sich so ebenfalls aufdecken.

Was kann man machen, um die gesamte Anlage besonders sparsam zu betreiben? Nachfolgend einige Feintuning-Beispiele.

Die Zirkulationsleitung ist der unerkannte Energiefresser im Haus. Selbst bei Leitungen mit 100 % Dämmung liegt im Einfamilienhaus der laufende Meter Warmwasserleitung und Zirkulation (betrachtet im Doppelpack) bei ca. 10 W/m. Das hört sich nach wenig an. Im schlimmsten Fall (24 Stunden Betrieb) läuft die Zirkulation über 8000 Stunden im Jahr. In unserem Beispielhaus mit ca. 18 m Leistungslänge ergeben sich jährlich maximal 1440 kWh Verlustwärme, was umgerechnet 436 kWh Strom entspricht. Einsparungen ergeben sich durch eine Reduzierung der Laufzeit (unter Beachtung der Hygiene).

Es geht noch mehr. In unserem Beispiel wird noch ein Bad im Erdgeschoss saniert und dabei werden ungefähr 10 m Zirkulationsleitung im Keller ersatzlos entfernt. Außerdem werden 6 m Rohr im Keller durch einen kleineren Durchmesser ersetzt. Die restliche Leitung ist nicht zugänglich und verbleibt. Dass so ein Umbau ohne Komforteinbuße möglich ist, wird an den Ausstoßzeiten, bis warmes Wasser kommt, ersichtlich. Die Kontrollberechnung mit ZVPlan ist in wenigen Minuten erledigt. In Summe dürften sich die Verluste auf etwa 120 kWh Strom reduzieren lassen.

Jede Berechnung ist am Ende eine mehr oder minder gute Annäherung an die Realität. Eventuell ergibt sich ein gewisser Spielraum, der sich nachträglich nutzen lässt. Eine Möglichkeit ist die Wohnraum-Temperaturaufschaltung auf die Heizkurve. Alternativ könnte die Heizkurve von Anfang an etwas knapper eingestellt und bei zu niedrigen Innentemperaturen im Nachgang etwas angehoben werden. Das erfordert jedoch einen Nutzer, der bereit ist, im ersten Jahr auch etwas zu niedrige Temperaturen zu akzeptieren, bis es richtig läuft. Ein Fernwartungszugang vereinfacht dabei den Einstell- und Optimierungsprozess.

Was tun mit dem Schornstein, der nach der Demontage des alten Kessels nicht mehr benötigt wird? Eventuell lässt sich ein Kaminofen anschließen. Oder der Schornstein wird als Schacht für einen Photovoltaikstrang oder einen separaten Kühlkreis genutzt. Vielleicht passt auch eine Lüftungsleitung hinein. Oder der Schornstein wird zurückgebaut, um das Gebäude dichter zu machen – hier sind der Fantasie keine Grenzen gesetzt.

„Tipp: Alle Einstellwerte und die Wasserbeschaffenheit schriftlich dokumentieren.“

Diese Beitragsserie ersetzt keine Schulung. Sie zeigt jedoch, dass Planung, Installation und Betrieb einer Wärmepumpe gar nicht so dramatisch anders sind als in Verbindung mit einem Öl-/Gas-Wärmeerzeuger. Generell ist jedoch mehr Sorgfalt erforderlich. Denn werden bestimmte Punkte nicht (richtig) beachtet, kann das hinterher zu teuren und unangenehmen Fehlern und Problemen führen. Mit zunehmender Installationserfahrung sieht der Fachhandwerker diese und weitere neuralgische Punkte später sofort. Die Sicherheit und Erfahrung wachsen also mit jeder Wärmepumpeninstallation, was auch der Umwelt nutzt. Und der zusätzliche Umsatz für den Betrieb ist ebenfalls nicht schlecht. Wenn man sich die einzelnen Punkte ansieht, wirkt das erst einmal abschreckend. Mit etwas Erfahrung kürzen sich viele Wege aber ab. So wie man heute schon intuitiv den Kessel nicht 5 m vom Schornstein positionieren würde, wird man mit etwas Übung zum Beispiel Mindestabstände aus Schallschutzgründen vorab richtig einschätzen können.

Um die Wärmepumpe und ihren Verbrauch ranken sich Mythen. Das sorgt für Unruhe bei Handwerk und Kundschaft. Kern des Problems ist häufig die Unkenntnis, wie man mit Kennzahlen wie der Jahresarbeitszahl umgehen muss. Eine dreiteilige Artikelserie der SBZ schaut an diesem Punkt einmal genau hin.

In Teil 1 dieser Artikelserie werden Abweichungen zwischen gemessenen und vorab ­berechneten Jahresarbeitszahlen untersucht. → SBZ 11-2022

In Teil 2 werden die Verbrauchszahlen des ersetzten Gaskessels mit den Verbräuchen der Wärmepumpe verglichen. → SBZ 14-2022

Teil 3 bietet Praxistipps: Was muss bei einer Wärmepumpe anders ­gemacht werden als bei einem Kessel? → SBZ 16/17-2022

Wärmepumpenschulung: Der ZVSHK bietet über sein Berufsförderungswerk Schulungen zum Thema Wärmepumpe an.

Nähere Informationen unter www.berufsfoerderungswerk.org.

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