Hat man sich für eine umweltfreundliche Wärmepumpe entschieden, dann sind die richtige Größe und Auslegung der entscheidende Schritt für den späteren wirtschaftlichen Betrieb. Wird die Wärmepumpe nämlich zu groß ausgelegt, dann arbeitet sie unwirtschaftlich und der Stromverbrauch ist unnötig hoch. Wird eine zu kleine Wärmepumpe gewählt, dann kann sie nicht die notwendige Wärme erzeugen und das Haus wird nicht warm genug.
Das Wichtigste in Kürze
- Nur eine passend ausgelegte Wärmepumpe arbeitet wirtschaftlich – zu groß führt zu teurem Takten, zu klein zu fehlender Wärme an kalten Tagen.
- Grundlage ist die Heizlast nach Norm; dazu kommen Warmwasserbedarf, Betriebsweise und gegebenenfalls Speicher- oder Hydraulikkonzept.
- Die genaue Dimensionierung gehört in die Hand des Fachbetriebs – Faustformeln liefern nur einen ersten Anhaltspunkt.
Eine erste Einschätzung ohne Norm-Berechnung liefern die Orientierungswerte nach Wohnfläche.
Notwendige Schritte zur richtigen Auslegung einer Wärmepumpe
Die richtige Auslegung der Wärmepumpe hängt von verschiedenen Faktoren ab, die berücksichtigt werden müssen.
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1. Heizlast des Gebäudes berechnen
Um die richtige Wärmepumpe zu finden, muss die sogenannte Heizlast des Gebäudes bzw. der Wohnung bekannt sein. Die Heizlast berechnen Experten nach DIN EN 12831. Die Heizlast gibt in Kilowatt (kW) an, über welche Leistung die Wärmepumpe (oder eine andere Heizung) verfügen muss, damit der Wärmebedarf des Gebäudes gedeckt werden kann. Die Heizlastberechnung ist Experten vorbehalten, es gehen hier verschiedene Faktoren ein wie die Wärmeverluste, die durch die Gebäudehülle oder durch Lüften entweichen, aber auch die sogenannte Norm-Außentemperatur und weitere.
Für eine fachgerechte Dimensionierung wird die Raum- und Gebäudeheizlast nach DIN EN 12831-1/DIN TS 12831-1 ermittelt; das gilt nicht nur für Neubauten, sondern auch für die Planung im Bestand. In bestehenden Gebäuden lässt sich die Heizlast überschlägig aus den bisherigen Verbräuchen von Öl oder Gas abschätzen. Dazu zieht man den durchschnittlichen Verbrauch der letzten drei bis fünf Jahre heran, rechnet ihn über den Jahresnutzungsgrad in die tatsächlich genutzte Wärmemenge um und teilt diese durch die jährlichen Vollbenutzungsstunden – für Wohngebäude grob 1.800 bis 2.100 Stunden. So ergibt sich die Heizlast in Kilowatt. Diese Verbrauchsmethode ist allerdings nur eine grobe Plausibilitätsprüfung: Für BEG-geförderte Anlagen und den hydraulischen Abgleich nach Verfahren B ist eine Heizlastermittlung nach DIN EN/TS 12831 erforderlich; insbesondere die raumweise Berechnung lässt sich durch Verbrauchswerte allein nicht ersetzen. Da auch der Jahresnutzungsgrad abhängig ist von vielen Faktoren, ist er auch schwierig zu berechnen. Ungefähre Werte liegen bei einfachen Öl- und Holzheizungen zwischen 60 und 70 %, bei Holzvergaser- und Hackschnitzelheizungen bei 70 bis 80 % und bei modernen Gasbrennwertthermen bei 90 bis 98 %. Darüber hinaus existieren aber auch Richtwerte für den Wärmebedarf pro Quadratmeter je nach Gebäudeart, anhand derer die notwendige Größe der Wärmepumpe ermittelt werden kann.
| Art des Gebäudes | Heizlast je m² Wohnfläche (kW/m²) |
|---|---|
| ungedämmter Altbau | 0,09 – 0,13 |
| Altbau mit Dämmung | 0,06 – 0,07 |
| KfW-Effizienzhaus 55 | 0,05 |
| Passivhaus | ≤ 0,010 |
2. Warmwasserbedarf berücksichtigen
Außer der Heizlast wird in Gebäuden ja für die Erwärmung des Brauchwassers weitere Energie benötigt. Diese muss für die Dimensionierung der Wärmepumpe auch berücksichtigt werden. Der Bedarf hierfür kann entweder nach der DIN EN 12831-3 herangezogen werden oder man berechnet überschlägig zwischen 0,2 und 0,3 kW pro Person. Dieser Wert muss zur Heizlast addiert werden.
3. Netzorientierte Steuerung nach § 14a EnWG berücksichtigen
Wer eine neue Wärmepumpe mit mehr als 4,2 Kilowatt elektrischer Netzanschlussleistung einbaut, nimmt seit dem 1. Januar 2024 an der netzorientierten Steuerung nach § 14a Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) teil und erhält im Gegenzug reduzierte Netzentgelte. Anders als bei den früheren starren Sperrzeiten wird die Wärmepumpe dabei nicht mehr komplett abgeschaltet: Der Netzbetreiber darf den Strombezug nur bei drohender Netzüberlastung vorübergehend drosseln, eine Mindestleistung von 4,2 Kilowatt bleibt jederzeit verfügbar. Für die Auslegung bedeutet das, dass keine großen Leistungsreserven mehr allein wegen Abschaltzeiten eingeplant werden müssen. Ein Pufferspeicher hilft aber weiterhin, kurze Drosselungen komfortabel zu überbrücken. Für ältere Wärmepumpen, die vor 2024 mit einem Sperrzeiten-Tarif installiert wurden, gilt eine Übergangsregelung bis zum 31. Dezember 2028.
4. Betriebsweise der Wärmepumpe definieren
Wärmepumpen können in verschiedenen Modi betrieben werden: Monovalent oder bivalent sowie monoenergetisch. Die monovalente Betriebsweise bedeutet, dass die Wärmepumpe allein für die Wärmeerzeugung und auch die Warmwassererwärmung eingesetzt wird. Bei einem bivalenten Betrieb wird die Wärmepumpe dagegen von einem weiteren Wärmeerzeuger unterstützt. Das kann neben einer Gasbrennwerttherme auch ein Pelletofen sein.
Eine besondere bivalente Betriebsweise ist der monoenergetische Betrieb. Dabei wird ein elektrischer Zusatzheizer wie etwa ein Heizstab genutzt, um bei sehr hohem Bedarf die Wärmepumpe zu unterstützen.
Im bivalenten Betrieb ist es für die Wirtschaftlichkeit wichtig, den richtigen Bivalenzpunkt zu definieren, also den Punkt, wann die Regelung die Unterstützung durch Gas, Holz oder den elektrischen Zuheizer einschaltet. Der Bivalenzpunkt ergibt sich aus Gebäudeheizlast, Leistungskennlinie der Wärmepumpe, Norm-Außentemperatur und gewählter Betriebsstrategie; ein pauschaler Wert wie -5 °C ist deshalb nur ein grober Anhaltspunkt. Die richtige Berücksichtigung und Einstellung sollte ein Fachbetrieb übernehmen.
5. Größe der Wärmepumpe bestimmen
Sind die oben genannten Faktoren berechnet und bekannt, dann kann die richtige Größe der Wärmepumpe bestimmt werden. Das ist umso wichtiger, als nur die richtig ausgelegte Wärmepumpe wirtschaftlich arbeitet.
Als grobe Faustformel multipliziert man die spezifische Heizlast aus der Tabelle oben mit der beheizten Wohnfläche und addiert den Zuschlag für die Warmwasserbereitung. Das ergibt einen ersten Anhaltspunkt für die nötige Heizleistung – die genaue Größe sollte der Fachbetrieb aber immer aus der raumweisen Heizlastberechnung ableiten.
Beispiel: Heizleistung überschlagen
Was passiert bei zu großer Wärmepumpe
Eine zu groß dimensionierte Wärmepumpe hat mehrere Nachteile. So ist sie zunächst in der Anschaffung teurer als eine kleinere Wärmepumpe. Ist die Wärmepumpe zu groß, so würde sie bei höheren Außentemperaturen sich zu oft ein- und ausschalten. Dieses sogenannte Takten ist sehr ineffizient. Aber nicht nur die Wärmepumpe selbst, sondern auch der Kühlkreislauf der Wärmepumpe leidet unter der Taktung.
Was passiert bei zu kleiner Wärmepumpe
Ist die Wärmepumpe zu klein gewählt, kann sie die benötigte Leistung nicht dauerhaft erbringen und es für die Bewohner zu großen Einbußen im Komfort kommen. So kann bei sehr kalten Außentemperaturen die Wärmepumpe nicht genügend Wärme zur Verfügung stellen.
Daran erkennen Sie eine saubere Auslegung
Fazit
Die Auslegung und Dimensionierung der Wärmepumpe ist für einen effizienten Betrieb entscheidend. Bei der Auslegung müssen viele Faktoren berücksichtigt werden. In erster Linie ist die Heizlast des jeweiligen Gebäudes entscheidend. Diese wiederum hängt vom Baujahr, der Dämmung, der Größe des Hauses, der geografischen Lage, Fensterfläche und vielem mehr ab. Aber auch der Betrieb der Wärmepumpe – ob mono- oder bivalent – spielt eine Rolle. Berücksichtigt werden sollte auch, ob die Wärmepumpe mit einer Fotovoltaikanlage kombiniert ist. Es wird dringend empfohlen, die richtige Auslegung dem Fachbetrieb zu überlassen.
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