Hochtemperatur-Wärmepumpe für Altbau: Kosten und Stromverbrauch
Hochtemperatur-Wärmepumpen stellen eine innovative Lösung dar, um auch in Gebäuden mit höheren Temperaturanforderungen nachhaltige Wärme zu erzeugen. Denn herkömmliche Wärmepumpen leisten hohe Vorlauftemperaturen nicht effizient. In diesem Ratgeber werfen wir einen genaueren Blick auf die Funktionsweise, den Verbrauch und die Preise von Hochleistungswärmepumpen und gehen dabei insbesondere auf die Rolle von Hochtemperatur-Wärmepumpen für Altbauten und Heizkörper ein.
Was ist eine Hochtemperatur-Wärmepumpe?
Wärmepumpen ermöglichen die umweltfreundliche Nutzung von erneuerbaren Energien in Ein- und Mehrfamilienhäusern. Die Hochtemperatur-Wärmepumpe ist speziell darauf ausgelegt, höhere Temperaturen zu erzeugen als herkömmliche Wärmepumpen. Dafür verwendet diese Wärmepumpen-Bauart spezielle technische Komponenten und Materialien, die für hohe Systemtemperaturen und stärkere Antriebe ausgelegt sind.
Konventionelle Wärmepumpen, beziehungsweise Niedertemperatur-Wärmepumpen, sind typischerweise für Heizsysteme mit Temperaturen bis etwa 50 °C ausgelegt, während Hochtemperatur-Wärmepumpen 80 °C Vorlauftemperatur oder höher erreichen. Dadurch ergeben sich vielseitige Einsatzmöglichkeiten. Hochleistungswärmepumpen werden oft in der Industrie oder im Gewerbe eingesetzt. Bestimmte industrielle Großwärmepumpen schaffen sogar Höchsttemperaturen von mehr als 100 °C.
Es ist ebenfalls möglich, eine Hochtemperatur-Wärmepumpe in Wohngebäuden für Heizzwecke zu verwenden. Insbesondere dann, wenn das vorhandene System hohe Vorlauftemperaturen für Heizkörper benötigt. Bei der Heizungsmodernisierung gewinnen Hochtemperatur-fähige Wärmepumpen für Altbauten heutzutage stärker an Relevanz.
Die Unterscheidung zwischen Mittel- und Hochtemperatur-Wärmepumpen ist nicht streng festgelegt und variiert je nach Kontext. Manche betrachten Wärmepumpen, die Temperaturen von 50 °C bis 80 °C erzeugen, als "Mitteltemperatur" und bezeichnen nur Wärmepumpen mit Temperaturen über 80 °C als "Hochtemperatur". Heutzutage sind mit dem Einsatz neuer Kältemittel allgemein höhere Vorlauftemperaturen möglich, als es früher mit Wärmepumpen der Fall war.
Wie funktioniert eine Hochtemperatur-Wärmepumpe?
Hochtemperatur-Wärmepumpen nutzen wie herkömmliche Wärmepumpen das Prinzip der Wärmeübertragung, indem sie die thermische Umweltenergie für die Raumheizung und das Warmwasser nutzbar machen und es auf das benötigte Temperaturniveau anheben. Dies geschieht durch den Einsatz von Kältemitteln und einem strombetriebenen Kreisprozess in der Wärmepumpe.
Jeder Wärmepumpentyp erschließt eine unterschiedliche Wärmequelle. Bei einer Hochtemperatur-Luftwärmepumpe dient die Umgebungsluft als Energiequelle, während eine Hochtemperatur-Erdwärmepumpe die in der Erdkruste gespeicherte Wärme anzapft.
Normalerweise liegt die physikalische Grenze für den Verdichtungsprozess des Kältemittels bei etwa 50–55 °C, damit eine klassische Wärmepumpe ein Gebäude effizient heizt. Hochleistungswärmepumpen steigern die Temperaturen im Heizungskreislauf auf ein besonders hohes Niveau, indem sie das Kältemittel in Wärmepumpen noch stärker komprimieren.
Das ist technisch umsetzbar, indem die Anlage mit einem zweistufigen Kreisprozess arbeitet. Zwar schaffen zweistufige Wärmepumpen nochmal deutlich höhere Verflüssigungstemperaturen, jedoch weisen die Anlagen physikalisch bedingt eine schlechtere Leistungszahl auf und sind technisch komplexer aufgebaut.
Heutzutage gibt es auch Propan-Wärmepumpen mit hohen Effizienzen, die aufgrund der thermodynamischen Eigenschaften des Kältemittels R290 mit nur einem Kältekreis eine hohe Vorlauftemperatur bis 70 °C leisten. Dadurch ist ein zweiter Kältekreis nicht mehr zwingend erforderlich.
Bei der Zweikreis-Hochtemperatur-Wärmepumpe finden zwei Kreisprozesse hintereinander statt: ein Niedertemperatur-Kreislauf und ein Hochtemperatur-Kreislauf. Sie sind voneinander getrennt, wobei der Verflüssiger der ersten Stufe der Verdampfer der zweiten Stufe ist.
Durch den Doppelkreislauf erzeugt das System mithilfe verschiedener Kältemittel unterschiedliche Temperaturen. Zuerst nimmt das Kältemittel die Wärmeenergie auf und verdampft dabei, woraufhin die Wärmepumpe dieses Gas verdichtet und anschließend wieder verflüssigt. Im zweiten Schritt wird ein Teil des heißen, flüssigen Kältemittels erneut komprimiert, um eine noch höhere Vorlauftemperatur für das Heizsystem zu erreichen.
Es existieren drei Typen der Hochleistungswärmepumpe: Hochtemperatur-Wärmepumpen mit Heißgas, mit CO2 und mit zweistufigem Kreisprozess. Eine Hochtemperatur-Wärmepumpe mit Dampferzeugung erzeugt nicht nur hohe Vorlauftemperaturen, sondern produziert auch Dampf. Diese Systeme sind oft in industriellen Prozessen zu finden. Darüber hinaus gibt es klassische Wärmepumpen mit einstufigem Kreislauf, die Hochtemperatur-fähig sind. Bosch führt eine solche Wärmepumpe im Sortiment, eine Zweikreis-Wärmepumpe wird nicht angeboten.
Ist eine Hochtemperatur-Wärmepumpe für Altbauten sinnvoll?
Ein sinnvolles Einsatzbeispiel stellt die Anwendung einer Hochtemperatur-Wärmepumpe im Altbau für ein Einfamilienhaus dar. Der Vorteil besteht darin, dass Sie Ihre alte Öl- oder Gasheizung einfach durch die umweltschonendere Hochleistungswärmepumpe ersetzen lassen – ohne Sanierungsmaßnahmen am Gebäude und den Heizflächen durchzuführen!
Ob der Einsatz einer Wärmepumpe im Altbau sinnvoll ist, hängt grundsätzlich von verschiedenen Faktoren ab. Dazu zählen zum Beispiel die Vorlauftemperatur im Altbau, die Isolierung des Gebäudes und das vorhandene Heizsystem.
Die Herausforderung dabei ist: Alte Häuser mit einem niedrigen Energiestandard benötigen meist eine höhere Vorlauftemperatur für das Wärmeverteilsystem, um den Heizwärmebedarf zu decken. Doch unter diesen Voraussetzungen erzeugt eine normale Wärmepumpe nicht effizient Heizenergie!
In diesem Fall lohnt sich für teilsanierte oder unsanierte Altbauten mit hoher Heizlast eine Hochtemperatur-Wärmepumpe, die in der Lage ist, mit einer besonders hohen Temperatur zu arbeiten.
Da Hochleistungswärmepumpen problemlos Vorlauftemperaturen um die 70 °C bis zu 85 °C liefern, ist eine Hochtemperatur-Wärmepumpe für Heizkörper ideal geeignet. Bereits vorhandene Rohrleitungen und veraltete Radiatoren-Heizkörper sind so weiterhin nutzbar.
Um die benötigte Wärme mit gewöhnlichen Heizkörpern im Haus zu verteilen, muss die Anlage fähig sein, das Heizungswasser stark zu erhitzen. Eine Fußbodenheizung benötigt hingegen keine Hochtemperatur und funktioniert hervorragend mit einer Niedertemperatur-Wärmepumpe.
Gerade im kritischen Grenzbereich, bei circa 55 °C Vorlauftemperatur, kann es Sinn ergeben, sich für eine Hochtemperatur-Wärmepumpe zu entscheiden. Um dies zu leisten, müsste eine normale Wärmepumpe häufig unter Volllast laufen und stark an Effizienz einbüßen. Viele Hersteller haben aber auch Hochtemperatur-fähige Modelle, die sogar bis zu 65 °C Vorlauftemperaturen schaffen.
Ob eine Hochtemperatur-Wärmepumpe für Ihren Altbau eine gute Wahl ist oder lieber doch eine herkömmliche Wärmepumpe, bewertet am besten eine Heizungsfachperson nach den spezifischen Gegebenheiten. Es ist ebenfalls ratsam, eine Energieberatung durchzuführen. Eine ausführliche Beratung zum Kauf einer Wärmepumpe erhalten Sie von unseren Bosch Fachbetrieben in Ihrer Region.
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Vor- und Nachteile der Hochtemperatur-Wärmepumpe
Vorteile
- Leistet besonders hohe Vorlauftemperaturen
- Reiner Heizungsaustausch im Altbau möglich
- Keine energetischen Sanierungsmaßnahmen erforderlich
- Vorhandene Heizkörper sind weiterhin nutzbar
Nachteile
- Höherer Stromverbrauch als konventionelle Wärmepumpen
- Effizienz geringer als bei normalen Wärmepumpen
- Anschaffungs- und Betriebskosten allgemein hoch
Bei welcher Vorlauftemperatur ist eine Wärmepumpe sinnvoll? Optimal für eine hohe Effizienz ist eine niedrige Vorlauftemperatur für Wärmepumpen von etwa 30 bis 35 °C. Viele bauen in Ihrem Haus daher Flächenheizungen wie eine Wand- oder Fußbodenheizung ein, die mit niedriger Systemtemperatur funktionieren. Doch normale Wärmepumpen arbeiten auch bei Vorlauftemperaturen bis maximal 50 °C effizient.
Bedenken Sie in Altbauten, dass der energetische Standard oft nicht besonders gut ist. Durch eine nachträgliche Dämmung und Sanierungsmaßnahmen lässt sich die Heizlast des Gebäudes senken und somit auch die Vorlauftemperatur niedriger einstellen. Unter gewissen Umständen lassen sich auch eine Wärmepumpe und Heizkörper kombinieren. Eine Möglichkeit besteht mit Niedertemperatur-Heizkörpern. Je größer die Heizfläche, desto besser die Wärmeverteilung.
Effizienz und Stromverbrauch einer Hochtemperatur-Wärmepumpe
Hochtemperatur-geeignete Systeme sind zwar darauf ausgelegt, hohe Vorlauftemperaturen zu erreichen, doch damit ergeben sich auch Nachteile. Eine Hochtemperatur-Wärmepumpe verbraucht mehr Strom als eine normale Wärmepumpe, was dazu führt, dass ihre Effizienz geringer ausfällt. Dennoch arbeiten Hochleistungswärmepumpen durch ihre spezielle Technik durchaus wirtschaftlich.
Grundsätzlich erzielen Wärmepumpen einen höheren Wirkungsgrad, je geringer der Temperaturhub ausfällt. Gemeint ist der Temperaturunterschied zwischen der Wärmequelle und der Vorlauftemperatur des Heizsystems. Ist die Ausgangstemperatur relativ niedrig und die Zieltemperatur hoch, muss das System mehr elektrische Energie aufwenden und es entstehen höhere Stromkosten.
Der COP einer Wärmepumpe gibt an, wie viel Wärmeleistung eine Wärmepumpe im Verhältnis zur aufgenommenen elektrischen Leistung erzeugt. Je höher der COP, desto höher die Effizienz der Wärmepumpe. Da Wärmepumpen für Hochtemperatur entsprechend mehr Leistung bringen müssen, um den großen Temperaturhub zu meistern, schneiden sie bei der Bewertung immer etwas schlechter ab als normale Wärmepumpen.
Im langfristigen Betrieb ist die Jahresarbeitszahl, genannt JAZ, maßgeblich dafür, wie viel Strom eine Hochtemperatur-Wärmepumpe tatsächlich verbraucht. Für gewöhnlich erreichen Hochleistungswärmepumpen Werte um die 2 bis 2,5, während normale Wärmepumpen durchschnittliche Werte von 3 bis 4 aufweisen.
Eine JAZ von 2 bedeutet etwa, dass die Hochtemperatur-Wärmepumpe nur 2 kWh Wärme mit 1 kWh elektrischer Energie bereitstellt. Der Stromverbrauch einer Wärmepumpe fällt bei einer Hochtemperatur-Wärmepumpe entsprechend höher aus als bei herkömmlichen Geräten. Das liegt mitunter daran, dass größere Kompressoren zum Einsatz kommen, die mehr Antriebsleistung benötigen.
Bedenken Sie, dass sich COP und JAZ je nach erschlossener Umweltquelle unterscheiden. Bei Erdwärmepumpen, auch genannt Sole-Wasser-Wärmepumpen, und Wasser-Wasser-Wärmepumpen herrschen konstante Temperaturen um die 10 °C im Erdboden oder im Grundwasser, wodurch sie ganzjährig besonders effizient arbeiten. Da die Außentemperatur der Luft schwankt, verbrauchen Luft-Wasser-Wärmepumpen an sehr kalten Tagen mehr Strom und arbeiten ineffizienter als bei wärmeren Temperaturen.
Es ist möglich, eine Hochtemperatur-Wärmepumpe mit Solarthermie zu kombinieren. Die Solaranlage sorgt für eine zusätzliche Wärmeproduktion, die direkt in den Pufferspeicher eingespeist wird. Die Kombination aus Wärmepumpe mit Solarthermie steigert die Effizienz der Wärmepumpe und senkt ihren Stromverbrauch. Besonders sinnvoll ist es, den hohen Bedarf an Strom für die Hochtemperatur-Wärmepumpe selbst zu produzieren mit einer Photovoltaikanlage.
Was kostet eine Hochtemperatur-Wärmepumpe mit Einbau?
Zweikreis-Hochtemperatur-Wärmepumpen für Wohngebäude sind für gewöhnlich nicht wesentlich teurer als konventionelle Wärmepumpen mit einstufigem Kreislauf. Die Kosten einer Wärmepumpe für die Anschaffung im Einfamilienhaus liegen in der Regel bei etwa 10.000 bis 14.000 Euro zuzüglich der Installationskosten, wobei der Preis einer Luft-Wasser-Wärmepumpe am geringsten ausfällt. Bei Wasser- und Erdwärmepumpen fallen hohe Erschließungskosten für die Wärmequelle an. Wie viel eine Hochtemperatur-Wärmepumpe kostet, variiert je nach Wärmepumpentyp, Heizleistung und Hersteller. Größer dimensionierte Anlagen für Mehrfamilienhäuser und industrielle Anwendungen sind teuer.
Beachten Sie beim Nachrüsten einer Wärmepumpe, dass genügend Platz im Haus und auf dem Grundstück vorhanden ist. Das Gute ist: Mit einer Hochtemperatur-Wärmepumpe fallen keine Kosten für Sanierungsmaßnahmen an, denn es ist ein reiner Austausch des Heizkessels möglich. Rechnen Sie wiederum mit verhältnismäßig hohen Betriebskosten durch die geringere Effizienz einer Hochtemperatur-Wärmepumpe.
Durch die Integration einer Solaranlage senken Sie Ihren Verbrauch und sparen langfristig Stromkosten. Profitieren Sie zudem von der hohen staatlichen Förderung von Wärmepumpen und reduzieren Sie die Kosten einer Hochtemperatur-Wärmepumpe für Altbauten oder Effizienzhäuser.
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