Wärmepumpen effizient im Bestand nachrüsten

„Fehlende Heizlastberechnung, geschätzte Heizflächen, mangelnde hydraulische Anlagenregulierung, überhöhte Pumpenleistung, überdimensionierte Wärmeerzeuger und nicht eingestellte Regler – in Bestandsanlagen begegnet man regelmäßig den angeführten Fehlern. Scheinbar einfache Gegenmaßnahme zur Lösung der, Unterlassungssünden‘ ist meist die Erhöhung der Vorlauftemperatur”, berichtet Jürgen Lutz. Genau diese unnötig hohe Vorlauftemperatur wird vor allem bei der Nachrüstung einer Wärmepumpe zur Kosten- und Effizienzfalle, denn die Effizienz einer Wärmepumpe ist eng gekoppelt an eine möglichst geringe Differenz zwischen der Temperatur der Energiequelle, bei Luft/Wasser-Wärmepumpen die Außenluft, und der vom Heizsystem benötigten Vorlauftemperatur. Je größer der Temperaturhub hier ist, desto mehr elektrische Energie wird benötigt. „Die Außentemperatur können wir nicht beeinflussen, um den Temperaturhub zu verringern. Deshalb ist es eminent wichtig, das System mit geringstmöglichen Vorlauftemperaturen zu betreiben”, so Jürgen Lutz. Um das zu erreichen, spielt u. a. die Anlagenhydraulik eine sehr wichtige Rolle.

1. Schritt: Hydraulischer Abgleich für effizientes Heizsystem

Am Anfang jeder Optimierungsmaßnahme sollte die Berechnung der Heizlast stehen. Je genauer diese berechnet wird, desto präziser kann die Anlage hydraulisch einreguliert werden und desto effizienter arbeitet in der Folge das Heizsystem. Im Gebäudebestand fehlen dafür oft notwendige Daten. Mit der Heizlast-App bietet Resideo SHK-Fachhandwerkern ein praktisches Tool, mit dem sich eine zügige Berechnung der Raumheizlasten ausführen lässt. Durch Eingabe der nötigen Parameter über die intuitive Benutzeroberfläche können Installateure schnell die Heizlast berechnen und die richtigen Voreinstellwerte für die Resideo-Thermostatventile ermitteln. Dies wiederum trägt dazu bei, alle Heizflächen mit der benötigten Wassermenge zu versorgen und so den gewünschten Wärmekomfort zu erhalten sowie Reklamationen zu vermeiden.

2. Schritt: Hydraulische Veränderungen vornehmen

Nachdem die Anlage hydraulisch einreguliert ist und die Wassermengen zugewiesen sind, können die Vorlauftemperatur und die Spreizung optimiert werden. Zielvorgabe ist es, die Vorlauftemperatur zu minimieren. Jedoch kommt es im Kern nicht nur auf die Vorlauftemperatur an, sondern auch auf das Delta von Heizflächenmitteltemperatur zu Raumtemperatursollwert. Ein Beispiel:

Bei einer Vorlauftemperatur von 60 °C und einer Rücklauftemperatur von 45 °C beträgt die mittlere Heizkörpertemperatur 52,5 °C. Geht man von 20 °C Raumtemperatur aus, kommt man auf ein Delta zwischen Heizflächenmitteltemperatur und Raumtemperatur von 32,5 °C (siehe dazu Bild 1).

Wird nun wie im Rechenbeispiel die Vorlauftemperatur auf 55 °C und die Spreizung auf 5 Kelvin reduziert sowie die Rücklauftemperatur auf 50 °C erhöht, so ergibt sich erneut eine mittlere Heizkörpertemperatur von 52,5 °C und ein Delta zur Raumtemperatur von 32,5 °C (siehe Bild 2).

Das bedeutet, dass die Heizleistung der Heizfläche hier konstant bleibt, sich aber jetzt, bedingt durch die deutlich geringere Temperaturspreizung, die Umwälzwassermenge erhöht. Häufige Folge ist, dass vorhandene Thermostatventile für die nun deutlich höheren Massenströme nicht ausgelegt sind und gegebenenfalls durch Modelle, die für höhere Durchsatzmengen geeignet sind, ausgetauscht werden müssen.

Der Tipp des Resideo-Seminarleiters: „Durch das Austauschkonzept passen bei Resideo neue Ventileinsätze in bestehende Resideo (MNG)-Thermostatventilkörper V2000 seit 1974. So eignet sich der Einsatz LX beispielsweise für große Wassermengen von 80…220 kg/h – und somit für die neuen Anforderungen beim Wärmepumpeneinsatz.“ Bild 5

3. Schritt: Vorlauftemperatur weiter optimieren

Manchmal lässt sich die Vorlauftemperatur mit relativ kleinen Maßnahmen noch zusätzlich optimieren. Denn oft entsteht beim weiteren Absenken zunächst nur in einzelnen Räumen ein Problem. Die Resideo Heizlast-App kann dabei helfen, diese zu erkennen: Wenn im Eingabefeld die Vorlauftemperatur und gegebenenfalls die Spreizung schrittweise immer weiter abgesenkt werden, zeigt sich in der Übersicht, in welchen Räumen die Heizlast weiterhin gedeckt werden kann – und wo nicht mehr genug Leistung erreicht wird. „So kann man einfach und effizient den ‚Schlechtpunkt‘ der Heizflächen im Haus ermitteln, also einzelne Räume, in denen die Heizlast bei der Absenkung der Vorlauftemperaturen unter Umständen nicht gedeckt werden kann“, so Jürgen Lutz. In Bild 3 hat der Projektant beispielsweise die Vorlauftemperatur von ursprünglich 70 °C auf jetzt 60 °C zurückgenommen und erkennt sofort, dass der „Schlechtpunkt" der Heizkörperauslegung im Schlafzimmer dieses Gebäudes liegt.

Um insgesamt eine niedrigere Vorlauftemperatur fahren zu können, kann nun in diesem Raum die Heizfläche gezielt vergrößert werden. „Das hilft dabei, die geeigneten niedrigeren Vorlauftemperaturen zu erreichen, die für die Effizienz der Wärmepumpe wichtig sind.“

Eine Information von Resideo, Mosbach