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Planung und Installation

So funktioniert die Dimensionierung einer Wärmepumpe

Der Kauf einer zu großen oder zu kleinen Wärmepumpe kann erhebliche Folgen haben. Erbringt die Wärmepumpe zu wenig Heizleistung, bekommt man trotz Wärmepumpe im Winter kalte Füße. Eine zu große Wärmepumpe hingegen schmälert die Wirtschaftlichkeit deutlich. Daher sollte die Dimensionierung einer Wärmepumpe stets von Fachleuten vorgenommen und nicht nachlässig geschätzt werden. Im Folgenden stellen wir die wichtigsten Schritte bei der Dimensionierung einer Wärmepumpe vor.

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Einführung

Wärmepumpen in Einfamilienhäusern haben durchschnittlich eine Größe zwischen drei und sechzehn Kilowatt. Der folgende Artikel gibt lediglich einen Überblick darüber wie eine Wärmepumpe dimensioniert werden kann. Es ist nicht empfehlenswert die eigene Wärmepumpe nach Lektüre dieses Artikels selbst zu dimensionieren. Kontaktieren Sie in jedem Fall stets einen Fachbetrieb für die Auslegung Ihrer Wärmepumpe.

Heizlast

Das wichtigste Kriterium zur Ermittlung der Größe Ihrer Wärmepumpe ist die Heizlast. Diese wird in Kilowatt (kW) gemessen und gibt die Leistung an, die eine Wärmepumpe erbringen muss, um den Wärmebedarf eines Hauses zu decken. Sie ist nicht zu verwechseln mit dem Heizwärmebedarf, der angibt wie viel Wärme ein Gebäude pro Jahr benötigt um bei einer festen Raumtemperatur beheizt zu werden. Der Heizwärmebedarf wird in Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr (kWh/m²*Jahr) gemessen.

Der Unterschied zwischen Heizlast und Heizwärmebedarf ähnelt dem Unterschied zwischen PS und Spritverbrauch. Die PS-Anzahl eines Autos gibt die Leistung an, der Spritverbrauch in Litern pro 100 km hingegen den Verbrauch.

Die Heizlast berechnet sich nach der DIN 12831. In die Berechnung geht auch der Standort des Gebäudes ein, denn je nach Klima ist mehr oder weniger Heizleistung der Wärmepumpe erforderlich. Auch die Wohnfläche und die Dämmung des Gebäudes wirken sich auf die Heizlast aus.

Der Warmwasserbedarf

Der Warmwasserbedarf des Haushalts muss zusätzlich zur Heizlast des Gebäudes bestimmt werden. Überschlägig kann man eine zusätzliche Heizleistung von 0,1 – 0,3 kW pro Person vorsehen.

Sperrzeiten der EVU

Möchten Sie einen günstigen Wärmepumpentarif der Stadtwerke oder eines anderen Energieversorgers nutzen, müssen Sie sogenannte Sperrzeiten der Energieversorgungsunternehmen beachten und in die Dimensionierung Ihrer Wärmepumpe einbeziehen.

Zu Zeiten von Lastspitzen, in denen viel Strom verbraucht wird, ist es für Energieversorger unwirtschaftlich weiterhin Strom vergünstigt zur Verfügung zu stellen. Sie können daher Kunden mit Wärmepumpenstromtarif in festgelegten Sperrzeiten vom Netz trennen. Die Stromzufuhr kann maximal dreimal täglich für zwei Stunden unterbrochen werden. Um die unterbrechungsfreie Beheizung dennoch sicherzustellen, sollte die Wärmepumpe daher etwas größer dimensioniert werden. In Kombination mit einem entsprechenden Warmwasserspeicher zur Zwischenspeicherung von Wärme können die Sperrzeiten dann problemlos überbrückt werden.

Vorlauftemperatur des Heizsystems

Die Vorlauftemperatur des Heizsystems nimmt ebenfalls Einfluss auf die Dimensionierung einer Wärmepumpe. Bei hohen Vorlauftemperaturen muss die Wärmepumpe beständig mehr Leistung erbringen und daher größer dimensioniert werden. Optimal sind Fußbodenheizungen, bei denen Vorlauftemperaturen von 35 Grad üblich sind. Hier erreichen Wärmepumpen auch automatisch bessere Leistungszahlen.

Betriebsweise der Wärmepumpe

Eine Wärmepumpe kann in verschiedenen Betriebsweisen angeschlossen werden. Es ist ein monovalenter, monoenergetischer und ein bivalenter Betrieb denkbar. Je nach Betriebsweise ergibt sich eine andere Dimensionierung der Wärmepumpe.

Im monovalenten Betrieb deckt die Wärmepumpe die Heizlast des Gebäudes komplett ab. Es ist kein zusätzlicher Wärmeerzeuger erforderlich. Ein monoenergetischer Betrieb bedeutet, dass Wärme durch zwei Wärmeerzeuger bereitgestellt wird. Der zweite Wärmeerzeuger nutzt ebenfalls elektrische Energie, z.B. in Form eines integrierten Heizstabes. Dieser springt nur an wenigen kalten Tagen im Jahr an, sobald die Heizleistung der Wärmepumpe nicht ausreicht. Die Wärmepumpe kann deshalb kleiner dimensioniert werden.

Die dritte Variante ist der bivalente Betrieb. Die Wärmepumpe wird durch ein zweites Heizsystem unterstützt, welches als Energiequelle keinen Strom nutzt. Zumeist handelt es sich dabei um die bereits vorhandene konventionelle Heizung, etwa eine Gastherme. Diese springt an, wenn der sogenannte Bivalenzpunkt erreicht ist und die Wärmepumpe die Wärmeversorgung nicht mehr alleine schaffen kann. Im bivalenten Betrieb kann die Wärmepumpe bedeutend kleiner dimensioniert werden und wird nur dann betrieben, wenn sie im optimalen Leistungsbereich arbeiten kann.

Bei Neubauten mit Fußbodenheizung ist zumeist ein monovalenter Betrieb möglich. Durch den niedrigen Energiebedarf muss hier trotz Monovalenz keine große Wärmepumpe gewählt werden. In Altbauten mit geringerem Energiestandard empfiehlt es sich oftmals einen monoenergetischen oder bivalenten Betrieb in Betracht zu ziehen, anstatt das Haus mit einer riesigen Wärmepumpe auszustatten, die dann aufgrund der hohen Leistungsanforderungen unwirtschaftlich arbeitet.

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