Technologie

Wärmepumpen auch für Altbauten

28.07.2020 - Kohlendioxid-Emissionen lagen im Vergleich zu Erdgasheizungen um 19 bis 57 Prozent niedriger.

Elektrische Wärmepumpen stellen im Neubau inzwischen die dominierende Heiz­technologie dar. Doch auch in Bestands­gebäuden funktionieren die Wärme­erzeuger zuverlässig und sind ökologisch vorteilhaft. Zu diesem Ergebnis kommt ein Forschungs­projekt des Fraunhofer-Instituts für Solare Energie­systeme ISE in Freiburg. Die Ergebnisse des Abschluss­berichts liegen nun vor. In dem Projekt „WPsmart im Bestand“ untersuchten die Wissen­schaftler 56 bestehende Gebäude mit Wärmepumpen. Die Geräte funk­tionierten meist einwandfrei, beim Betrieb kam es nur selten zu Störungen. Die auf Basis der Messungen errechneten CO2-Emissionen lagen im Vergleich zu Erdgas-Brennwert­heizungen um 19 bis 57 Prozent niedriger.

Fast jeder zweite Neubau heizt inzwischen mit einer Wärme­pumpe. Im Jahr 2019 entschieden sich 46 Prozent der Gebäude­eigentümer für eine Wärmepumpe zur Bereit­stellung von Heizwärme und Warmwasser. In neuen Häusern sorgen sie effizient und damit ökologisch für Wärme. Ob sie auch in älteren Wohngebäuden genügend Wärme liefern und Kohlen­dioxid-Emissionen einsparen, dazu lagen lange keine systematisch ermittelten Erkenntnisse vor. Für die Wärmewende ist dies jedoch zentral, denn ihr Erfolg hängt maßgeblich von der Sanierung des Gebäude­bestandes und dem Einsatz einer klima­schonenden Wärmebereit­stellung ab. Der Gebäudebestand benötigt rund dreißig Prozent des gesamten Endenergie­verbrauchs in Deutschland.

Mit der Ungewissheit ist nun Schluss. „Die Wärmepumpen in unserem Forschungs­projekt liefern die gewünschte Wärme zuverlässig, es gab kaum Betriebs­störungen“, sagt Marek Miara, Koordinator Wärmepumpen. „Offen­sichtliche Fehler bei der Installation oder Para­metrierung der Regler traten im Vergleich zu früheren Feldtests deutlich seltener auf. Dies ist auch auf den Zuwachs von Know-how bei Herstellern und Installa­teuren in den letzten zehn bis 15 Jahren zurückzuführen.“ Dennoch bestehe weiteres Verbesserungs­potenzial, etwa durch weitere Qualitäts­sicherungs­maßnahmen bei Installation und Betrieb, unterstützt durch Möglichkeiten der Digi­talisierung, fügt Miara hinzu.

Klima­freundlicher als fossile Heizungen sind die untersuchten Wärme­pumpen auch. Im Jahr 2018 lagen die auf Basis der Messungen errechneten Kohlen­dioxid-Emissionen der vermessenen Außenluft-Wärme­pumpen um 19 bis 47 Prozent niedriger als dies bei Wärmeversorgung der gleichen Gebäude mit Gas-Brennwert­heizungen der Fall gewesen wäre. Bei den Erdreich-Wärme­pumpen lagen die entsprechenden Werte sogar bei 39 bis 57 Prozent. Und durch den weiteren Zubau von Windkraft und Photovoltaik werden sich die CO2-Kennwerte für den Strom weiter verbessern, so dass die CO2-Emissionen weiter sinken werden. Infolgedessen sind selbst bei einem pessimistischen Ökostrom­ausbau­szenario mittelfristig Einsparungen von mehr als 50 Prozent zu erwarten.

Doch die Nutzung von Wärmepumpen im Gebäude­bestand ist kein Selbstläufer. „Ein erfolg­reicher Betrieb hängt nicht nur von der Qualität und Effizienz der Wärmepumpe ab, sondern vor allem auch von äußeren Faktoren“, sagt Miara. „Dazu gehört vor allem das energetische Niveau des Gebäudes und das installierte Wärme­übergabesystem.“ Das Alter des Gebäudes ist nach den im Projekt erhobenen Daten nicht relevant. Auch ein Umstieg auf Flächen­heizsysteme ist nicht zwangsläufig erforderlich, da die Ergebnisse zeigen, dass auch Heizkörper mit vergleichs­weise geringen Temperaturen betrieben wurden. 

Die im Projekt untersuchten Häuser sind zwischen 15 und 170 Jahre alt. Die vor der ersten Wärmeschutz­verordnung 1979 errichteten Gebäude wurden in unter­schiedlichem Ausmaß saniert, während die eher seltenen Sanierungs­maßnahmen bei den jüngeren Gebäuden kaum Einfluss auf die energetische Qualität der Gebäudehülle hatten. Der witterungs­bereinigte spezifische Heizwärme­verbrauch aller Gebäude reicht von fünfzig bis 250 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr.

Von 2020 bis 2022 wird das Institut noch einmal drei weitere Jahre Wärme­pumpen-Know-how sammeln: Anfang des Jahres startete das neue Forschungs­projekt „WP-Qualitäts­sicherung im Bestand“ mit bis zu 100 Elektro-Wärmepumpen im Einfamilien­hausbestand statt. Im Mittelpunkt steht die Qualitäts­sicherung für einen effizienten Wärmepumpen­betrieb. Interessierte Hauseigentümer können sich hier bis Ende September 2020 registrieren. Gesucht werden Gebäude, die vor 1995 errichtet wurden.

Fh.-ISE / JOL

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