Luft-Wärme-Pumpe: der Mono-Block ein Meister seines Fachs?

13.06.2023 | J. Morelli – Online Redaktion, Forum Verlag Herkert GmbH

Es gibt drei Anlagentypen bei Wärmepumpen: Sole-Wasser-, Wasser-Wasser- und Luft-Wasser-Wärmepumpen. Aber gerade die Kombination aus Luft und Wasser gehört zu den beliebtesten Pumpensystemen. Das liegt u. a. daran, dass sie einfach zu installieren sind und keine Erdwärmequelle erschlossen oder eine extra Genehmigung beantragt werden muss. Welche Lösung für Ihr Bauprojekt in Frage kommen könnte, hängt von unterschiedlichen Faktoren ab, die wir für Sie in diesem Fachartikel zusammengefasst haben.

 

Inhaltsverzeichnis

1. Luft als Wärmequelle
2. Luft-Wasser-Wärmepumpe oder Luft-Luft-Wärmepumpe?
3. Aufstellungsbedingungen einer Luftwärmepumpe
4. Fazit: How much power is there?

Luft als Wärmequelle

Die Luftwärmepumpe bedient sich der Temperatur der Umgebungsluft. D. h. die Wärmequelle ist schlicht die Außenluft selbst. Über einen Wärmetauscher (Verdampfer) gelangt die Energie in den Kältemittelkreis und wird nach Komprimierung über einen weiteren Wärmetauscher (Verflüssiger) auf das Heizsystem übertragen. Dabei ist es essentiell, niedrige Vorlauftemperaturen zu gewährleisten. Das ist aber auch der Grund, warum moderne Heiztechnik (wie z. B. Konvektoren) eingesetzt werden sollten, um den vollen Nutzen einer Luftwärmepumpe zu erhalten. Alles in allem sind derartige Heizungsanlagen aber ein relativ "einfacher" Weg, um Bestandheizungen zu erneuern, bzw. zu optimieren.

Um den Energieausweis der eigenen vier Wände optimal zu unterstützen, sollte vor Errichtung einer Luftwärmepumpe eine kurze Begehung und anschließende Interessensabwägung stattfinden: Welche Luftwärmepumpe eignet sich für das jeweilige Bauprojekt am besten? Welche Kosten kommen auf den Bauherrn zu? Wie sieht es mit der Lärmbelastung aus?

Luft-Wasser-Wärmepumpe oder Luft-Luft-Wärmepumpe?

Grundsätzlich stellt sich die Frage, welche Luftwärmepumpe für welches Bauprojekt die Richtige ist. Dabei wird zwischen den Kombinationen aus Luft und Wasser oder Luft und Luft gewählt. Bei der Luft-Wasser-Wärmepumpe besteht die Anlage aus zwei Teilen: dem Ventilator, der die Luft aus der Umgebung ansaugt und der Wärmepumpe, die die Wärme an den Verdampfer weiterleitet und die kalte Luft abführt. Derartige Luftwärmepumpen arbeiten dabei bei bis zu ca. 0 Grad Celsius Außentemperatur wirtschaftlich. Sobald aber der Frost einsetzt und die Temperaturen unter den Gefrierpunkt fallen, muss eine zusätzliche Wärmequelle, z. B. ein Heizstab eingesetzt werden.

→ Bei Luftwärmepumpen gilt hier der Grundsatz: je niedriger die Außentemperatur, desto weniger Nutzen.

Anders als bei der Lösung mit Wasser als Energieträger kann durch Wärmerückgewinnung anhand spezieller Lüftungstechnik auch die Zu- und Abluft heizungstechnisch genutzt werden.

Luft-Luft-Wärmepumpe... 

 ... werden hauptsächlich in Niedrigenergiehäuser oder Passivhäusern eingesetzt. Dabei wird kontinuierlich die abgekühlte "alte" Luft abgeführt und gegen neue warme Luft getauscht. Während dieses Vorgangs entzieht die Wärmepumpe der Zuluft weiter Wärme und überträgt sie im Anschluss auf die Raumluft. Dementsprechend wird schlicht die vorhandene Lüftung auch für die Beheizung genutzt.

→ Aber wie alle anderen Luftwärmeheizungsanlagen ist auch die Luft-Luft-Wärmepumpe stark von den vorherrschenden Außentemperaturen abhängig. Diese können jedoch durch bestimmte Maßnahmen beeinflusst werden: windgeschützte überdachte Südseite ist bislang oft der Favorit, wenn es um den Aufstellungsort außerhalb eines Gebäudes geht.

Aufstellungsbedingungen einer Luftwärmepumpe

Egal um welche Wärmepumpentechnologie es sich handelt, sollte vor Errichten eine Bestandsaufnahme getätigt und die Aufstellungsbedingungen ermittelt werden. Dabei sind folgende Aspekte zu beachten:

• Ausreichend Platz für die Inneneinheit der Wärmepumpe und des Speichers
• Aufbau-, Abbau- und Zugangsmöglichkeiten zum Aufstellungsraum
• Geeignete Lage von erforderlichen Wand- und Deckendurchführungen

Die jeweiligen Anlagenanforderungen hängen darüber hinaus stark davon ob, ob es sich um Monoblock-Geräte, die entweder außen oder innen aufgestellt werden können, oder Split-Wärmepumpen handelt. Letztere sind aufgrund ihrer Kompaktheit (Kältekreis und Speicher sind integriert) gegenüber der Monoblock-Lösung vielfältiger einsetzbar. Aber auch hier kommt es auf deren Aufbau selbst an: Luft-Wärmesplit-Geräte, Luft-Wasser-Split-Wärmepumpe, Split-Brauchwasser oder Luft-Luft-Splitanlage sind unterschiedliche Heizungstypen, die vielfältige Einsatzmöglichkeiten zulassen.

Zwar sind keine expliziten Vorschriften bei der Errichtung von Luftwärmepumpen zu beachten, jedoch sollte trotzdem auf Lärm- und Schutzbelastung (TA Lärm, TA Luft) Rücksicht genommen werden. Um nachhaltig zu wirtschaften und weder sich noch seine Nachbarn unnötig zu belasten, sollte bei der Aufstellung einer Luftwärmepumpe Folgendes beachtet werden.

Checkliste zur Aufstellung einer Luftwärmepumpe

❏	Aufstellungsort möglichst nicht direkt an der Grundstücksgrenze (bundeslandabhängig bis zu 3 m Abstand)
❏	Ausblasrichtung nicht in Richtung der Nachbargebäude oder Wege
❏	Aufstellung nicht unter dem Schlafzimmerfenster
❏	Zugänglichkeit des Verdampfers und des Kondensatablaufs
❏	Eventuell optische Kaschierung durch Einhausungen oder immergrüne Hecken
❏	Bei sehr kleinen Grundstücken ist die Innenaufstellung im Keller oder in einem Hauswirtschaftsraum eine möglich Lösung
❏	Die Leitungsführung für Heizungswasser, Strom und Kondensatz sollte im Vorfeld geplant werden
❏	Für die Außeneinheit ist meist ein Fundament oder ein Sockel vorzusehen

Fazit: How much power is there?

Zwar ist die Leistung der meisten Luftwärmepumpen gegenüber Wärmepumpen mit Erdsonden oder Erdkollektoren geringer. Demgegenüber sind die Anschaffungs- und Unterhaltskosten aber auch deutlich niedriger – und es bedarf keiner zusätzlichen Genehmigung. Eine große Herausforderung für alle Luftwärmeheizsysteme stellen aber niedrige Außentemperaturen dar. Deshalb sollte bereits im Vorfeld der Errichtung abgewägt werden, ob der Einsatz eines zusätzlichen Heizstabes effizient ist oder ob nicht lieber auf ein bivalentes Heizsystem mit zusätzlichem Wärmeerzeuger zurückgegriffen werden sollte.

Benötige Betriebsenergie

Die Größe einer Luftwärmepumpe ist immer relativ zur beheizten Wohn- und Nutzfläche. Dementsprechend brauchen Wärmepumpen für größere Gebäude auch mehr Strom. Dieser Strombedarf unterliegt neben der zu beheizenden Fläche auch noch folgenden Faktoren:

• Vorverbrauch
• Gebäudedämmung (U-Wert, Wärmebrücken, Wärmeverluste etc.)
• Regionales Klima
• Heizungsanlage
• Heizgewohnheiten

→ Für die Wärmebedarfsermittlung, Ausführung und Größe der Wärmepumpe wird meist die DIN EN 12831 („Heizlastberechnung“) verwendet. Diese wird explizit in § 16 GEG für alle Heizungstypen samt Wärmepumpen gefordert – für ein Passivhaus mit Luftwärmepumpe wäre der ermittelte Wärmebedarf etwa 0,015 kW/m².

Die postulierte Wichtigkeit von (Luft-)Wärmepumpen für das Erreichen der Klimaziele ist spätestens seit dem Gesetzentwurf zum GEG 2024 klar. Sie sollen einen essentiellen Beitrag dazu leisten, den Bestand energieeffizient zu sanieren.

Produktempfehlung:

Mittlerweile sind die GEG-Anforderungen an Bestandsgebäude sehr umfassend geworden – und nun kommen mit der geplanten Novellierung noch weitere hinzu. Um all dem rechtskonform nachzukommen, beinhaltet „GEG im Bestand“ neben einem Gesetzeskommentar auch Detailzeichnungen von Sanierungsmaßnehmen und zusätzliches Expertenwissen.

Quellen: „GEG im Bestand“, www.thermondo.de