Wärmepumpen: Die richtige Dimensionierung wählen 

Wärmepumpen: Die richtige Dimensionierung wählen 

Damit die Wärmepumpe zu jeder Jahreszeit effizient arbeiten kann, ist es wichtig, sie passend zum jeweiligen Einsatzgebiet richtig zu dimensionieren. Eine zu kleine Wärmepumpe kann andernfalls nicht genug Wärme in der kalten Jahreszeit liefern, während zu groß dimensionierte Anlagen unnötig Energie verbrauchen. Umso wichtiger ist es, die Faktoren für eine optimale Auslegung der Wärmepumpe zu kennen.  

Themen auf dieser Seite:

• Faktoren für die Ermittlung der richtigen Wärmepumpen-Dimensionierung
• Wie wird die Heizlastberechnung durchgeführt?
  • Was ist der COP-Wert und was sagt er aus?
  • Ist auch eine Auslegung der Wärmepumpe nach Gasverbrauch möglich?
• Wahl des geeigneten Wärmeerzeugers für die Wärmepumpe
  • Wie wirkt sich die Wahl der Wärmequellen und des Wärmeerzeugers auf die Dimensionierung einer Wärmepumpe aus?
• Energieeffizienz verschiedener Arten von Wärmepumpen
  • Haben Sie noch weitere Fragen?
• Wie lässt sich die Effizienz einer Wärmepumpe verbessern?

Faktoren für die Ermittlung der richtigen Wärmepumpen-Dimensionierung  

Zu den wichtigsten Faktoren für die Wärmepumpen-Dimensionierung gehört die Heizleistung bzw. die Heizlastberechnung. Dabei handelt es sich um die Ermittlung der Leistung, die das System erbringen muss, um an kalten Tagen die Räume effizient zu beheizen und dabei eine Unter- bzw. Überdimensionierung der Wärmepumpe zu vermeiden.  

Die Berechnung der Wärmepumpen-Leistung für das Haus ist von weiteren Faktoren abhängig:  

• Größe und Alter des Gebäudes  
• Dämmung des Hauses  
• Durchschnittliche Temperaturen im Freien  
• Nutzungsgewohnheiten (Heiz- und Lüftungsverhalten) 
• Anzahl und Größe der Fenster 
• Lage des Hauses & durchschnittliche Sonneneinstrahlung  

All diese Faktoren greifen bei der Auslegung der Wärmepumpe wie Zahnräder ineinander und müssen gesondert betrachtet werden. Hier lohnt es sich, den Rat eines erfahrenen Fachbetriebes für Klimatechnik einzuholen, um die Wärmepumpenleistung optimal an Ihren Bedarf anzupassen. Hier erfahren Sie mehr.

Wie wird die Heizlastberechnung durchgeführt? 

Fachbetriebe führen die Heizlastberechnung nach der DIN-Norm EN 12831 “Heizungsanlagen in Gebäuden – Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast” durch. In die Berechnung fließen unter anderem die Transmissionswärmeverluste (Energieverluste über die Bauteile der Gebäudehülle) und die Wärmeverluste über die Lüftung (Undichtigkeiten oder Mindestluftwechsel) mit ein.  

Dimensionierung der Wärmepumpe: Formel für die Berechnung der Heizleistung:  

• Transmissionswärmeverluste in Watt + Lüftungswärmeverluste in Watt = Heizleistung in (Kilo)Watt 

Daneben existieren aber viele weitere Gebäudefaktoren wie die Grundrisse, die Raumhöhen oder die verwendeten Baustoffe. Fachfirmen teilen das Gebäude zur Heizlastberechnung in einzelne Zonen ein und ermitteln die Heizlast für jeden Raum separat, um auch spezifische Gegebenheit wie Elektrogeräte im Raum sowie die Nutzungsfrequenz einzelner Räume berücksichtigen zu können. Darüber hinaus gibt es spezifische Formeln, um den Wärmeverlust jedes Raumes durch Wärmeübertragungsmechanismen zu ermitteln  

Tipp: Für die Dimensionierung der Wärmepumpe gibt es verschiedene Rechner im Netz, die aber alle nicht die spezifischen Anforderungen berücksichtigen. Daher sollte die Heizlastberechnung immer von einem Experten durchgeführt werden.  

Was ist der COP-Wert und was sagt er aus? 

Der COP (Coefficient of Performance) ist ein Maß für die Effizienz einer Wärmepumpe. Er gibt an, wie viel Wärmeenergie eine Wärmepumpe im Verhältnis zur aufgewendeten elektrischen Energie erzeugen kann. Der COP-Wert wird berechnet, indem die abgegebene Heizleistung der Wärmepumpe durch die aufgenommene elektrische Leistung dividiert wird. 

Ein hoher COP-Wert bedeutet, dass die Wärmepumpe effizient arbeitet und eine größere Menge an Heizenergie pro aufgenommener elektrischer Energie erzeugen kann. Der COP kann als Verhältnis ausgedrückt werden, z. B. als 4:1. Das bedeutet, dass die Wärmepumpe 4 Einheiten Wärmeenergie erzeugt, während sie 1 Einheit elektrischer Energie verbraucht. 

Ist auch eine Auslegung der Wärmepumpe nach Gasverbrauch möglich? 

Eine direkte Auslegung einer Wärmepumpe ausschließlich basierend auf dem Gasverbrauch ist in der Regel nicht üblich oder empfohlen. Eine Wärmepumpe arbeitet mit elektrischer Energie und nutzt eine externe Wärmequelle, um Heizenergie zu erzeugen. Der Gasverbrauch hingegen bezieht sich auf den Verbrauch von fossilem Brennstoff, der normalerweise für den Betrieb von Heizkesseln oder anderen herkömmlichen Heizsystemen verwendet wird. 

Wahl des geeigneten Wärmeerzeugers für die Wärmepumpe  

Eine Wärmepumpe benötigt eine Wärmequelle, aus der sie Wärmeenergie gewinnen kann. Die häufigsten Wärmequellen für Wärmepumpen sind das Erdreich, das Grundwasser und Außenluft. Je nach Verfügbarkeit und Eigenschaften der Wärmequelle muss der geeignete Wärmeerzeuger ausgewählt werden. Erdwärme kann nur über einen einen Erdkollektor oder Erdsonden verfügbar gemacht werden, während für die Nutzung von Grundwasser ein Brunnen gebaut werden muss. Luft als Energiequelle lässt sich dagegen sehr effizient mit einem Ventilator im Außengerät einfangen.  

Wie wirkt sich die Wahl der Wärmequellen und des Wärmeerzeugers auf die Dimensionierung einer Wärmepumpe aus? 

Der Wärmeerzeuger sollte unbedingt die erforderliche Leistung für die Wärmepumpe bereitstellen können. Dies hängt wiederum von der Heizlast des Gebäudes und den spezifischen Anforderungen der Wärmepumpe ab. Nur wenn der Wärmeerzeuger ausreichend Wärmeenergie liefern kann, um den Wärmebedarf des Gebäudes zu decken, kann die Wärmepumpe effizient betrieben und der Energiebedarf aus der öffentlichen Versorgung signifikant gesenkt werden.  

Folgende Faktoren haben Einfluss auf die Wärmepumpen-Dimensionierung:  

• Wärmequelle 
  Die verfügbare Wärmequelle beeinflusst die Leistung und Effizienz der Wärmepumpe. Je nach Wärmequelle kann die Temperatur und Menge der verfügbaren Wärmeenergie variieren. Zum Beispiel bietet die Nutzung von Erdwärme (Geothermie) in der Regel höhere Temperaturen und eine kontinuierliche Wärmequelle, während die Nutzung von Außenluft niedrigere Temperaturen und eine fluktuierende Wärmequelle mit sich bringt. Die Wahl der Wärmequelle bestimmt daher die Leistungsfähigkeit der Wärmepumpe. 
   
• Wärmeerzeuger 
  Der Wärmeerzeuger, der die Wärmequelle mit der Wärmepumpe verbindet, kann ebenfalls Auswirkungen haben. Zum Beispiel erfordert die Nutzung von Erdwärme eine entsprechende Installation von Erdkollektoren oder Erdsonden, während für die Nutzung von Grundwasser einen Brunnen gebaut werden muss. Diese Installationen können zusätzlichen Platzbedarf und Kosten mit sich bringen. Die Leistungsfähigkeit des Wärmeerzeugers und seine Kompatibilität mit der Wärmepumpe sind ebenfalls wichtige Faktoren. 

• Temperaturniveau 
  Das Temperaturniveau der Wärmequelle beeinflusst die Dimensionierung der Wärmepumpe. Eine niedrigere Temperatur der Wärmequelle erfordert in der Regel eine größere Wärmepumpe, um den Wärmebedarf des Gebäudes zu decken. Wenn die Wärmequelle höhere Temperaturen liefert, kann eine kleinere Wärmepumpe ausreichen.  
   
• Betriebsmodi 
  Die Wahl der Wärmequelle und des Wärmeerzeugers kann auch die verfügbaren Betriebsmodi der Wärmepumpe steuern. Zum Beispiel kann die Nutzung von Erdwärme oder Grundwasser zusätzliche Funktionen wie eine Kühlung oder die Warmwasserbereitung ermöglichen. Die Betriebsmodi können die Dimensionierung der Wärmepumpe beeinflussen, da sie den zusätzlichen Bedarf an Leistung und Kapazität berücksichtigen müssen. 

Energieeffizienz verschiedener Arten von Wärmepumpen  

Verschiedene Arten von Wärmepumpen haben unterschiedliche Energieeffizienzwerte.  

Luft/Wasser-Wärmepumpen nutzen die Außenluft als Wärmequelle und liefern die gewonnene Wärmeenergie über einen Wärmetauscher an das Heizsystem im Gebäude. Diese Art von Wärmepumpe ist durchschnittlich energieeffizient und erreicht einen COP, der in der Regel zwischen 3 und 4 liegt.  

Erdreich/Wasser-Wärmepumpen nutzen die im Erdreich gespeicherte Wärme als Quelle und liefern sie über einen Wärmetauscher an das Heizsystem. Dabei bleibt die Erdwärme über das Jahr hin meistens konstant, sodass auch die Wärmepumpe immer ungefähr die gleiche Leistung erbringt. Der COP dieser Wärmepumpen liegt typischerweise zwischen 4 und 5 und ist damit sehr effizient.  

Wasser/Wasser-Wärmepumpen nutzen das Grundwasser als Wärmequelle, das ebenfalls ungefähr gleichbleibende Temperaturen zu allen Jahreszeiten hat. Diese Wärmepumpe können ebenfalls sehr energieeffizient sein. Der COP liegt ähnlich wie bei Erdreich/Wasser-Wärmepumpen zwischen 4 und 5. 

Beachten Sie aber, dass die Energieeffizienz einer Wärmepumpe von verschiedenen Faktoren abhängt, darunter den Betriebsbedingungen, der Temperaturdifferenz zwischen Quell- und Senkreislauf sowie der Qualität und der Leistungsfähigkeit der Wärmepumpe selbst. Die angegebenen COP-Werte dienen als Richtlinie und können je nach spezifischen Bedingungen variieren. 

Haben Sie noch weitere Fragen?

Wie lässt sich die Effizienz einer Wärmepumpe verbessern? 

Auch nach dem Einbau und der Inbetriebnahme der Wärmepumpe können Sie Maßnahmen ergreifen, um deren Effizienz zu erhalten oder zu steigern. Die Vorlauftemperatur, also die Temperatur des Heizwassers, sollte so niedrig wie möglich gehalten werden, um die Effizienz der Wärmepumpe zu verbessern. Eine niedrigere Vorlauftemperatur ermöglicht einen höheren COP-Wert und verringert den Energieverbrauch der Wärmepumpe. 

Eine optimierte Systemhydraulik, einschließlich der richtigen Dimensionierung der Rohrleitungen, Pumpen und Ventile, kann die Effizienz der Wärmepumpe ebenfalls verbessern. Ein gut durchdachtes hydraulisches System minimiert Druckverluste und sorgt für einen effizienten Wärmeaustausch. 

Die Kombination der Wärmepumpe mit erneuerbaren Energiequellen, wie Solarthermie oder Photovoltaik, kann die Effizienz weiter steigern und den Energieverbrauch der Wärmepumpe reduzieren. 

Jedes Gebäude und jede Wärmepumpe sind einzigartig. Daher sollten Sie sich immer an einen Fachmann wenden, der Sie in der richtigen Dimensionierung Ihrer Wärmepumpe optimal beraten kann.