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8 Tipps für die Planung von Wärmepumpen

von | 13. Sep. 2022

Die Nachfrage nach Wärmepumpen steigt derzeit rasant. Die Energiekosten tragen ihren Teil dazu bei, doch auch der Gesetzgeber befeuert sie durch Fördergelder und die geplante GEG-Novelle. Bei Herstellern und Installateuren sorgt diese Entwicklung für volle Auftragsbücher. Die richtige Planung jedoch gerät dabei leicht ins Hintertreffen. Längst nicht jedes Objekt eignet sich für jede Anlage und gerade bei Bestandsgebäuden muss die Installation einer Wärmepumpe mit den richtigen Sanierungsmaßnahmen einhergehen. Architekten und Ingenieure sind hier ebenso wie Energieeffizienz-Experten gefragt, die Rahmenbedingungen zu analysieren, den Bauherrn unabhängig zu beraten und die notwendigen Maßnahmen zu planen.

Unzureichende Planung führt oft zu einer zu niedrigen Heizleistung und/oder sehr hohen Stromkosten – denn die beste Wärmepumpe nützt nichts, wenn wichtige Voraussetzungen fehlen. Häufige Probleme und wie Planer sie vermeiden können:

1. Vorlauftemperatur niedrig halten

Für den effizienten Betrieb von Wärmepumpen sind zwei Punkte entscheidend:

  • Guter Wärmeschutz, um den Wärmeverlust zu minimieren
  • Geeignete Heizkörper, bei denen bereits geringe Heizwasser-Temperaturen ausreichen, um das Gebäude zu erwärmen

Um festzustellen, ob der Einsatz einer Wärmepumpe überhaupt sinnvoll ist, muss bei Bestandsgebäuden ein Ingenieur oder Sanierungsexperte zunächst den energetischen Zustand ermitteln. Die ggf. notwendigen Sanierungsmaßnahmen können dann beispielsweise eine nachträgliche Fassadendämmung oder den Austausch der Fenster umfassen. Ist es bei Altbauten nicht möglich oder sinnvoll, eine Fußboden- oder Wandheizung einzubauen, stellen spezielle Wärmepumpen-/Niedertemperatur-Heizkörper eine Alternative dar.

Ziel ist es, die notwendige Vorlauftemperatur der Wärmepumpe so niedrig wie möglich zu halten, damit ihre Heizleistung ausreicht und sie möglichst effizient und stromsparend betrieben werden kann. Kann die Vorlauftemperatur nicht unter ca. 40 °C gesenkt werden, sollte eine besonders effiziente Wärmequelle genutzt werden. Luft-Wärmepumpen sind hier nicht zu empfehlen, Sole- oder Erdwärmepumpen schneiden in Sachen Effizienz besser ab.

2. Standortwahl bei Luftwärmepumpen

Die Ventilatoren von Luftwärmepumpen verursachen Geräusche, die oft genug als störend empfunden werden (selbst wenn gesetzliche Vorgaben eingehalten werden – ganz ähnlich wie beim Schallschutz im Wohnungsbau). Neben der Wahl eines möglichst leisen Geräts ist daher die Wahl einer geeigneten Position enorm wichtig. Nachträglich lassen sich störende Geräusche kaum mehr beheben, weshalb die Standortwahl eine zentrale Rolle in der Planung einnimmt.

Die meisten Geräte werden außen aufgestellt. Der Mindestabstand zu Nachbargrundstücken beträgt laut Musterbauordnung 3 Meter, hängt jedoch auch vom gewählten Modell ab. Bei der Einschätzung des notwendigen Abstands kann auch der Schallrechner des Bundesverbands Wärmepumpe e.V. helfen. Um Lärmbelästigung zu vermeiden, sollte die Wärmepumpe zudem nicht in der Nähe Kinder- und Schlafzimmerfenstern aufgestellt werden und am besten auf der ohnehin lauteren Straßenseite des Gebäudes liegen. Bei Bedarf lässt sich die Lautstärke im Umfeld des Geräts z.B. durch schallabsorbierende Hecken oder eine Lärmschutzhaube mindern.

3. Luftströme beachten

Luftwärmepumpen müssen so eingerichtet werden, dass kein sogenannter thermischer Kurzschluss entsteht, bei dem die ausgehende kalte Luft wieder von der Luftwärmepumpe angesaugt wird. Dies schmälert die Heizleistung erheblich. Bei der Positionierung einer Luftwärmepumpe im Außenbereich ist daher auf die vorherrschende Hauptwindrichtung zu achten.

Der Luftstrom der Ausblasöffnung kann sich bei ungünstiger Positionierung auch anderweitig negativ auswirken, insbesondere durch unangenehme Luftströme oder vereiste Flächen. Die Öffnung sollte daher nicht zu nah etwa an Terrassen oder Gehwegen liegen.

4. Sperrzeiten des Energieversorgers berücksichtigen

Viele Stromversorger fördern die Installation von Wärmepumpen durch spezielle Stromtarife. Diese sind besonders preisgünstig, erlauben dem Anbieter jedoch im Gegenzug, die Wärmepumpen stundenweise vom Netz zu nehmen, um das Stromnetz bei Leistungsspitzen zu entlasten. Um in solchen Sperrzeiten Temperaturabfälle zu vermeiden, muss die Wärmepumpe entsprechend größer dimensioniert werden. Alternativ kann man einen zusätzlicher Pufferspeicher einbauen. Dieser speichert Wärme zwischen und gibt sie bei Bedarf ab.

Bei großen Unterschieden in der benötigten Leistung – insbesondere in älteren Gebäuden – sollte eine Wärmepumpe mit Invertertechnologie installiert werden. Mit dieser lässt sich die Leistung stufenlos regeln und dem aktuellen Heizwärmebedarf der Bewohner anpassen. Außerdem kann dann auch das Leitungssystem der Wand- oder Fußbodenheizung als Zwischenspeicher dienen, bei dem – im Gegensatz zu Pufferspeichern – keine Energieverluste entstehen.

5. Grundwassernutzung möglich?

Wer eine Sole-Wärmepumpe erwägt, sollte zunächst die Höhe des Grundwasserspiegels ermitteln (und auch mögliche künftige Veränderungen berücksichtigen). Bei mehr als 20 Meter tiefen Bohrungen ist ein effizienter Betrieb meist nicht mehr möglich. Darüber hinaus ist eine Grundwasseranalyse notwendig, um den Eisen- und Mangangehalt zu bestimmen. Ist er zu hoch, führt dies mit der Zeit zu Ablagerungen in der Anlage und somit zu einer Schädigung.

Für Brunnenbohrung ist eine Genehmigung durch die örtliche Wasserbehörde notwendig. Nicht überall sind Bohrungen erlaubt. Die Genehmigungsfähigkeit ist rechtzeitig zu prüfen, damit nicht ggf. später eine aufwändige Umplanung notwendig ist.

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6. Erdwärme: Kollektorfläche richtig planen

Sind für eine Erdwärmepumpe Flächenkollektoren geplant, müssen diese auf einer ausreichend großen Fläche und mit genügend Abstand verlegt werden. Nur so ist ein effizienter Wärmepumpenbetrieb möglich und eine zu starke Auskühlung des Bodens (Vereisungsgefahr, Beschädigung der Vegetation) lässt sich vermeiden. Dabei spielt auch die Beschaffenheit des Bodens eine Rolle, denn trockener und sandiger Boden transportiert Wärme schlechter als feuchter Boden. Je „schlechter“ der Boden ist, desto größer ist die benötigte Fläche.

Die darüber liegenden Flächen dürfen nicht versiegelt oder gar bebaut werden, damit der Boden durch die Sonneneinstrahlung oder Regenwasser wieder neue Wärmeenergie aufnehmen kann. Verschattenden Pflanzen sind ebenso zu vermeiden wie tiefwurzelnde Büsche oder Bäume, die die Rohre beschädigen könnten. Bei der Landschaftsplanung sollte zudem beachtet werden, dass der Wärmeentzug das Wachstum von Pflanzen in der Nähe beeinträchtigen kann.

Um (Frost-)Schäden an Einbauten (Wasserleitung, Fundamente o.ä.) in der Nähe zu vermeiden, muss das Kollektorfeld einen vom Hersteller angegebenen Mindestabstand einhalten oder durch eine zusätzliche Dämmung thermisch von kreuzenden Leitungen getrennt werden.

7. Körperschall verhindern

Insbesondere bei Anlagen, die im Innenbereich errichtet werden, ist eine mechanische Entkopplung vom Gebäude unerlässlich. Schwingungsdämpfer verhindern eine Weiterleitung des Körperschalls. Eine gängige Variante ist beispielsweise ein Betonsockel, der auf einer Gummimatte platziert ist.

Außeneinheiten dürfen nicht direkt an der Gebäudewand montiert werden. Um die direkte Schallweiterleitung über die Außenwand zu unterbinden, sind sie in einigem Abstand vor der Wand auf ein eigenes Fundament zu stellen und ggf. elastisch auf Schwingungsdämpfern zu lagern.

8. Hilfsmittel zur Planung von Wärmepumpen

Als Arbeitshilfen für die Planung von Wärmepumpen können Architekten, Ingenieure und Fachplaner u.a. die VDI-Richtlinien 4645 und 4650 nutzen. Sie helfen bei der Berechnung der Jahresarbeitszahl einer Wärmepumpe sowie bei der Planung und Dimensionierung von Wärmepumpen in Ein- und Mehrfamilienhäusern.

Etliche Hersteller stellen Planern für ihre eigene Produktpalette hilfreiche Rechen- und Planungstools zur Verfügung. Anbieterunabhängige Software hingegen ist in der Regel kostenpflichtig.

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