Niedertemperatur-Systeme: Wieso man Wärmepumpen bevorzugt damit kombiniert
Bislang kommen Wärmepumpen im Neubau häufiger zum Einsatz als in deutschen Altbauten. Das hat seine Gründe. Wer sich in der Planungsphase eines Hauses für das Heizsystem entscheidet, kann ideale Bedingungen zum kostensparenden und umweltschonenden Heizbetrieb schaffen. Ihr hohes Effizienzpotenzial können Wärmepumpen am besten voll ausspielen, wenn sie perfekt auf den Einzelfall ausgelegt sind. Nicht nur ihre bedarfsgerechte Dimensionierung ist in dieser Hinsicht relevant, sondern auch die Kombination mit der richtigen Heizung. In einem Großteil aller Fälle entscheiden sich Bauherren für eine Kombination aus Wärmepumpe und Flächenheizung. Neben Fußboden- und Deckenheizung kann das zum Beispiel eine Wandheizung sein.
Bei allen Flächenheizungen dieser Art handelt es sich um Niedertemperatur-Systeme, die Heizwärme auf große Flächen übertragen und nur geringe Oberflächen- sowie Vorlauftemperaturen benötigen. Aufgrund der Funktionsweise von Wärmepumpen ist letzterer Punkt für einen möglichst sparsamen und effizienten Betrieb besonders relevant. Vor allem Luft-Wasser-Wärmepumpen arbeiten bei niedrigen Vorlauftemperaturen wesentlich effizienter, weil die Temperaturdifferenz zur Umgebungsluft so geringer ausfällt. Die Wärmepumpe muss dadurch weniger Heizleistung erbringen und verbraucht analog dazu weniger Strom.
Wie die Vorlauftemperatur die Effizienz beeinflusst
Der Einfluss der Vorlauftemperatur auf die Effizienz der Wärmepumpe beruht auf dem Verdichter. Je niedriger das Heizungswassers bei konstanter Temperatur des Quellenmediums (Luft, Erde, Grundwasser) temperiert werden muss, desto weniger Arbeit muss er verrichten. Jedes Grad weniger Vorlauftemperatur hat im Hinblick auf den Stromverbrauch der Wärmepumpe ein Einsparungspotenzial. Ob sich der benötigte Wärmebedarf auch bei geringen Vorlauftemperaturen decken lässt, hängt wiederum von der Auslegung des Wärmeverteilungssystems ab. Niedertemperatur-Systeme wie Fußboden-, Decken- und Wandheizungen eignen sich dementsprechend ideal zur effizienten Kombination mit einer Wärmepumpe. Flächenheizsysteme wie jene haben in der Regel eine niedrige Vorlauftemperatur. Außerdem zeichnen sie sich im Vergleich zu konventionellen Radiatoren durch ein höheres Wärmespeichervermögen aus. Dank ihrer Strahlungswärme können sie zudem zwei Grad niedriger laufen, um dieselbe gefühlte Temperatur zu erzeugen wie Radiatoren.
Obwohl ihre Kombination mit Wärmepumpen daher gerade in Neubauten sinnvoll ist, können auch Radiatoren unter bestimmten Bedingungen effizient mit Wärmepumpen betrieben werden. Denn der Stromverbrauch des Gesamtsystems wächst mit steigender Vorlauftemperatur zunächst nur unterproportional. Das bedeutet, dass die Arbeitszahl der Wärmepumpe am Anfang nur geringfügig sinkt. Bis zu einer Vorlauftemperatur von 55 Grad Celsius lassen sich daher auch konventionelle Heizkörper effizient mit Wärmepumpen kombinieren.
Diese Niedertemperatur-Systeme gibt es noch
Bei Niedertemperatur-Systemen zum optimalen Betrieb einer Wärmepumpe muss es sich nicht zwingend um Fußboden-, Decken- oder Wandheizungen handeln. Grundsätzlich hängt die Höhe der benötigten Vorlauftemperatur für einen Heizkörper von seiner Größe ab. Kleine Heizflächen transportieren Wärme mit hohen Oberflächentemperaturen. Groß ausgelegte Heizflächen kommen demgegenüber mit niedrigen Temperaturen aus. Neben Fußboden-, Wand- und Deckenheizungen lassen sich demnach auch große Radiatoren als Niedertemperatur-Systeme betreiben.
Eine Sonderform der Niedertemperatur-Heizung sind Tieftemperaturheizkörper, die aus Aluminium oder profiliertem Stahlblech bestehen. Kommen darin neben hocheffizienten Wärmeübertragern integrierte Lüfter zum Einsatz, so können sie trotz kompakter Fläche als Niedertemperatur-System betrieben werden. Bei Bedarf erhöhen Aktivatoren per Konvektion die Wärmeabgabe, indem sie Luft an den Heizflächen vorbeiführen. Optisch ähneln diese Heizkörper auf den ersten Blick sogenannten Plattenheizkörpern, die sich ebenfalls gut mit Wärmepumpen betreiben lassen. Diese Systeme bestehen aus mindestens zwei Heizplatten, die Strahlungswärme abgeben. Zwischen den Elementen liegen zur weiteren Lufterwärmung Konvektionsbleche.
Für Niedertemperatur-Systeme ebenfalls relevant: der Dämmstandard
Wie hoch die Vorlauftemperatur eines Heizsystems sein muss, hängt nicht nur von der Heizungsart und Größe der Heizflächen ab. Bei guter Wärmedämmung reichen niedrige Vorlauftemperaturen dem Heizsystem eher aus als bei schlechter Isolierung. Denn angemessen gedämmte Gebäude können Wärme im Inneren halten und brauchen schon deshalb weniger Heizleistung.
Im Falle einer Fußbodenheizung: Das ist zu beachten
Wer sich im Neubau für die Standardkombination aus Wärmepumpe und Fußbodenheizung entscheidet, kann die Effizienz des Systems durch sorgfältige Planung weiter steigern. Idealerweise wählt man beim Einbau beispielsweise
- eine Nassverlegung, weil die wasserführenden Rohre und der Estrich hierbei direkt verbunden sind und dadurch eine optimale Wärmeübertragung zum Fußboden besteht.
- eine Rohrführung, die den Fußboden möglichst gleichmäßig mit Heizwärme versorgt.
- ein dezentrales Verteilsystem, das Einzelraumregelung ermöglicht und über ein Bypass-System neben einem konstanten Heizwasserdurchlauf einen gleichmäßigen Betrieb der Wärmepumpe garantiert.
Grundsätzlich gilt: Wer Wärmepumpen und Flächenheizungen wie die Fußbodenheizung kombiniert, erreicht im Durchschnitt eine höhere Jahresarbeitszahl als mit anderen Heizsystemen. Das bedeutet, dass bei vergleichsweise geringeren CO2-Emissionen weniger Strom verbraucht wird und die Betriebskosten sinken. Insgesamt lassen sich mit Fußbodenheizungen signifikante Energieeinsparungen erzielen. Um in Sachen Effizienz des Heizsystems das volle Potenzial auszuschöpfen, sollten Bauherren bei der Dimensionierung der Heizkörper und Wärmepumpe immer auf Expertenrat setzen.
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