Ein neues Luft / Wasser-Wärmepumpenkonzept hat das Potenzial, der Branche weitere Impulse zu verleihen. Denn es fallen Zahlen auf, die man für gewöhnlich nicht mit Wärmepumpen in Verbindung bringt: 75 °C Vorlauftemperatur und 70 °C Warmwassertemperatur.
Grund dafür ist, dass im Zuge der aktuellen F-Gas-Verordnung neue Kältemittel in den Wärmepumpen zum Zuge kommen, die andere Voraussetzungen und technische Rahmendaten bieten, die bislang nur schwer erreichbar waren. Auf die sich fast automatisch anschließende Frage „Warum haben die Hersteller das dann nicht längst angeboten?“ fällt die Antwort leicht. Ganz so einfach wie „altes Kältemittel gegen neues Kältemittel tauschen und schon haben wir eine Wärmepumpe, die eine hohe Vorlauftemperatur liefert“, ist es dann doch nicht.
Wer jetzt sagt: „Derartige Temperaturen waren bei Wärmepumpen auch bisher möglich“, hat zwar recht, jedoch handelte es sich dabei in der Regel um zweistufige Systeme, in denen zwei Kältekreise miteinander gekoppelt waren. Die hohen Temperaturen müssen in diesen Fällen mit zwei arbeitenden Inverterverdichtern, entsprechenden Wärmeübergabeverlusten und damit einer generell geringeren Effizienz erkauft werden.
R 290 - natürliches Kältemittel mit geringem Treibhausgas-Potenzial
Doch um die neuen natürlichen und umweltschonenden Kältemittel in Wärmepumpen nutzen zu können, sind zahlreiche Aspekte zu beachten. Zunächst: Sind überhaupt Komponenten für den Bau von Wärmepumpen verfügbar, die für diese Kältemittel geeignet sind? Auch stellt sich die Frage, wie sich diese Kältemittel mit ihren technischen Eigenschaften für den Einsatz in der Wärmeerzeugung eignen. So kann mit dem Kältemittel CO2 in Wärmepumpen z. B. eine sehr hohe Temperatur erzeugt werden. Dafür ist jedoch in jedem Fall ein großes Delta-T erforderlich, was in „normalen“ Heizanlagen nicht vorhanden ist.
Jedes Kältemittel hat grundsätzlich völlig unterschiedliche Eigenschaften, die seinen Einsatz vielleicht in der Split-Klimatechnik effizient und umweltschonend machen, in der Heiztechnik aber keine optimalen Ergebnisse liefert.
Bild: Vaillant
Bild: Vaillant
Hermetisch geschlossener Kältekreis
Die neuen Kältemittel haben auch unerwünschte Eigenschaften. So kann das Kältemittel CO2 z. B. ausschließlich bei sehr hohem Anlagendruck verwendet werden. Darüber hinaus stehen am Markt nur wenige Komponenten für den Einsatz des Kältemittels CO2 zur Verfügung – so beispielsweise lediglich zwei Kompressorgrößen.
Deswegen haben die Hersteller viel in die Entwicklung der neuen Wärmepumpen-Technik investiert, um eine Basis für eine lange Einsatzzeit zu haben. Beispiel dafür ist Vaillant, die mit der Monoblock-Wärmepumpe aroTherm plus eine neue Generation mit einer Vorlauftemperatur von bis zu 75 °C vorstellte. Das eingesetzte natürliche Kältemittel ist R 290. Zwar ist R 290, wie viele andere Kältemittel auch, grundsätzlich brennbar. Es wird jedoch in einem hermetisch geschlossenen Kältekreis eingesetzt.
Effizienz, langfristiger Einsatz, Zuverlässigkeit, einfache Installation und Sicherheit: Dies ist nur eine Auswahl der Parameter, die in Einklang zu bringen waren, um eine neue Wärmepumpen-Generation zu entwickeln. Dabei wurde auf der Basis der zur Verfügung stehenden Kältemittel und ihrer Eigenschaften R 290 als optimales Kältemittel ausgewählt. Es hat exzellente thermodynamische Eigenschaften und die kältetechnische Charakteristik passt in das Anwendungsspektrum der Wärmepumpen des Herstellers, egal ob es Einsatzgrenzen oder die Effizienzwerte betrifft.
Dabei wurde auch genau bewertet und abgewogen, welche Kältemittel sich aufgrund der F-Gas-Verordnung eher als Übergangslösung oder zum Aufbau eines langfristig angelegten Konzeptes eignen. Durch hermetisch geschlossene Kältekreise werden zum einen hohe Sicherheitsanforderungen erfüllt. Zudem wurde eine Lösung geschaffen, die sich für Planung, Installation und Service möglichst nah an den bereits bekannten Wärmepumpensystemen orientiert. Gleichzeitig erweitern sich die Anwendungs- und Einsatzbereiche durch die neue Wärmepumpen-Technik deutlich.
Dennoch benötigt der ausführende Fachhandwerker durch die Monoblockbauweise für die Installation und Inbetriebnahme nicht einmal einen Sachkundenachweis zum Umgang mit Kältemitteln. Vielmehr muss er ausschließlich ein wassergeführtes hydraulisches System aufbauen. Arbeiten am Kältekreis sind für den Fachhandwerker weder bei der Montage noch bei späteren Wartungen erforderlich.
Bild: Vaillant
Bild: Innenleben des Wärmepumpensystems aroTherm plus.
Wärmepumpenlösungen für Neubau und Baubestand
Außerdem muss der Handwerker im Neubau kaum noch Überzeugungsarbeit leisten – hier ist die Wärmepumpe und oft dazu auch eine Photovoltaik-Anlage klar im Trend und hat mittlerweile Wärmeerzeuger auf der Basis fossiler Energieträger sogar überholt. Gleichzeitig zählen langfristig die Ausgaben für Energie und eine möglichst große Unabhängigkeit von den Entwicklungen am Markt.
Aber schaffen die neuen Wärmepumpen auch den Einstieg in den Baubestand und eine Möglichkeit, sie fast in jedem Haus zu installieren? Weiterhin wird der Einsatz von Wärmepumpen in der Modernisierung eine Einzelfall-Entscheidung bleiben. Die Bandbreite der möglichen Einsätze wird sich aber durch Wärmepumpen wie die aroTherm plus deutlich erweitern.
Ein Gebäude aus den 80er / 90er-Jahren, das bauartbedingt eine Vorlauftemperatur von 55 oder 60 °C benötigt, kann künftig ebenfalls eine wirtschaftliche Basis für den Einsatz einer Wärmepumpe bilden. Letztendlich ist es wichtig, dass die Wärmepumpe in Ausnahmefällen hohe Temperaturen erzeugen kann, aber nicht dauerhaft bereitstellen muss, um den Wärmebedarf zu decken. Denn so sind auch Wetterphasen mit tieferen Temperaturen wirtschaftlich ohne den Einsatz eines elektrischen Heizstabes absolvierbar.
Und so können auch da, wo konventionelle Wärmepumpen bislang ihre Leistungsgrenze erreicht haben, die neuen Wärmepumpen eine effiziente, sichere Wärmeversorgung ermöglichen. Bislang mit Gas- oder Öl-Wärmeerzeugern versorgte Heizanlagen mit Radiatoren und einer Vorlauftemperatur von bis zu 55 °C können in der Regel mit den neuen Wärmepumpen saniert werden.
So können Wärmepumpen wie aroTherm plus monovalent ein Standard-Radiatorensystem mit 65 °C bis zu - 10 °C Außentemperatur versorgen. Flächenheizungen sind nicht mehr unbedingt erforderlich. Die regelbare, modulierende Wärmepumpe passt die benötigte Leistung zu jedem Betriebspunkt automatisch an. Darüber hinaus wichtig: Ein Legionellenschutz kann ohne elektrische Zusatzheizung realisiert werden. Außerdem besteht für den Einsatz im Sommer die Möglichkeit zur aktiven Kühlung – ein echter Zusatznutzen in immer heißeren Sommern.
Alternativen für die Wärmeerzeugung im Baubestand
Zwar dominieren im Gebäudebestand nach wie vor fossile Energieträger, aber künftig passt auch immer besser eine Wärmepumpe als nachhaltige und zukunftsgerichtete Lösung. Darüber, welches Gerät nun zum Einsatz kommt, werden jedoch nach wie vor immer noch die objektspezifischen Bedingungen des Gebäudes entscheiden. Die Bandbreite an technischen Möglichkeiten ist durch die neuen Wärmepumpen in jedem Fall größer geworden.
Das Potenzial der Gebäude, die in den letzten 30 Jahren erstellt worden sind, ist riesig. Hier steht die Erneuerung der Heizanlage an. Entweder ist bereits eine Fußbodenheizung vorhanden oder die eingesetzten Radiatoren wurden in der Regel mit einem deutlichen Sicherheitsaufschlag kalkuliert und können so auch bei geringeren Vorlauftemperaturen die gewünschte Heizleistung erreichen. Genau für derartige Häuser im Baubestand eignen sich nun immer öfter moderne Wärmepumpen die eine hohe Vorlauftemperatur erzeugen können, als zukunftssichere Lösung für die Wärmeversorgung.
Fazit
Neue Wärmepumpen mit hohen Vorlauftemperaturen bieten eine Alternative für Teile des unsanierten Baubestands. Natürlich müssen weiterhin die objektspezifischen Rahmenbedingungen jedes einzelnen Gebäudes auf den Einsatz einer Wärmepumpe hin geprüft werden. Doch die Bandbreite der Einsatzbereiche hat sich mit den neuen Techniken weiter erhöht. Gerade die nun zur Sanierung der Heiztechnik anstehenden Gebäude aus den 80er- und 90er-Jahren bieten in der Regel auch die Möglichkeit, nun wirtschaftlich eine neue Wärmepumpe einzusetzen und so ganz auf erneuerbare Energieträger zu setzen. Neue Wärmepumpen mit z. B. R 290 haben zusätzlich eine Temperaturreserve, die es bisher nicht gab.
Bild: Vaillant
Ohne „Kälteschein“ installierbar
Neue Wärmepumpen mit hohen Vorlauftemperaturen machen den Sachkundenachweis zum fachgerechten Umgang mit Kältemitteln überflüssig. Denn der installierende Fachhandwerker trifft auf einen hermetisch geschlossenen Kältekreislauf. Lediglich bei einem Eingriff
in diesen Kreis selbst sind die Sachkunde und der Nachweis zum Umgang mit brennbaren Kältemitteln erforderlich. Dies ist bei herkömmlichen Kältemitteln (F-Gase) schon immer notwendig. Bei Wärmepumpen mit brennbaren Kältemitteln ist eine Zusatzqualifikation erforderlich (Reparatur/Austausch von Kältekreiskomponenten). Dies ist der einzige Unterschied im Vergleich zum Umgang mit den bislang dominierenden Kältemitteln.
Bild: Schellhorn
