Funktioniert eine Wärmepumpe mit Heizkörpern? Wärmepumpe im Haus mit vorhandenen Heizkörpern einbauen?

Eine Wärmepumpe ist ein Gerät, das die Energie aus der kalten Außenluft oder dem Erdreich verdichtet und an den Heizkreis des Gebäudes überträgt. Die Effizienz dieser Übertragung, also der COP-Wert, ist umgekehrt proportional zur Wassertemperatur, die die Wärmepumpe liefert: Je wärmer das Austrittswasser, desto mehr Strom wird für die erzeugte Wärme verbraucht. Bei 35 °C Austrittswassertemperatur liegt der COP-Wert typischerweise im Bereich 4,0–5,0, bei 55 °C Austrittswassertemperatur fällt der COP desselben Geräts in den Bereich 2,5–3,5.

Dieser Unterschied schlägt sich unmittelbar in der monatlichen Stromrechnung nieder. Bei einer Heizlast von 10 kW und 2.000 Betriebsstunden pro Jahr bedeutet der Unterschied zwischen COP 4,0 und COP 2,5 einen Mehrverbrauch von etwa 1.500 kWh/Jahr. Deshalb bestimmt der Betrieb der Wärmepumpe bei niedriger Wassertemperatur unmittelbar sowohl die Effizienz des Geräts als auch seine wirtschaftliche Amortisation. Ist die Heizkörperfläche ausreichend, ist eine niedrige Temperatur möglich; andernfalls werden entweder die Heizkörper ausgetauscht oder die Anlage wird durch zusätzliche Maßnahmen ausgeglichen.

Die Effizienzkennlinie einer Wärmepumpe hängt außerdem von der Temperatur der Wärmequelle ab. Bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe ist der bei 7 °C Außentemperatur unter A7W35 gemessene COP ein anderer, der unter A-7W55 gemessene COP deutlich niedriger. Wenn über die Eignung der Heizkörper gesprochen wird, müssen diese beiden Variablen gemeinsam betrachtet werden: Welcher Auslegungstag mit welcher Außentemperatur wird zugrunde gelegt, und wie viel Watt Wärme sollen an diesem Tag bei welcher Wassertemperatur abgegeben werden? (Details: Wie viel Strom verbraucht eine Wärmepumpe? Wie berechnet man den monatlichen Verbrauch?)

Der Zusammenhang zwischen COP und Wassertemperatur der Wärmepumpe ist die Grundkennlinie, die die gesamte Wirtschaftlichkeit der Anlage bestimmt. Nach dem Carnot-Prinzip ist der theoretische Wirkungsgrad einer Wärmepumpe umgekehrt proportional zur Temperaturdifferenz zwischen dem Medium, an das sie Wärme abgibt, und dem Medium, dem sie Wärme entzieht: Mit steigender Austrittswassertemperatur wächst diese Differenz und die Effizienz sinkt. In der Praxis senkt jeder Anstieg der Austrittswassertemperatur um 1 °C den COP-Wert um etwa 2–2,5 Prozent. Der Anstieg von 35 °C auf 55 °C bedeutet etwa 20 °C Unterschied, und das entspricht beim COP grob einem Verlust von 40–45 Prozent. Die Heizkörper-Wassertemperatur steuert die Effizienz der Wärmepumpe daher unmittelbar; das Ziel ist immer die niedrigste Wassertemperatur, die die Heizlast deckt.

Die Wärmeleistung eines Heizkörpers ändert sich bei einer Änderung der Wassertemperatur nicht linear, sondern proportional zur logarithmischen mittleren Temperaturdifferenz (LMTD). Diese Berechnung ist die einzige verlässliche Methode, um die Eignung eines vorhandenen Heizkörpers für die Wärmepumpe zahlenmäßig nachzuweisen, und sie lässt sich vor Ort in wenigen Minuten durchführen.

Die Katalogwärmeleistung eines Heizkörpers wird unter Normbedingungen angegeben (nach EN 442 bei 75/65/20 °C, also Vorlauf 75, Rücklauf 65, Raum 20 °C). Unter dieser Bedingung wird die LMTD wie folgt berechnet: LMTD_standart = ((75-20) - (65-20)) / ln((75-20)/(65-20)) = (55-45) / ln(55/45) = 10 / 0,200 = ca. 49,8 °C.

Beim Betrieb mit der Wärmepumpe unter der Bedingung 45/40/20 °C (Vorlauf 45 °C, Rücklauf 40 °C, Raum 20 °C) ergibt sich die neue LMTD wie folgt: LMTD_yeni = ((45-20) - (40-20)) / ln((45-20)/(40-20)) = (25-20) / ln(25/20) = 5 / 0,223 = ca. 22,4 °C. Wenden wir das Verhältnis auf dieselbe Wärmeleistung an: Q_yeni = Q_standart × (22,4 / 49,8) = Q_standart × 0,45.

Die ingenieurtechnische Antwort auf die Frage, wie die Eignung von Heizkörpern für die Wärmepumpe berechnet wird, ist genau dieses Verhältnis: Sie teilen die Norm-LMTD durch die Ziel-LMTD und wenden den so erhaltenen Korrekturfaktor auf die Katalogwatt des Heizkörpers an. Katalogwerte werden in der Regel mit einer Kennlinie mit dem Exponenten n=1,3 angegeben; für eine genaue LMTD-Heizkörperberechnung wird das Verhältnis (LMTD_yeni / LMTD_standart) mit dem Exponenten 1,3 angesetzt, vor Ort liefert jedoch der Exponent 1,0, also das lineare LMTD-Verhältnis, ein sicheres und hinreichend nahes Ergebnis. Beispielsweise ergibt das Verhältnis (22,4/49,8) linear angesetzt 0,45, exponentiell (n=1,3) etwa 0,37; die Differenz zwischen beiden liegt im Bereich des Sicherheitszuschlags und die Entscheidung ändert sich nicht.

Ergebnis: Ein Heizkörper, der unter Normbedingungen 1.000 W abgibt, liefert bei Anschluss an ein 45/40 °C-System der Wärmepumpe etwa 450 W. Um die Heizlast zu decken, muss entweder der Heizkörper in diesem Raum ausgetauscht (ein etwa 2,2-fach größeres Panel), ein zusätzliches Panel ergänzt oder die Anlage auf 55 °C angehoben werden. Zur Auswahl der Wärmepumpe und zur kW-Berechnung lesen Sie dazu unseren eigenen Ratgeber. (Details: Wie viele kW Wärmepumpe braucht ein Haus mit 100 m², 150 m² oder 200 m²?)

Der folgende Vergleich zeigt die tatsächliche Wärmeleistung eines Panelheizkörpers mit einem Katalogwert von 1.000 W unter Normbedingungen bei verschiedenen Wassertemperaturen. Alle Berechnungen wurden mit der LMTD-Methode durchgeführt; die Raumtemperatur ist mit 20 °C und die Spreizung zwischen Vor- und Rücklauf mit 5 °C festgelegt.

• 75/65/20 °C (Norm, Kombitherme) — LMTD: ~49,8 °C — Leistung: 1.000 W (Referenz)
• 55/50/20 °C (Hochtemperatur-Wärmepumpe) — LMTD: ~32,7 °C — Leistung: ca. 657 W (Verhältnis: 0,66)
• 50/45/20 °C (mittlere Temperatur) — LMTD: ~27,9 °C — Leistung: ca. 560 W (Verhältnis: 0,56)
• 45/40/20 °C (niedrige Temperatur, effizienter Bereich) — LMTD: ~22,4 °C — Leistung: ca. 450 W (Verhältnis: 0,45)
• 40/35/20 °C (sehr niedrige Temperatur, Fußbodenheizungsbereich) — LMTD: ~17,4 °C — Leistung: ca. 350 W (Verhältnis: 0,35)

Die praktische Bedeutung dieser Tabelle ist folgende: Beträgt die Auslegungsheizlast Ihres Raums 800 W und ist Ihr vorhandener Heizkörper ein Panel, das unter Normbedingungen 1.000 W abgibt, dann liefert der Heizkörper beim Betrieb mit der Wärmepumpe bei 45 °C nur 450 W, und der Raum wird nicht ausreichend warm. Um die Last im selben Raum zu decken, muss entweder ein Panel mit 1.800 W Normleistung montiert oder am Auslegungstag eine Wassertemperatur von 55 °C verwendet werden. Die zweite Option ist umsetzbar, aber der COP sinkt; im größten Teil des Jahres (bei Außentemperaturen über 5 °C) kann die Anlage auf 45 °C heruntergeregelt werden.

Das klare Urteil aus diesem Vergleich lautet: Wird die Wärmepumpe an einen Heizkörperkreis mit 45 Grad angeschlossen, erhält man nur etwa 45 Prozent der Katalogwatt; bei einem Heizkörperkreis mit 55 Grad steigt dieser Anteil auf etwa 66 Prozent. Die Differenz von 21 Prozentpunkten ist der Grund dafür, dass die meisten vorhandenen Heizkörper bei 55 °C ausreichen und bei 45 °C nicht. Deshalb werden in der Praxis zwei Schwellen verwendet: Liegt der Heizkörper über dem 2,2-Fachen der Last, arbeitet man bei 45 °C effizient; liegt er zwischen dem 1,5- und 2,2-Fachen, bleibt der vorhandene Heizkörper bei 55 °C erhalten; liegt er unter dem 1,5-Fachen, ist eine Vergrößerung des Heizkörpers unvermeidlich.

Auch die Auswirkung des Vergleichs auf die Energierechnung lässt sich konkretisieren. Bei 10 kW Heizlast und der Annahme von 2.000 Betriebsstunden pro Jahr beträgt der jährliche Stromverbrauch bei einer Auslegungstemperatur von 55 °C und einem angenommenen durchschnittlichen saisonalen COP von 2,8 etwa 7.143 kWh. Könnte dieselbe Anlage bei einer Auslegungstemperatur von 45 °C arbeiten (mit ausreichender Heizkörperfläche), läge der Jahresverbrauch bei einem durchschnittlichen COP von 3,5 bei 5.714 kWh; die Differenz bedeutet eine Einsparung von 1.429 kWh/Jahr. (Details: Wärmepumpe oder Kombitherme? Vergleich der Erdgas- und Stromkosten)

Um die Eignung vorhandener Heizkörper für die Wärmepumpe zu beurteilen, genügen drei Schritte, und es wird kein Messgerät benötigt. Der erste Schritt ist die Berechnung der Heizlast des Raums, der zweite das Ablesen der Wärmeleistung aus dem Normkatalog des vorhandenen Heizkörpers, der dritte die Ermittlung der tatsächlichen Leistung bei der Zielwassertemperatur über das LMTD-Verhältnis und der Vergleich mit der Heizlast.

Für die Heizlast des Raums gilt folgende Faustregel: In gut gedämmten modernen Gebäuden werden 50–60 W/m², in mittelmäßig gedämmten Altbauten 80–100 W/m² und in schlecht gedämmten Gebäuden 120–150 W/m² angesetzt. Für einen 20 m² großen, mittelmäßig gedämmten Raum beträgt die Heizlast etwa 20 × 90 = 1.800 W. Beträgt der Katalogwert des vorhandenen Panelheizkörpers in diesem Raum 2.200 W, ergibt sich das Verhältnis 2.200/1.800 = 1,22. Multipliziert man dieses Verhältnis bei 45 °C mit 0,45, beträgt die tatsächliche Leistung etwa 990 W. Da die Last 1.800 W beträgt, ist die Differenz groß, und es muss entweder der Heizkörper ausgetauscht oder die Wassertemperatur angehoben werden.

Eine Schwellenregel, die die Berechnung erleichtert, lautet: Beträgt die Normwärmeleistung des vorhandenen Heizkörpers mindestens das 2,2-Fache der Heizlast des Raums, kann bei 45 °C eine ausreichende Erwärmung erreicht werden. Beträgt sie das 1,5-Fache, werden 55 °C benötigt. Liegt sie beim 1,0-Fachen oder darunter, ist der Austausch des Heizkörpers zwingend. Diese Schwellen sind Näherungswerte; die exakte Berechnung muss mit der LMTD-Formel erfolgen. In der Praxis wird raumweise gerechnet, denn Räume an der Nordfassade können eine deutlich höhere Heizlast tragen als Räume an der Südfassade.

Die Fälle, in denen vorhandene Heizkörper unverändert weiterverwendet werden können, sind durch das gleichzeitige Vorliegen mehrerer Bedingungen definiert. Alle diese Bedingungen müssen anhand realer Daten vor Ort überprüft werden und dürfen nicht dem allgemeinen Eindruck überlassen bleiben.

• Wenn die Gebäudedämmung gut oder sehr gut ist (spezifischer Wärmeverlust unter 50–60 W/m²·°C) — Da die Heizlast niedrig ist, sind die vorhandenen Heizkörper überdimensioniert und eignen sich für den Betrieb bei niedriger Temperatur
• Wenn die Heizkörper bei der Auslegung für die Kombitherme überdimensioniert wurden — In alten Projekten wurde ein Sicherheitszuschlag von 20–50 % aufgeschlagen, sodass die Heizkörper häufig größer gewählt wurden als nötig; dieser Zuschlag wird beim Umstieg auf die Wärmepumpe zum Vorteil
• Wenn das Gebäude saniert wurde, die Fenster doppelt verglast sind und die Türen gedämmt wurden — Die ursprüngliche Heizlastberechnung hat ihre Gültigkeit verloren, und die tatsächliche Last ist gesunken
• Wenn die Auslegungs-Außentemperatur in milden Regionen zwischen -3 und 0 °C liegt — In einem Küstenklima wie dem von Istanbul ist der Auslegungstag deutlich weniger streng als in Ankara, und die ausreichende Heizkörperleistung steigt entsprechend
• Wenn die Anlage den Betrieb bei 55 °C akzeptieren kann — Bei hoher Temperatur auf Effizienz zu verzichten und die vorhandenen Heizkörper zu behalten, ist wirtschaftlich zuweilen sinnvoll; diese Rechnung sollte gemeinsam mit der Amortisation der Investition erfolgen

Der Großteil des Gebäudebestands in Istanbul wurde zwischen 1990 und 2010 errichtet, und in dieser Zeit wurden die Heizkörper häufig 1,5- bis 2-mal größer gewählt als erforderlich. Da auch nachträglich gedämmte Fassungen von Gebäuden, die ohne Dämmprojekt errichtet wurden, die tatsächliche Heizlast senken, kommt ein erheblicher Teil der Vorberechnungen vor Ort zu dem Ergebnis, dass die vorhandenen Heizkörper nutzbar sind. Ohne Messungen und Berechnungen vor Ort für die endgültige Entscheidung eine eindeutig positive oder negative Antwort zu geben, wäre falsch.

Wenn die vorhandenen Heizkörper nicht ausreichen, gibt es drei grundlegende Alternativen. Welche geeignet ist, hängt vom Budget, von den Eigenschaften des Gebäudes und davon ab, welche Räume problematisch sind.

• Heizkörperaustausch — Den alten Heizkörper durch ein neues großformatiges Panel ersetzen. Typische Kostenposition: Kauf des Panels und Montagearbeit. Die sauberste Lösung; sie erhöht die Normwärmeleistung unmittelbar. Einschränkung: Die Wand- und Nischenmaße des alten Gebäudes lassen ein großes Panel möglicherweise nicht zu; der Anschluss an die Heizungssteigleitung kann sich ändern
• Zusätzliches Panel ergänzen — Neben dem vorhandenen Heizkörper ein zweites Panel montieren. Obwohl hierfür weniger Stemmarbeiten nötig sind, muss geprüft werden, ob die vorhandene Rohrleitung den neuen Heizkörper versorgen kann; der Kreis muss hydraulisch abgeglichen werden
• Fan-Coil ergänzen — In problematischen Räumen kleine Fan-Coil-Geräte aufstellen und an den Kreis der Wärmepumpe anschließen. Da der Fan-Coil bei niedriger Wassertemperatur wie 45 °C die konvektive Wärmeübertragung erzwingt, kann er auf einer deutlich kleineren Fläche mehr Wärme abgeben als ein Heizkörper. Nachteil: Ventilatorgeräusch (typisch 28–38 dB(A)) und Stromverbrauch. (Details: Was ist ein Fan-Coil? Unterschiede zwischen 2-Rohr- und 4-Rohr-Fan-Coil-Systemen)
• Fußbodenheizung als Ergänzung — In manchen Projekten wird in Bereichen, die sich leicht sanieren lassen, etwa im Keller oder Erdgeschoss, eine Fußbodenheizung ergänzt, während die oberen Geschosse bei den vorhandenen Heizkörpern bleiben. Gemischte Systeme sind zwar komplex, mit hydraulischer Entkopplung und geeigneter Regelungslogik aber möglich. (Details: Wie funktioniert eine Wärmepumpe mit Fußbodenheizung? Wie richtet man das effizienteste System ein?)

Wenn Sie ein gemischtes System aufbauen, ist der hydraulische Abgleich eine Grundvoraussetzung. Damit unterschiedliche Kreiswiderstände und unterschiedliche Temperaturniveaus (Fußbodenheizung 35 °C + Heizkörper 45–55 °C) von derselben Wärmepumpe versorgt werden können, muss eine hydraulische Weiche eingesetzt werden. Andernfalls beeinflussen sich die Kreise gegenseitig, einige Räume werden nicht warm und die Pumpe arbeitet instabil. Zur hydraulischen Weiche und zur Funktionsweise des Abscheiders lesen Sie dazu unseren eigenen Ratgeber. (Details: Was ist ein Abscheider? Unterschiede zwischen Luftabscheider, Schlammabscheider und hydraulischer Weiche)

Der COP (Coefficient of Performance, Leistungszahl) gibt die Wärmemenge in kWh an, die die Wärmepumpe pro 1 kWh verbrauchtem Strom erzeugt. COP 4,0 bedeutet, mit 1 kWh Strom 4 kWh Wärme zu erzeugen. Dieser Wert ist nicht konstant; er ändert sich laufend mit der Außentemperatur und der Austrittswassertemperatur.

Betrachten wir für die Beispielrechnung die Baureihe Viessmann Vitocal 200-A. Der COP-Wert dieser Baureihe beträgt unter der Bedingung A7W35 (Außentemperatur 7 °C, Austrittswasser 35 °C) etwa 4,7. Unter der Bedingung A7W55 (Außentemperatur 7 °C, Austrittswasser 55 °C) sinkt der COP-Wert desselben Geräts auf etwa 2,9. Die Differenz bedeutet: 62 Prozent mehr Stromverbrauch bei gleicher Wärmeleistung.

Die jährliche Kostenberechnung erfolgt so: Bei 10 kW Heizlast, 1.800 Betriebsstunden pro Jahr und unter der Annahme eines Kostenfaktors als Strompreis beträgt der Jahresverbrauch bei COP 4,7 10.000 × 1.800 / 4,7 = ca. 3.830 kWh; bei COP 2,9 dagegen 10.000 × 1.800 / 2,9 = ca. 6.207 kWh. Die Differenz beträgt 2.377 kWh pro Jahr. Bei der Beurteilung des Umstiegs auf die Wärmepumpe muss die Investition in Heizkörperfläche mit dieser Einsparung verglichen werden. (Details: Was ist eine Wärmepumpe? Lohnt sich der Kauf einer Wärmepumpe 2026? Stromverbrauch und tatsächliche Kosten)

Die Kennzahl für die saisonale Effizienz, der SCOP (Seasonal COP), bildet diese Realität besser ab. Der SCOP ist der gewichtete mittlere COP einer Wärmepumpe, die über eine Heizperiode bei unterschiedlichen Außentemperaturen arbeitet. In einem milden Klima wie dem von Istanbul liegt die Außentemperatur an den meisten Tagen zwischen 5 und 12 °C; nur an wenigen Tagen sinkt sie auf das Auslegungsminimum. Deshalb sollte für die jährliche Kostenberechnung nicht der COP des Auslegungstags, sondern der SCOP verwendet werden. Bei einer Auslegungstemperatur von 35 °C liegt der SCOP typischerweise im Bereich 4,0–5,5, bei 55 °C sinkt dieser Wert auf 2,5–3,5.

Pomeka Mekanik führt in der Produktgruppe Wärmepumpen die Marken Viessmann und Mitsubishi Electric. Die Baureihen dieser beiden Marken, die sich hinsichtlich der Eignung für Heizkörper hervorheben, sowie ihre Betriebstemperaturen sind nachfolgend aufgeführt.

• Viessmann Vitocal 200-A (Luft-Wasser, Monoblock) — Austrittswassertemperatur bis 60 °C; unter der Bedingung A7W55 COP etwa 2,9; unter der Bedingung A7W35 COP etwa 4,7; für Wohngebäude, Leistungsbereich 5–16 kW
• Viessmann Vitocal 250-A (Luft-Wasser, Split) — Austrittswassertemperatur bis 62 °C; Leistungsbereich 6–18 kW; größere Auswahl an Außengeräten; untere Einsatzgrenze bei -25 °C Außentemperatur
• Mitsubishi Electric Ecodan (Luft-Wasser, Split und Monoblock) — Austrittswassertemperatur bis 60 °C; COP unter der Bedingung A7W45 je nach Baureihe im Bereich von etwa 3,5–4,2; Leistungsbereich 5–16 kW für Wohngebäude
• Mitsubishi Electric Zubadan Ecodan — Betrieb mit voller Leistung bei -28 °C Außentemperatur dank Verdichtungstechnologie mit Verflüssigerunterstützung; es gibt Baureihen für Heizkörpersysteme mit höheren Temperaturen; Leistungsbereich 8–14 kW

Beide Marken haben Modelle im Programm, die bei Austrittstemperaturen von 55–60 °C arbeiten können; diese Eigenschaft erlaubt es, die vorhandenen Heizkörper unverändert weiterzunutzen. In diesem Betriebsmodus sinkt jedoch die Effizienz. Für den jährlich effizientesten Betrieb wird eine Hybridstrategie empfohlen: 45–50 °C bei Außentemperaturen über 5 °C, 55–60 °C an kalten Tagen. Moderne Regler von Viessmann und Mitsubishi Electric steuern diesen Übergang automatisch.

Auch die Wahl zwischen Monoblock und Split ist für die Eignung wichtig. Bei Monoblock-Geräten wird der gesamte Kreislauf im Außengerät geschlossen, und in den Innenraum führt nur die Wasserleitung; das verringert die Frostgefahr. Bei Split-Geräten wird die Kältemittelleitung ins Innere geführt und sorgt am Innengerät für die Wärmeübertragung. In vorhandenen Anlagen mit Heizkörpern erfordert der Monoblock hinsichtlich der Installation meist weniger Eingriffe. (Details: Monoblock- oder Split-Wärmepumpe? Vorteile, Nachteile und Unterschiede)

Der Einbau einer Wärmepumpe in einem Haus mit vorhandenen Heizkörpern ist ein deutlich umfangreicherer Vorgang als der Ausbau der Kombitherme und der Anschluss eines neuen Geräts. Nicht in der richtigen Reihenfolge ausgeführte Installationen enden häufig mit kalten Räumen, hohen Stromrechnungen und frühzeitigen Serviceeinsätzen.

Der erste Schritt ist die Heizlastberechnung des Gebäudes. Die raumweise nach dem Verfahren TS EN 12831 durchgeführte Berechnung ermittelt die erforderliche Wärmemenge jedes Raums und die Gesamtlast. Ohne diese Berechnung lässt sich die richtige Wärmepumpenleistung nicht auswählen. Der Ingenieur, der die Berechnung durchführt, liest zugleich den Katalogwert des Heizkörpers in jedem Raum ab und prüft, ob er bei der Zielwassertemperatur ausreicht.

Der zweite Schritt ist die Beurteilung der Heizkörperfläche. In jedem Raum werden Marke, Modell und Größe des vorhandenen Heizkörpers bestimmt. Für in der Türkei verbreitete Panelheizkörper werden die Normwärmeleistungen anhand der Herstellerkataloge oder der Standardtabellen nach TS 2164 ermittelt. Anschließend wird mit dem LMTD-Verhältnis die tatsächliche Leistung bei der Zielwassertemperatur berechnet und mit der Heizlast verglichen.

Der dritte Schritt ist die Beurteilung der Rohrleitung der Anlage. Alte Installationen wurden meist mit Stahlrohr ausgeführt; Innendurchmesser und Strömungsgeschwindigkeiten werden geprüft. Da zusätzliche Lasten oder Heizkörperwechsel das Gleichgewicht des Volumenstroms verändern, wird der Kreis neu abgeglichen. Falls eine Umwälzpumpe vorhanden ist, muss sie möglicherweise ausgetauscht oder eingestellt werden; Hersteller von Wärmepumpen empfehlen in der Regel ihre eigenen kompatiblen Pumpensets. Zur Berechnung des Kreisabgleichs lesen Sie unseren Ratgeber zur Umwälzpumpe. (Details: Wie wählt man eine Umwälzpumpe aus? Was bedeuten 25/4, 25/6, 25/8?)

Der vierte Schritt ist die Aktualisierung von Ausdehnungsgefäß und Sicherheitsgruppe. Das Betriebsvolumen und der Druck können bei der Wärmepumpe anders sein als bei der Kombitherme; das vorhandene Ausdehnungsgefäß reicht möglicherweise nicht aus. Werden die richtige Berechnung und Montage des Ausdehnungsgefäßes vernachlässigt, lässt die Anlage bei Überdruck Wasser über das Sicherheitsventil ab, mit dem fehlenden Wasser gelangt Luft hinein, und im Kreis beginnt Korrosion. Zur Berechnung des Ausdehnungsgefäßes lesen Sie dazu unseren eigenen Ratgeber. (Details: Berechnung des Ausdehnungsgefäßes)

Der fünfte Schritt ist die Vorbereitung der elektrischen Infrastruktur der Wärmepumpe. Eine typische Luft-Wasser-Wärmepumpe mit 8–12 kW erfordert eine Versorgung mit 400 V (3-phasig) und einen eigenen Stromkreis. Ob die Verteilung der Wohnung oder des Einfamilienhauses diese Last tragen kann, muss von einer Elektrofachkraft bestätigt werden. Wird der Leistungsbedarf vernachlässigt, löst die Schutzeinrichtung des Geräts aus, und es kommt zu intermittierendem Betrieb.

Eine Hochtemperatur-Wärmepumpe ist eine besondere Klasse, die Austrittswasser mit 60 °C und mehr erzeugen kann. Standard-Luft-Wasser-Wärmepumpen können diese Temperatur zwar erreichen, die Effizienz sinkt mit steigender Temperatur jedoch erheblich. Hybridsysteme lösen dieses Problem, indem sie die Wärmepumpe mit einer üblichen gasbefeuerten Kombitherme oder einem Heizkessel kombinieren: An kalten Tagen schaltet sich der Kessel zu und ergänzt die Temperatur, die die Wärmepumpe nicht erzeugen kann.

Der Vorteil des Hybridsystems besteht darin, dass die vorhandenen Heizkörper unverändert erhalten bleiben und die jährliche Energieeinsparung dennoch auf einem beachtlichen Niveau gehalten wird. Im größten Teil der Saison arbeitet die Wärmepumpe bei 45–50 °C mit hoher Effizienz; nur an kalten Wintertagen schaltet sich die Kombitherme zu. In Hybridsystemen wird die Leistung der Wärmepumpe so gewählt, dass sie 60–70 % der Gesamtlast deckt; diese Strategie der „Auslegung mit reduzierter Leistung“ senkt die Investition in das Gerät und überlässt den größten Teil der jährlichen Betriebsstunden der Wärmepumpe.

Bei der Hybridlösung ist auf die hydraulische Abstimmung zu achten. Wenn zwei unterschiedliche Wärmequellen an denselben Kreis angeschlossen werden, sind eine korrekte Regelungslogik und ein geeigneter Prioritätsalgorithmus erforderlich, damit sie sich gegenseitig nicht in ihrem Betrieb stören. Die Baureihe Viessmann Vitocal verfügt über Energiemanagement-Einheiten, die zusammen mit der Kombitherme eine Hybridregelung bieten. Zu Energiemanagement und Effizienzberechnung lesen Sie dazu unseren entsprechenden Ratgeber. (Details: Energieeffizienz in mechanischen Anlagen)

Die Fußbodenheizung ist die Umgebung, in der die Wärmepumpe am effizientesten arbeitet; bei Wassertemperaturen von 30–40 °C erreichen die COP-Werte ihr höchstes Niveau. In einem bestehenden Gebäude auf Fußbodenheizung umzusteigen, ist jedoch ein großer Eingriff: Der Boden muss aufgerissen, Rohre müssen verlegt und Estrich muss eingebracht werden. Richtig ausgeführt ist das Ergebnis hervorragend, aber nicht für jedes Budget geeignet. (Details: Wie funktioniert eine Wärmepumpe mit Fußbodenheizung? Wie richtet man das effizienteste System ein?)

Deshalb ist es in manchen Projekten sinnvoll, die Wärmepumpe zunächst mit den vorhandenen Heizkörpern zu erproben und einige Winter lang zu betreiben und danach einen umfassenden Umstieg auf die Fußbodenheizung zu planen. Dieser Ansatz sorgt dafür, dass die Energieeinsparung sofort beginnt, das Budget auf Phasen verteilt wird und die Entscheidung, welche Räume zuerst umgebaut werden, auf Basis realer Praxiserfahrung getroffen wird. Andererseits ist bei diesem zweistufigen Ansatz die Wassertemperatur anfangs auf die Heizkörper (45–55 °C) eingestellt, sodass die Anlage beim Wechsel auf die Fußbodenheizung neu in Betrieb genommen und abgeglichen werden muss.

Die entscheidende Frage bei der Entscheidung für einen gemischten Umstieg lautet: Welche Räume werden ausreichend warm? Räume an der Nordfassade und Eckräume bleiben häufig unzureichend; eine verbreitete praktische Lösung ist es, diese Räume vorrangig entweder mit einem neuen größeren Heizkörper oder mit einem Fan-Coil auszustatten und die vorhandenen Heizkörper in den Räumen an der Südfassade beizubehalten. Zu den Vorteilen und zum Funktionsprinzip der Fußbodenheizung lesen Sie dazu unseren Ratgeber. (Details: Vorteile der Fußbodenheizung)

Eine Wärmepumpe kann ausschließlich zur Raumheizung verwendet werden; in diesem Fall ist kein Speicheranschluss nötig, und die Anlage speist nur den Heizkörperkreis. Die große Mehrheit der Hausbesitzer, die von der Kombitherme auf die Wärmepumpe umsteigen, möchte jedoch auch die Trinkwarmwasserfunktion abdecken, die bisher die Kombitherme übernommen hat. In diesem Fall ist die Integration eines Warmwasserspeichers zwingend.

Für das Trinkwarmwasser wird ein an die Wärmepumpe angeschlossener Warmwasserspeicher installiert. Das Speichervolumen richtet sich nach der Haushaltsgröße; die gängige Regel lautet 50–60 Liter pro Person. Die Wärmepumpe erwärmt das Speicherwasser typischerweise bis 55 °C; zur Legionellenvorbeugung wird empfohlen, es einmal pro Woche auf 60 °C anzuheben. Für diesen Zyklus nutzen manche Anlagen einen zusätzlichen elektrischen Heizstab. Zur Auswahl des Warmwasserspeichers lesen Sie dazu unseren eigenen Beitrag. (Details: Was ist ein Warmwasserspeicher? Unterschiede zwischen Speichern mit einer Rohrwendel, mit zwei Rohrwendeln und Elektro-Warmwasserspeichern)

Ein Warmwasserspeicher mit zwei Rohrwendeln sollte bevorzugt werden: Eine Rohrwendel wird vom Kreis der Wärmepumpe gespeist, die andere kann vom Ersatz- oder Solarkollektor gespeist werden. Auch mit einem Speicher mit einer Rohrwendel kann gearbeitet werden, die Flexibilität sinkt jedoch. In der Anschlussarchitektur ist die Kreispriorisierung wichtig; arbeiten Speicherladung und Heizkörperheizung gleichzeitig, wird die Leistung der Wärmepumpe aufgeteilt, und beide Bedarfe werden langsamer gedeckt. Eine geeignete Regelungslogik arbeitet so, dass sie zuerst den Speicher erwärmt und anschließend den Heizkreis startet. (Details: Wie viele Liter Warmwasserspeicher sollte ich kaufen? Berechnung für 2, 4, 6, 10 und 20 Personen)

In einem ungedämmten oder schlecht gedämmten Gebäude eine Wärmepumpe zu installieren, ist sowohl technisch als auch wirtschaftlich äußerst riskant. Bei unzureichender Dämmung bleibt die Heizlast hoch, die Wärmepumpe muss aber dennoch mit derselben Leistung arbeiten. An kalten Tagen läuft das Gerät mit voller Leistung, reicht diese nicht aus, schaltet sich der zusätzliche elektrische Heizstab zu, und da dieser mit COP 1,0 arbeitet, steigt die Stromrechnung stark an.

Die Dämmung muss zuerst erfolgen. Diese Regel dient unmittelbar sowohl der richtigen Dimensionierung der Wärmepumpe als auch ihrem Betrieb mit maximaler Effizienz. Werden bei alten Gebäuden in Istanbul Außenwanddämmung (8–12 cm EPS oder Steinwolle), Dachdämmung und Doppelverglasung zusammen ausgeführt, kann die Heizlast um 30–50 % sinken. Dieser Rückgang erlaubt die Wahl einer kleineren Wärmepumpe, und die Einsparung über die Lebensdauer des Geräts ist groß.

Auch der Beitrag der Dämmung zur Eignung der Heizkörper ist wichtig. Sinkt die Heizlast nach der Dämmung, steigt die relative Leistung der vorhandenen Heizkörper. Ein Heizkörper, der vor der Dämmung unzureichend erschien, kann nach der Dämmung ausreichend werden. Deshalb sollte die Beurteilung der Eignung für die Wärmepumpe immer gemeinsam mit der aktuellen und der Heizlast des Gebäudes nach der Dämmung erfolgen. (Details: Wärmepumpen)

Die Wärmepumpe mit vorhandenen Heizkörpern funktioniert in Gebäuden mit niedriger Heizlast und reichlicher Heizkörperfläche ganz ohne Änderungen. Das zeigt sich am häufigsten in Wohngebäuden, in denen die Heizkörper zur Zeit der Kombitherme mit 20–50 Prozent Sicherheitszuschlag überdimensioniert wurden. Das einzige entscheidende Kriterium bei der Umstellung eines Hauses mit Heizkörpern auf die Wärmepumpe ist das Verhältnis der Normwärmeleistung des Heizkörpers in jedem Raum zur Auslegungsheizlast dieses Raums.

Um dieses Verhältnis vor Ort schnell zu ermitteln, genügen drei Angaben: die Quadratmeterzahl des Raums, der ungefähre spezifische Wärmeverlust des Gebäudes (bei guter Dämmung 50–60 W/m², bei mittlerer Dämmung 80–100 W/m²) sowie Panelbauart und Größe des Heizkörpers. Beispielsweise beträgt die Heizlast in einem 18 m² großen, gut gedämmten Schlafzimmer etwa 18 × 55 = 990 W. Gibt es in diesem Raum ein Panel mit 2.400 W unter Normbedingungen, beträgt das Verhältnis 2.400/990 = 2,42; da es über der Schwelle von 2,2 liegt, heizt die Wärmepumpe diesen Raum bei einem Heizkörperkreis mit 45 Grad problemlos.

Die Heizkörper-Wassertemperatur im Kreis der Wärmepumpe muss für jeden Raum einzeln beurteilt werden. In einem Wohngebäude kommt es häufig vor, dass der Heizkörper im Wohnzimmer bei 45 °C ausreicht, ein kleines Bad mit nur einem Panel jedoch 55 °C benötigt. In diesem Fall besteht die praktische Lösung darin, den gesamten Kreis bei niedriger Temperatur zu belassen und nur dem unzureichenden Raum ein zusätzliches Panel oder einen Handtuchheizkörper hinzuzufügen; den gesamten Kreis auf hohe Temperatur anzuheben, senkt die Jahreseffizienz unnötig. (Details: Heizkörper werden nicht warm: Kann die Umwälzpumpe die Ursache sein?)

Ein Fan-Coil wird als konvektives Heizelement, das bei derselben niedrigen Wassertemperatur wie der Heizkörper arbeitet, an den Kreis der Wärmepumpe angeschlossen. Da der Fan-Coil dank des eingebauten Ventilators Luft zwangsweise über die Wärmeübertragerfläche führt, gibt er selbst bei niedrigen Wassertemperaturen wie 40–45 °C pro Flächeneinheit 3- bis 4-mal mehr Wärme ab als ein Heizkörper. Diese Eigenschaft sorgt in engen Räumen, in denen eine Vergrößerung des Heizkörpers nicht möglich ist, dafür, dass die Wärmepumpe bei niedriger Temperatur mit hoher Effizienz arbeitet.

Bei der Auswahl des Fan-Coils werden Volumenstrom (m³/h Luft) und wasserseitige Leistung (kW) gemeinsam beurteilt. Ein typisches Kassetten- oder Wandgerät kann bei 45 °C Eintrittswassertemperatur 1,5–3,5 kW Wärme abgeben und erzeugt bei niedriger Drehzahl 28–34 dB(A), bei hoher Drehzahl 40–48 dB(A) Schall. In Schlafzimmern sollte für den Nachtkomfort die niedrige Drehzahl gewählt und das Gerät nicht in Bettnähe positioniert werden. Der Kondensatanschluss des Fan-Coils ist nur erforderlich, wenn auch gekühlt wird; bei reiner Heizung entsteht kein Kondensat. (Details: Was ist ein Fan-Coil? Unterschiede zwischen 2-Rohr- und 4-Rohr-Fan-Coil-Systemen)

Die Speisung von Fan-Coil und Heizkörper aus derselben Wärmepumpe ist hydraulisch unproblematisch, da beide bei derselben niedrigen Wassertemperatur arbeiten können. Bei der Planung der Anlage werden Heizkörperkreis und Fan-Coil-Kreis mit getrennten Strangregulierventilen abgeglichen; so unterversorgt der hohe momentane Volumenstrom des Fan-Coils die Heizkörperstränge nicht mit Wasser. In gemischten Kreisen entkoppelt der Einsatz einer hydraulischen Weiche Strömungsschwankungen. (Details: Was ist eine hydraulische Weiche? Warum wird sie in Heizkessel- und Wärmepumpensystemen eingesetzt?)

Ein Hybridsystem aus Wärmepumpe und Heizkörpern ist eine Lösung, die die Wärmepumpe mit der vorhandenen gasbefeuerten Kombitherme oder dem Heizkessel im selben Kreis kombiniert und an kalten Tagen den Kessel zuschaltet. Diese Strategie kommt in Gebäuden zum Tragen, deren Heizkörperfläche für 45 °C unzureichend, bei 55–60 °C aber ausreichend ist: Im größten Teil des Jahres arbeitet die Wärmepumpe bei 45–50 °C mit hoher Effizienz, nur an den wenigen Tagen, an denen die Außentemperatur unter 0 °C fällt, ergänzt der Kessel die hohe Temperatur.

Bei der Dimensionierung eines Hybridsystems aus Wärmepumpe und Heizkörpern wird die Wärmepumpe mit einer Leistung gewählt, die etwa 60–70 Prozent der gesamten Auslegungslast deckt. Diese „Auslegung mit geringerer Leistung“ senkt die Investition in das Gerät und überlässt den größten Teil der jährlichen Betriebsstunden der effizienten Wärmepumpe. Das Klima von Istanbul eignet sich dafür sehr gut; da die Temperatur am Auslegungstag bei etwa -3 °C liegt, übersteigt die Zahl der Tage, an denen sich der Kessel zuschaltet, in einer Heizperiode in der Regel nicht 10–20 Tage.

Der Entscheidungspunkt ist einfach: Sind die Kosten für den Austausch der vorhandenen Heizkörper höher als die Brennstoffkosten des Kessels im Hybridsystem plus die zusätzliche Regelungstechnik, ist das Hybridsystem sinnvoll. Ist der Heizkörperaustausch nur in wenigen Räumen nötig, liefert der direkte Austausch das sauberere Ergebnis; sind viele Räume problematisch, senkt ein Hybridsystem aus Wärmepumpe und Heizkörpern die Anfangsinvestition spürbar. Den Vergleich Kombitherme oder Wärmepumpe haben wir in einem eigenen Ratgeber behandelt. (Details: Wärmepumpe oder Kombitherme? Vergleich der Erdgas- und Stromkosten)

Der SCOP, der saisonale Effizienzwert der Wärmepumpe, ist die gewichtete mittlere Effizienz, die bei den im Lauf einer Heizperiode wechselnden Außentemperaturen erzielt wird, und bildet die tatsächlichen Jahreskosten deutlich genauer ab als der COP des Auslegungstags. Der COP des Auslegungstags repräsentiert nur die kältesten wenigen Stunden des Jahres; die Rechnung entsteht jedoch aus dem Verbrauch über die gesamte Saison. Deshalb sollte bei der Investitionsentscheidung der SCOP zugrunde gelegt werden.

Im milden Küstenklima wie dem von Istanbul bewegt sich die Außentemperatur während der Heizperiode überwiegend zwischen 5 und 12 °C und sinkt nur an wenigen Tagen auf das Auslegungsminimum. Dieses Profil hebt den SCOP deutlich über den COP des Auslegungstags. Bei 35 °C Austrittswassertemperatur liegt der SCOP, der saisonale Effizienzwert der Wärmepumpe, typischerweise im Bereich 4,0–5,5, bei 55 °C sinkt dieser Wert auf 2,5–3,5. Die Differenz bestimmt unmittelbar die Amortisationszeit der Investition in Heizkörperfläche.

Beim Ablesen des SCOP-Werts aus den Daten des Energieetiketts des Geräts ist darauf zu achten, für welche Klimazone (durchschnittlich, warm, kalt) er angegeben ist; bei der europäischen Kennzeichnung beruht das ‚durchschnittliche Klima‘ auf dem Straßburger Profil, und Istanbul ist milder als dieses, sodass der SCOP vor Ort über dem Etikettenwert liegen kann. Diese Unterscheidung ist ein wichtiger Kalibrierpunkt bei der Schätzung des Stromverbrauchs. (Details: Wie viel Strom verbraucht eine Wärmepumpe? Wie berechnet man den monatlichen Verbrauch?)

Die Integration des Warmwasserspeichers in die Wärmepumpe ist eine Anordnung, bei der ein an die Wärmepumpe angeschlossener Speicher zur Erzeugung von Trinkwarmwasser vom selben Gerät wie der Heizkörper-Heizkreis nach Prioritätsreihenfolge gespeist wird. Die Wärmepumpe kann nicht gleichzeitig 45 °C Heizkörperwasser und 55 °C Speicherwasser erzeugen; deshalb arbeitet der Regler mit der Logik der „Speicherpriorität“: Kommt eine Speicheranforderung, wird die Heizung kurz unterbrochen, der Speicher wird erwärmt, danach kehrt der Kreis zurück.

Das Speichervolumen wird nach der Regel 50–60 Liter pro Person gewählt; für einen vierköpfigen Haushalt ist ein Speicher mit zwei Rohrwendeln und 200–250 Litern typisch. Bei der Integration des Warmwasserspeichers in die Wärmepumpe wird das Wasser zur Legionellenvorbeugung einmal pro Woche auf 60 °C angehoben, und die meisten Anlagen nutzen für diesen Zyklus einen zusätzlichen elektrischen Heizstab. Im Hinblick auf den Heizkörperkomfort sollte die Speicherladezeit kurz gehalten werden; andernfalls führt eine lange Unterbrechung der Heizung an sehr kalten Tagen zu spürbaren Temperaturabfällen in den Räumen. (Details: Was ist ein Warmwasserspeicher? Unterschiede zwischen Speichern mit einer Rohrwendel, mit zwei Rohrwendeln und Elektro-Warmwasserspeichern)

Um Überschneidungen zwischen Heizkörperkreis und Speicherkreis zu verringern, kann die Speicherladung auf den Nachttarif oder auf Zeiten mit geringem Heizbedarf verschoben werden. Wird ein Speicher mit zwei Rohrwendeln gewählt, wird die zweite Rohrwendel für einen späteren Solarkollektor oder eine Ersatzquelle vorgehalten; das macht die Integration des Warmwasserspeichers in die Wärmepumpe zukunftsfähig flexibel. Die Berechnung des Speichervolumens haben wir in einem eigenen Ratgeber Schritt für Schritt erläutert. (Details: Wie viele Liter Warmwasserspeicher sollte ich kaufen? Berechnung für 2, 4, 6, 10 und 20 Personen)

Soll eine Wärmepumpe in einem Gebäude mit unzureichender Dämmung installiert werden, muss zuerst die Dämmung verbessert und danach das Gerät dimensioniert werden. In einem ungedämmten Gebäude bleibt die Heizlast hoch, die Wärmepumpe überschreitet an kalten Tagen ihre Leistung, und der zugeschaltete zusätzliche Heizstab arbeitet mit COP 1,0 und lässt die Rechnung in die Höhe schnellen. Die richtige Reihenfolge lautet: zuerst den Wärmeverlust senken, dann entsprechend der gesunkenen Last eine kleinere und günstigere Wärmepumpe wählen.

Werden bei alten Gebäuden in Istanbul Außenwanddämmung (8–12 cm EPS oder Steinwolle), Dachdämmung und Doppelverglasung zusammen ausgeführt, kann die Heizlast um 30–50 Prozent sinken. Wird die Wärmepumpe zusammen mit der Dämmverbesserung des Gebäudes geplant, werden vorhandene Heizkörper, die vor der Dämmung unzureichend erschienen, häufig ausreichend; denn mit der sinkenden Last steigt die relative Leistung des Heizkörpers. Das kann die Kosten für den Heizkörperaustausch vollständig entfallen lassen.

Die Reihenfolge der Umsetzung lässt sich so zusammenfassen: zuerst Luftdichtheit und Fensteraustausch, dann Dämmung der opaken Flächen, anschließend die raumweise Prüfung der Heizkörpereignung mit der aktualisierten Heizlast und zuletzt die Auswahl der Wärmepumpenleistung. Wird diese Reihenfolge nicht eingehalten, wird das Gerät zu groß gewählt, taktet ständig ein und aus (Kurzzyklus), und sowohl Effizienz als auch Lebensdauer sinken. Die Integration mechanischer Systeme in Gewerbegebäuden haben wir in einem eigenen Ratgeber behandelt. (Details: Mechanische Systeme in Gewerbegebäuden)