Wie viele kW Wärmepumpe braucht ein Haus mit 100 m², 150 m² oder 200 m²?

Die Wärmepumpenleistung richtet sich nicht nach der Größe des Gebäudes, sondern nach seinem Wärmeverlust. Der Wärmeverlust ist die Energiemenge, die das Gebäude bei einer gegebenen Differenz zwischen Innen- und Außentemperatur pro Zeiteinheit über alle seine Flächen verliert; die Berechnungsmethode legt die Norm EN 12831 fest. Der Kern der Formel lautet: Q gleich U mal A mal Delta T; dabei ist Q der Wärmeverlust in Watt, U der Wärmedurchgangskoeffizient der Fläche in W/(m²·K), A die Fläche in m² und Delta T die Differenz zwischen Innen- und Außentemperatur.

In der Praxis wird für jede Fläche getrennt gerechnet: Außenwand, Dach, Fußboden, Fenster und Türen. Die Ergebnisse werden addiert, und die erhaltene Summe ergibt die Mindestleistung, die die Wärmepumpe erbringen muss. Hinzu kommen die Lüftungsverluste; der Lüftungsverlust liegt in der Größenordnung von 20–30 Prozent des Gesamtverlusts, und Projekte, die diese Berechnung auslassen, arbeiten mit einer entsprechend zu geringen Leistung.

Zu den U-Werten sind einige Referenzwerte nach den türkischen Bauvorschriften zu nennen. Nach TS 825 gelten für Istanbul, das in der 2. Klimazone liegt, folgende Höchstwerte: U-Wert der Außenwand 0,60 W/(m²·K), des Daches 0,40 W/(m²·K) und der Fenster 2,40 W/(m²·K). Ältere Gebäude mit Werten oberhalb dieser Grenzen überschreiten sie. Zum Vergleich: Beim modernen Passivhausstandard liegt der U-Wert der Außenwand im Bereich von 0,10–0,15 W/(m²·K). Dieser Unterschied kann den berechneten Wärmeverlust desselben Gebäudes um bis zum Vierfachen verändern. Deshalb wird die Wärmepumpenleistung nicht nach dem Alter des Gebäudes bestimmt, sondern ausgehend von einer Messung der U-Werte oder einer ehrlichen Schätzung.

Für eine vereinfachte Berechnung wird die Flächenmethode verwendet. Dabei wird je nach Wärmeverlustklasse des Gebäudes ein W/m²-Wert festgelegt und mit der gesamten beheizten Fläche multipliziert. Berücksichtigt man den Gebäudebestand in der Türkei, gibt es vier Grundklassen.

• Passivhaus und Energieklasse A – 15–30 W/m²: hohe Dämmung, mechanische Lüftung, Wärmerückgewinnungssystem vorhanden
• Gut gedämmter Neubau (nach 2000, TS-825-konform) – 40–60 W/m²: Außenwanddämmung vorhanden, Doppelverglasung, Wärmebrücken reduziert
• Mittelmäßig gedämmtes Gebäude (1985–2000) – 65–85 W/m²: teilweise gedämmt, Einfach- oder ältere Doppelverglasung, Wärmebrücken vorhanden
• Schlecht gedämmtes Altgebäude (vor 1985) – 90–120 W/m²: keine oder unzureichende Dämmung, Einfachverglasung, deutlicher Wärmeverlust über die Außenwand

Diese Bereiche gelten für eine gemäßigte Klimazone, in der die Norm-Außentemperatur etwa zwischen minus 5 und minus 10 °C liegt. Für Istanbul wird die Norm-Außentemperatur typischerweise zwischen minus 3 und minus 5 °C angesetzt; dadurch kann der flächenbezogene Wert in Küstenstädten am unteren Ende des obigen Bereichs bleiben. An Orten mit strengen Wintern wie Erzurum oder Kars kann der Wert für dasselbe Gebäude um 40–60 Prozent steigen.

Die Norm-Außentemperatur beschreibt die kalte Referenztemperatur, für die die Wärmepumpe dimensioniert wird. Die Wärmepumpe wird so gewählt, dass sie auch bei dieser Temperatur die volle Heizleistung erbringt. Wählt man einen kälteren Auslegungspunkt, steigt die Leistung; wählt man einen milderen, sinkt sie; und dieser Unterschied beträgt für dasselbe Gebäude in zwei verschiedenen Städten leicht 30–50 Prozent Leistung.

In der Türkei werden folgende Werte verwendet: Istanbul, europäische Seite minus 3 °C, Istanbul, asiatische Seite und Bezirk Kadıköy minus 4 °C, Izmir minus 1 °C, Ankara minus 12 °C, Bursa minus 7 °C, Konya minus 13 °C und Erzurum minus 24 °C. Diese Werte werden der Klimazonenkarte der Norm TS 825 entnommen. Für die Berechnung ist der Tabellenwert zu verwenden, nicht tatsächliche Wettervorhersagen.

Vergleichen wir dasselbe gut gedämmte Haus mit 150 m² in zwei Städten. In Istanbul beträgt die Auslegungstemperatur minus 4 °C, die Innentemperatur 21 °C, die Differenz 25 °C und der flächenbezogene Wert 50 W/m²; der gesamte Wärmeverlust ergibt sich zu 150 mal 50 geteilt durch 1000 gleich 7,5 kW. In Ankara beträgt die Auslegungstemperatur minus 12 °C, die Differenz 33 °C und der flächenbezogene Wert 66 W/m²; für dasselbe Gebäude ergibt sich ein gesamter Wärmeverlust von 150 mal 66 geteilt durch 1000 gleich 9,9 kW. Die Wärmepumpe desselben Gebäudes in Ankara muss also 32 Prozent größer sein als die Istanbuler Variante.

Auch die Wärmepumpe selbst ändert ihre Leistung mit der Temperatur. Bei Luftwärmepumpen sinkt die Leistung, wenn die Außenlufttemperatur fällt. Ein Gerät, das bei 7 °C Außentemperatur mit 10 kW angegeben wird, kann bei minus 7 °C auf 7–8 kW und bei minus 15 °C auf 5–6 kW fallen. Deshalb ist es zwingend, nicht den Katalogwert, sondern die Leistung im Auslegungspunkt zugrunde zu legen. Katalogwerte werden in der Regel unter den Bedingungen A7/W35 oder A2/W35 angegeben: Außentemperatur 7 bzw. 2 °C, Austrittstemperatur des Heizkreises 35 °C.

Die Berechnung der Wärmepumpenleistung für ein Haus mit 100 m² führt je nach Dämmklasse und Klimazone der Stadt zu einem weiten Bereich von 3 kW bis 13 kW; der einzige Weg, die genaue Mitte dieses Bereichs zu bestimmen, ist die Wärmeverlustberechnung. Rechnen wir für eine Wohnung in Istanbul mit 100 m² beheizter Fläche, Baujahr nach 2005, Außenwänden mit 6 cm EPS-Dämmung und Doppelverglasung. Dieses Gebäude gehört nach TS 825 zur Klasse gut gedämmt, und der flächenbezogene Wert wird mit 50 W/m² angesetzt. Da die Norm-Außentemperatur minus 4 °C und die Innentemperatur 21 °C beträgt, ergibt sich eine Temperaturdifferenz von 25 K.

Schritt 1: Berechnung des gesamten Wärmeverlusts. Q gleich 100 m² mal 50 W/m² gleich 5.000 W, also 5 kW. Dieser Wert stellt die aus dem Gebäude entweichende Wärmeleistung dar. Schritt 2: Der Lüftungsverlust wird hinzugerechnet. Nach TS 825 wird der Lüftungsverlust mit ca. 20 Prozent des Transmissionsverlusts angesetzt: 5 kW mal 0,20 gleich 1 kW. Der gesamte Wärmebedarf beträgt 5 plus 1 gleich 6 kW.

Schritt 3: Sicherheitszuschlag und Leistungsauswahl. Für Unsicherheiten der Berechnung werden 10–15 Prozent aufgeschlagen: 6 kW mal 1,15 gleich 6,9 kW. Demnach ist für ein Istanbuler Haus mit 100 m² eine Wärmepumpe mit 7–8 kW Nennleistung geeignet. Dieser Nennwert gilt jedoch für die Bedingung A7/W35. Im Auslegungspunkt A-4/W35 fällt dasselbe Gerät auf eine Leistung von ca. 6,0–6,5 kW, und diese deckt den berechneten Bedarf von 6,9 kW ab.

Für dasselbe Haus mit 100 m² ergeben sich je nach Dämmklasse folgende Ergebnisse. Im Passivhausstandard (25 W/m²) beträgt die erforderliche Leistung 2,5–3 kW. Bei einem gut gedämmten Neubau (50 W/m²) sind 6–7 kW erforderlich. Bei einem mittelmäßig gedämmten Altbau (75 W/m²) sind 9–10 kW erforderlich. Bei einem schlecht gedämmten, ungedämmten Altbau (100 W/m²) steigt der Bedarf auf 12–13 kW. Eine Investition in die Dämmung kann die Wärmepumpenleistung halbieren; das senkt unmittelbar sowohl die Gerätekosten als auch den Energieverbrauch.

Bei der Auswahl einer Wärmepumpe für ein Haus mit 150 m² wird die Berechnung dadurch komplexer, dass sowohl die Dämmklasse als auch der Einfluss der Klimazone der Stadt zusammenwirken. Rechnen wir für eine Villa in Bursa mit 150 m² beheizter Fläche, Baujahr 1998, ungedämmter Außenwand, aber Doppelverglasung. Dieses Gebäude gehört zur Klasse mittelmäßig gedämmt, und der flächenbezogene Wert wird mit 75 W/m² angesetzt. Für Bursa beträgt die Norm-Außentemperatur minus 7 °C, die Innentemperatur 21 °C, die Differenz 28 K.

Schritt 1: Transmissions-Wärmeverlust. Q gleich 150 m² mal 75 W/m² gleich 11.250 W, also 11,25 kW. Schritt 2: Lüftungsverlust. 11,25 kW mal 0,20 gleich 2,25 kW. Der gesamte Wärmebedarf beträgt 11,25 plus 2,25 gleich 13,5 kW. Schritt 3: Mit 15 Prozent Sicherheitszuschlag ergibt sich 13,5 mal 1,15 gleich 15,5 kW. Dieser Wert ist die Leistung, die im Auslegungspunkt erbracht werden muss.

Bei der Rückübertragung auf die Katalog-Nennleistung ist Folgendes zu beachten: Der Auslegungspunkt von Bursa ist A-7/W45 (minus 7 °C außen, 45 °C Rücklauftemperatur bei einer Anlage mit alten Heizkörpern). Ein Gerät, das bei A7/W35 18 kW anzeigt, kann bei A-7/W45 auf ca. 13–14 kW fallen. Deshalb kann es für einen Bedarf von 15,5 kW erforderlich sein, ein Gerät zu wählen, das im Katalog bei A7/W35 mindestens 20–22 kW ausweist. Da die Rücklauftemperatur in einer Fußbodenheizung bei 35 °C bleibt, arbeitet dasselbe Gerät dort effizienter und verliert weniger Leistung.

Für dasselbe Haus mit 150 m² ergeben sich in drei verschiedenen Städten folgende Ergebnisse. In Istanbul genügen in der Klasse gut gedämmt (50 W/m²) 9–10 kW. In Bursa sind in der Klasse mittelmäßig gedämmt (75 W/m²) 14–16 kW erforderlich. In Ankara sind in der Klasse mittelmäßig gedämmt (80 W/m²) 16–18 kW erforderlich. Die Leistung zweier gleich großer Häuser kann sich also durch den Unterschied von Stadt und Dämmung verdoppeln.

Die Wärmepumpenleistung für ein Haus mit 200 m² liegt in der größten Bandbreite: Während in einer gut gedämmten Villa in Istanbul 13–14 kW genügen, kann sie bei einem ungedämmten Gebäude derselben Größe in Ankara 30 kW übersteigen. Rechnen wir für eine freistehende Villa auf der asiatischen Seite Istanbuls mit 200 m² beheizter Fläche, Baujahr 2015, Außenwand mit 8 cm XPS-Dämmung und Dreifachverglasung. Dieses Gebäude liegt an der unteren Schwelle der Klasse gut gedämmt, und der flächenbezogene Wert wird mit 45 W/m² angesetzt. Die Auslegungstemperatur für die asiatische Seite Istanbuls beträgt minus 4 °C.

Schritt 1: Transmissions-Wärmeverlust. Q gleich 200 m² mal 45 W/m² gleich 9.000 W, also 9 kW. Schritt 2: Lüftungsverlust. Bei einer freistehenden Villa wird die Lüftungsrate etwas höher angesetzt, und es werden 25 Prozent aufgeschlagen: 9 kW mal 0,25 gleich 2,25 kW. Der gesamte Wärmebedarf beträgt 9 plus 2,25 gleich 11,25 kW. Schritt 3: Mit 15 Prozent Sicherheitszuschlag ergibt sich 11,25 mal 1,15 gleich 12,9 kW.

Für diese gut gedämmte Villa mit 200 m² wird eine Wärmepumpe mit 13–14 kW Nennleistung (A7/W35) gewählt; im Auslegungspunkt liefert dieses Gerät ca. 11–12 kW Leistung und deckt den Bedarf von 12,9 kW gerade so ab. Für eine sicherere Wahl kann ein nächstgrößeres Modell bevorzugt werden: Ein Gerät mit 16 kW Nennleistung erzeugt im Auslegungspunkt ca. 13–14 kW und entspannt den Sicherheitszuschlag.

Wie wirkt sich der Dämmunterschied für dieselbe Villa mit 200 m² aus? Gut gedämmt (45 W/m²), Istanbul: 13–14 kW. Mittelmäßig gedämmt (75 W/m²), Istanbul: 19–22 kW. Schlecht gedämmt (100 W/m²), Istanbul: 25–28 kW. Der Unterschied ist dramatisch: Eine Wärmepumpe, die ohne Verbesserung der Dämmung gewählt wird, muss mindestens doppelt so groß gewählt werden, und ein Gerät mit hoher Leistung benötigt mehr Platz, arbeitet in Kurzzyklen und verliert an Effizienz.

Der COP ist das Verhältnis der von der Wärmepumpe unter den jeweiligen momentanen Betriebsbedingungen erzeugten Wärmeenergie zur aufgenommenen elektrischen Energie. COP gleich Q_Wärme geteilt durch W_elektrisch. Für eine Pumpe, die 10 kW Wärme erzeugt und 3 kW Strom verbraucht, ergibt sich COP gleich 10 geteilt durch 3 gleich 3,3. Das bedeutet, dass jede Kilowattstunde Strom in 3,3 kWh Wärme umgewandelt wird; der Wirkungsgrad einer Gas-Kombitherme beträgt im besten Fall 0,95, und ist der COP der Wärmepumpe größer als 3, ist die Wärmepumpe dreimal so effizient.

Der SCOP ist dagegen die saisonale Leistungszahl und stellt die tatsächliche Leistung der Wärmepumpe über eine Heizperiode dar. Der COP ist eine Einzelpunktmessung unter festen Bedingungen; der SCOP berücksichtigt die über die Saison wechselnden Außenlufttemperaturen, das Teillastverhalten und die Abtauzyklen (Defrost). In Europa werden Wärmepumpen nach der Norm EN 14825 anhand des SCOP-Wertes klassifiziert. In einem gut gedämmten Gebäude liegt der SCOP-Wert einer Wärmepumpe mit Fußbodenheizung bei 4,0–5,0; im Kreis mit Heizkörpern sinkt dieser Wert auf 3,0–4,0.

Leistung und SCOP können sich gegenläufig verhalten. Eine zu groß gewählte Wärmepumpe arbeitet in Kurzzyklen: Der Verdichter erreicht in kurzer Zeit die Kreistemperatur, schaltet ab und läuft kurz darauf wieder an. Jeder Betriebszyklus umfasst einen Anlaufstrom und eine Aufwärmphase; in dieser Zeit arbeitet der Verdichter nicht mit seinem Auslegungswirkungsgrad. Kurzzyklen senken sowohl den SCOP als auch die Lebensdauer des Verdichters. Empfohlen wird eine Dimensionierung mit einer minimalen Laufzeit von 7–10 Minuten.

Rechnen wir ein Beispiel. Bei einer Auslegung mit 9 kW Leistung für ein Istanbuler Haus mit 150 m² und einem SCOP von 4,2 wird der jährliche Stromverbrauch wie folgt berechnet. Der jährliche Wärmeenergiebedarf ist die Wärmeleistung mal die Stundenzahl der Saison: 9 kW mal 2.200 Stunden gleich 19.800 kWh. Der jährliche Stromverbrauch ergibt sich dann zu 19.800 geteilt durch 4,2 gleich 4.714 kWh. Wenn man bedenkt, dass dasselbe Gebäude mit einer elektrischen Widerstandsheizung 19.800 kWh verbrauchen würde, reduziert die Wärmepumpe den Strombedarf auf ein Viertel. Einzelheiten zum Stromverbrauch finden Sie in unserem Ratgeber zum Stromverbrauch von Wärmepumpen. (Details: Wie viel Strom verbraucht eine Wärmepumpe? Wie berechnet man den monatlichen Verbrauch?)

Der SCOP-Wert hat bei der Auswahl einer Wärmepumpe als Vergleichskriterium oberste Bedeutung; man muss jedoch sicherstellen, dass zwei Bedingungen erfüllt sind. Erstens müssen die SCOP-Werte der verglichenen Geräte nach derselben Norm (EN 14825) und für dieselbe Klimazone (kalt, durchschnittlich oder gemäßigt) angegeben sein. Für die Küstenregionen der Türkei werden die Werte der gemäßigten Klimazone (SCOP H2 oder H3) verwendet; für Zentralanatolien sind die Werte der kalten Klimazone (SCOP H1) realistischer. Zweitens muss die Wassertemperatur angegeben sein, für die die Wärmepumpe eingesetzt wird: Der SCOP-Wert bei A7/W35 und der SCOP-Wert bei A7/W55 können sich für dasselbe Gerät um 30–40 Prozent unterscheiden.

Leistung und Effizienz der Wärmepumpe hängen von der Betriebstemperatur des Kreises ab. In Systemen mit Heizkörpern beträgt die Vorlauftemperatur typischerweise 55–70 °C, in Fußbodenheizkreisen dagegen 35–45 °C. Eine Wärmepumpe, die bei niedriger Temperatur arbeitet, erzielt einen höheren COP und SCOP, weil das Verdichtungsverhältnis des Verdichters sinkt.

In Zahlen lassen sich bei 7 °C Außentemperatur zwei Szenarien für dasselbe Gerät vergleichen. Unter der Bedingung A7/W35 (Fußbodenheizung) liegt der COP typischerweise im Bereich von 4,5–5,0. Unter der Bedingung A7/W55 (Hochtemperatur-Heizkörper) sinkt der COP auf den Bereich von 2,8–3,2. Dieser Unterschied wirkt sich unmittelbar mit 30–40 Prozent auf den jährlichen Energieverbrauch der Wärmepumpe aus. Wird eine Wärmepumpe in eine bestehende Anlage mit Heizkörpern eingebunden, muss dieser Effizienzverlust speziell für den Kreis berechnet werden. Welche Voraussetzungen für den Einbau einer Wärmepumpe in ein bestehendes Haus mit Heizkörpern gelten, können Sie im entsprechenden Ratgeber nachlesen. (Details: Funktioniert eine Wärmepumpe mit Heizkörpern? Wärmepumpe im Haus mit vorhandenen Heizkörpern einbauen?)

Beim Umstieg auf eine Wärmepumpe in einer bestehenden Anlage mit Heizkörpern gibt es zwei Möglichkeiten. Die erste ist, die Heizkörper zu vergrößern: Wird die Wärmeübertragungsfläche der vorhandenen Heizkörper erweitert, lässt sich dieselbe Wärmeleistung bei niedrigerer Wassertemperatur übertragen. Die zweite ist, eine Niedertemperatur-Wärmepumpe zu wählen: Einige Wärmepumpenmodelle können bis zu 65 °C erreichen (wie die Viessmann Vitocal 100-A), dieser Hochtemperaturbetrieb senkt den COP jedoch deutlich. Wie sich eine Wärmepumpe in eine Fußbodenheizung einbinden lässt, erfahren Sie in unserem entsprechenden Ratgeber. (Details: Wie funktioniert eine Wärmepumpe mit Fußbodenheizung? Wie richtet man das effizienteste System ein?)

Wird eine Fußbodenheizung bevorzugt, ändert sich auch die Leistungsberechnung. In Gebäuden, in denen die Fußbodenheizungsrohre im Boden verlegt sind, wirkt die thermische Masse des Betons als Puffer, und die Wärmepumpe muss ihre Leistung nicht abrupt ändern. Dies verringert das Risiko von Kurzzyklen und ermöglicht es, mit einem Gerät geringerer Leistung auszukommen. Andererseits ist die Aufheizzeit des Betons lang und daher für schnelle Raumtemperaturwechsel nicht geeignet, und das Regelsystem muss entsprechend ausgelegt werden.

Unter den Marken, die Pomeka Mekanik führt, treten bei den Wärmepumpen Viessmann und Mitsubishi Electric hervor. Die beiden Baureihen haben unterschiedliche Leistungsbereiche und technische Ansätze. Für einen korrekten Vergleich werden die Wärmeleistungswerte unter der Bedingung A7/W35 zugrunde gelegt.

• Viessmann Vitocal 100-A — Leistungsbereich: 4 kW bis 18 kW (bei A7/W35). Monoblock-Bauweise, Außengerät und Hydraulikmodul getrennt. Im Hochtemperaturmodus sind bis zu 65 °C möglich. Leistungsabfall bei A-15/W35 ca. 30–35 Prozent. Schallpegel des Außengeräts: 48–55 dB(A). Geeignete Verwendung: gut gedämmte Wohngebäude, Neubau, Präferenz für Fußbodenheizung.
• Mitsubishi Electric Ecodan-Baureihe — Leistungsbereich: 4,5 kW bis 16 kW (bei A7/W35), einige dreiphasige Modelle im Bereich von 14–20 kW. Split-Bauweise, Außen- und Innengerät getrennt. SCOP-Werte zwischen 4,0 und 4,8. Betrieb bei A-15 ist möglich. Schallpegel: 47–54 dB(A). Geeignete Verwendung: sowohl Neubau als auch Einbindung in ein bestehendes System, große Auswahl an Leistungsstufen.
• Gemeinsamer Punkt: Beide Baureihen arbeiten mit dem Kältemittel R32. Das GWP von R32 beträgt 675, das des früheren R410A 2088. Die europäische F-Gase-Verordnung schreibt diesen Wechsel vor.
• Kritischer Unterschied: Die Vitocal 100-A kann im Hochtemperaturmodus ohne Kombitherme betrieben werden; einige Modelle der Ecodan-Baureihe arbeiten bei niedriger Außentemperatur mit Unterstützung durch einen elektrischen Heizstab als Reserve.

Welche Baureihe passt zu wem? Für ein gut gedämmtes Istanbuler Haus mit 100 m² eignet sich das Modell Vitocal 100-A mit 6 kW oder das Modell Ecodan mit 6 kW. Für ein mittelmäßig gedämmtes Haus mit 150 m² in Bursa steigt der Leistungsbedarf auf 14–16 kW, daher tritt das dreiphasige Modell Ecodan mit 14 kW hervor; die Vitocal 100-A hält in dieser Leistungsklasse als Monoblock mit ihrem 16-kW-Modell dagegen. Für eine gut gedämmte Villa mit 200 m² in Istanbul eignen sich sowohl die Vitocal 100-A mit 13 kW als auch die Ecodan mit 14 kW; die Auswahl richtet sich nach den Installationsbedingungen und der Leitungsführung. Wer sich die von Pomeka Mekanik geführten Wärmepumpenmodelle ansehen möchte, kann die Produktseite aufrufen. (Details: Wärmepumpen)

Auch die Installationsanforderungen beider Baureihen sollten im Vergleich berücksichtigt werden. Bei der Monoblock-Baureihe Vitocal 100-A kann zwischen Außengerät und Hydraulikmodul eine Wasserleitung mit einer Länge von bis zu 30 Metern verlegt werden; dieser Vorteil erleichtert es, das Außengerät weit vom Technikraum entfernt aufzustellen. Bei der Split-Bauweise der Ecodan wird dagegen eine Kältemittelleitung gezogen, die bestimmten Längen- und Höhenbegrenzungen unterliegt; die in den Herstellerunterlagen angegebene maximale äquivalente Rohrlänge darf nicht überschritten werden. Ist die Installationsstrecke kurz und hindernisfrei, bieten beide Bauweisen eine gleichwertige Leistung; bei langen oder vertikalen Strecken kann die Flexibilität der Monoblock-Bauweise ausschlaggebend sein.

Bei Pomeka Mekanik gibt es außer diesen beiden Marken auch weitere Optionen, die zu Vergleichszwecken betrachtet werden können. Daikin und Gree sind auf dem Wärmepumpenmarkt weit verbreitet, Pomeka Mekanik liefert diese Marken jedoch nicht; als gleichwertige Baureihen im Sortiment werden Viessmann Vitocal und Mitsubishi Electric Ecodan empfohlen. Ausführliche Informationen zu den Marken und zum Produktsortiment finden Sie auf der Seite Marken. (Details: unsere Markenseite)

Bestimmt die Größe der Wärmepumpe nicht nur die Raumheizung, sondern auch die Kapazität der Warmwasserbereitung, ist eine zusätzliche Berechnung erforderlich. Bei Anlagen mit Kombitherme wird das Warmwasser im Durchlaufprinzip bereitet; bei Systemen mit Wärmepumpe wird dagegen ein Warmwasserspeicher während der Befüllung aufgeheizt, und in dieser Zeit verlangsamt sich die Raumheizung oder es wird eine Prioritätenfolge festgelegt. Diese Betrachtung kann die Gerätekapazität nach oben ziehen.

Der tägliche Warmwasserbedarf wird mit 40–60 Litern pro Person angesetzt. Für eine vierköpfige Familie ergibt sich ein Bedarf von 160–240 Litern pro Tag. Die für die Aufheizung eines Speichers mit 200 Litern erforderliche Energie wird wie folgt berechnet: Q gleich m mal c mal Delta T gleich 200 kg mal 4,186 kJ/(kg·K) mal 45 K (Leitungswasser 15 °C, Ziel 60 °C) gleich ca. 10,4 kWh. Teilt man diese Energie durch den COP der Wärmepumpe, erhält man den verbrauchten Strom: 10,4 kWh geteilt durch COP 3,5 gleich ca. 3 kWh Strom. Für die Speichererwärmung ist unter Umständen keine zusätzliche Leistung nötig; wichtig ist, dass die Aufheizzeit des Speichers die Raumheizung nicht über längere Zeit unterbricht. Zu Speicherarten und zur Wahl des Volumens können Sie unseren entsprechenden Ratgeber lesen. (Details: Wie viele Liter Warmwasserspeicher sollte ich kaufen? Berechnung für 2, 4, 6, 10 und 20 Personen)

Der Abtauzyklus (Defrost) ist der Vorgang, bei dem die Luftwärmepumpe ihre Betriebsrichtung vorübergehend umkehrt, um das am Außengerät angesammelte Eis zu schmelzen. In dieser Zeit heizt die Pumpe nicht, sondern entzieht im Gegenteil dem Raum Wärme und gibt sie nach außen ab. Dauer und Häufigkeit des Abtauzyklus hängen von Außenlufttemperatur und Luftfeuchtigkeit ab; am häufigsten tritt er zwischen 0 und 5 °C bei feuchter Luft auf.

Für die Leistungsauswahl ist der Einfluss der Abtauung wie folgt: Die über die Saison durch Abtauung verlorene Wärme liegt in der Größenordnung von ca. 5–10 Prozent Ihrer gesamten Wärmeerzeugung. Dieser Verlust ist in der SCOP-Berechnung enthalten; der nach EN 14825 angegebene SCOP-Wert schließt also die Abtauzyklen ein. Ist der SCOP-Wert des gewählten Geräts im Katalog nicht unter Laborbedingungen, sondern als tatsächlicher saisonaler Wert angegeben, ist keine zusätzliche Korrektur erforderlich. Der Abtauzyklus darf nicht mit Kurzzyklen verwechselt werden: Kurzzyklen bedeuten, dass der Verdichter eines großen Geräts, das den Wärmebedarf vorzeitig deckt, stoppt und wieder startet; die Abtauung dagegen ist ein erzwungener Enteisungsvorgang, obwohl Wärmebedarf besteht. Das sind zwei verschiedene physikalische Vorgänge.

Auch der Unterschied zwischen zwei Technologien bei Abtaudauer und -häufigkeit ist eine wissenswerte Information. Abtausysteme, die nach der herkömmlichen Umkehrmethode arbeiten, können zwischen 0 und 5 °C 1–2 Mal pro Stunde einsetzen, und jeder Abtauzyklus dauert 3–7 Minuten. Während dieser Zeit steht die Raumheizung still, und die thermische Masse eines besser dimensionierten Gebäudes überbrückt diese Lücke, ohne dass die Raumtemperatur sinkt. Bei Gebäuden mit geringerer thermischer Masse, zum Beispiel in leichter Stahlrahmenbauweise mit Glaswolle, kann die Raumtemperatur während der Abtauzeit dagegen um 0,5–1 °C fallen. Bei solchen Gebäuden werden statt einer zeitgesteuerten Abtauung Geräte bevorzugt, die bedarfsgesteuert abtauen (Demand Defrost); intelligente Sensoren werden erst aktiv, wenn sich tatsächlich Eis bildet, und verhindern unnötige Abtauzyklen.

In der Praxiserfahrung von Pomeka Mekanik mit Sitz in Istanbul-Kadıköy fällt bei dem größten Teil der zwischen 1980 und 2000 errichteten und auf Wärmepumpe umgerüsteten Wohngebäude die zunächst angebotene Leistung um 20–30 Prozent größer aus als nötig. Dafür gibt es zwei Hauptgründe: Der erste ist, dass die Leistung der vorhandenen Kombitherme als Referenz genommen wird; Kombithermen werden zur schnellen Warmwasserbereitung überdimensioniert, und diese Größe darf nicht auf die Raumheizleistung übertragen werden. Der zweite ist die Verwendung eines festen Koeffizienten pro m².

Eine vor Ort durchgeführte Wärmeverlustberechnung korrigiert diese beiden Fehler unmittelbar. Die Berechnung bringt zugleich ein weiteres Ergebnis zutage: ob die vorhandenen Heizkörper ausreichen, damit die Wärmepumpe bei niedriger Temperatur arbeiten kann. Im größten Teil des Mehrfamilienhausbestands in Kadıköy sind die Heizkörper für 55–70 °C ausgelegt. Um bei 45 °C arbeiten zu können, benötigen diese Heizkörper eine etwa 1,5- bis 2-mal so große Fläche; wird dieser Unterschied im Projekt nicht berechnet, erreicht die Wärmepumpe ihre theoretische Effizienz in der Realität nie. Zum wirtschaftlichen Vergleich zwischen Wärmepumpe und Kombitherme können Sie unseren Vergleichsratgeber lesen. (Details: Wärmepumpe oder Kombitherme? Vergleich der Erdgas- und Stromkosten)

Aus der Praxisbeobachtung ergibt sich ein dritter Punkt: die unterschiedliche Leistung zwischen den Stockwerken eines Mehrfamilienhauses. Im selben Mehrfamilienhaus benötigen Wohnungen in den oberen Geschossen wegen des Wärmeverlusts über das Dach und Eckwohnungen wegen zweier Außenfassaden 15–25 Prozent mehr Wärmeleistung als gleich große innenliegende Wohnungen. Wird bei zentralen Wärmepumpensystemen nicht dieser Unterschied, sondern nur der Durchschnittswert zugrunde gelegt, werden Eck- und Obergeschosswohnungen nicht ausreichend warm. Eine korrekte Berechnung erfordert eine getrennte Ermittlung des Wärmeverlusts für jede Wohnung oder Zone.

Eine Inverter-Wärmepumpe mit Frequenzumrichter ist eine Technologie, die die Drehzahl des Verdichters laufend an den momentanen Wärmebedarf anpasst und die Leistungsauswahl flexibler macht. Wärmepumpen mit Frequenzumrichter (mit drehzahlvariablem Verdichter) können anders als drehzahlkonstante Modelle im Teillastbetrieb arbeiten. Ein Inverter-Gerät mit 10 kW Leistung im Auslegungspunkt kann bei mildem Wetter auf 30–50 Prozent der Leistung herunterfahren und erzeugt nur so viel Wärme wie nötig. Diese Eigenschaft verringert das Risiko von Kurzzyklen dramatisch und erhöht den SCOP. Schwankt der tatsächliche Heizbedarf jahreszeitlich stark, zum Beispiel in einem Wohngebäude, das im Winter 10 kW benötigt und im Frühjahr mit 3–4 kW auskommt, kann die Inverter-Wärmepumpe mit dieser Veränderung umgehen und gegenüber einem drehzahlkonstanten Modell 20–35 Prozent weniger Strom verbrauchen.

Drehzahlkonstante Modelle laufen dagegen entweder mit voller Leistung oder gar nicht. Diese Ein-Aus-Dynamik erhöht das Risiko von Kurzzyklen und senkt den SCOP-Wert. Drehzahlkonstante Modelle bieten in der Regel geringere Anfangsinvestitionskosten; der Unterschied im Energieverbrauch über die Saison kann den Preisunterschied jedoch innerhalb einer bestimmten Zeit ausgleichen. Für Wohngebäude, deren Leistungsbedarf zwischen 30 und 50 Prozent schwankt, werden Modelle mit Inverter bevorzugt; für Anwendungen mit konstantem und niedrigem Bedarf können drehzahlkonstante Modelle in Betracht gezogen werden. Der praktische Rat bei der Leistungsauswahl lautet: Ergibt Ihre tatsächliche Wärmeverlustberechnung 9 kW, ist es besser, statt eines drehzahlkonstanten Geräts mit 9 kW Nennleistung ein Inverter-Gerät mit 10–12 kW Nennleistung zu wählen, das näher am Auslegungspunkt und mit längeren Zyklen arbeitet. Die zusätzliche Nennleistung bei einem Inverter-Gerät wird nicht zu Kurzzyklen, sondern zu Flexibilität. Das Gegenstück zu Systemen mit Frequenzumrichter auf der Pumpenseite können Sie im entsprechenden Ratgeber nachlesen. (Details: Pumpe mit Frequenzumrichter: Was ist das? Spart sie wirklich Strom?)

Eine Wärmepumpe ist ein integriertes System aus Verdichter, Kältemittelkreis, Wärmeübertragern und Regelelektronik. Die Lebensdauer des Verdichters beträgt bei richtiger Dimensionierung und regelmäßiger Wartung 15–20 Jahre. Die Leistung bleibt in dieser Zeit jedoch nicht konstant: Verdichterventile und Dichtungen verschleißen mit der Zeit, und Kältemittelleckagen senken die Leistung kumulativ.

Praktische Anhaltspunkte sind folgende. In den ersten 5 Jahren liegt der Leistungsverlust in der Größenordnung von 2–3 Prozent und fällt nicht auf. Zwischen 5 und 10 Jahren machen Leistungsprüfungen, die bei der jährlichen Wartung gemessen werden, diese Veränderung zahlenmäßig sichtbar. Bei Geräten, die länger als 10 Jahre und ohne Wartung laufen, kann die Leistung um 10–20 Prozent sinken; an diesem Punkt kommt ein Nachfüllen des Kältemittels oder eine Überholung des Verdichters in Betracht. Ein richtig dimensioniertes und regelmäßig gewartetes Gerät kann über 15 Jahre hinaus 90 Prozent seiner Auslegungsleistung behalten. Der praktischste Anhaltspunkt zur Leistungsverfolgung ist folgender: Protokollieren Sie zu Saisonbeginn und zur Saisonmitte die gemessene Spreizung (Differenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur) und die Laufzeit des Geräts; hat sich die Laufzeit bei gleicher Außentemperatur gegenüber dem Vorjahr deutlich verlängert, ist die Leistung gesunken und die Wartung fällig. Zur Wartung von Pumpen und mechanischen Anlagen können Sie unseren allgemeinen Ratgeber lesen. (Details: Pumpenwartung)

Bei einer Monoblock-Wärmepumpe befinden sich alle Bauteile des Kältekreises im Außengerät; zwischen Außen- und Innengerät wird lediglich das Heizwasser geführt. Bei einem Split-System zirkuliert dagegen das Kältemittel zwischen Innen- und Außengerät. Dieser Unterschied in der Bauweise wirkt sich in zweierlei Hinsicht auf die Leistungsauswahl aus.

Der erste Einfluss ist der Verlust über die Leitungsführung. Da bei Monoblock-Systemen die Leitung Wasser führt, ist der Reibungsverlust geringer; bei Split-Systemen beeinflusst die Länge der Kältemittelleitung die Leistung, und der Hersteller gibt in der Regel eine maximale Leitungslänge an. Der zweite Einfluss ist die Montagebedingung. Bei Monoblock-Systemen kann sich, damit die Wasserleitungen im Außengerät nicht einfrieren, eine Beheizung im Stillstand zuschalten, und dieser Energieverbrauch muss berücksichtigt werden. Zu weiteren Unterschieden bei der Wahl zwischen Monoblock und Split kann der entsprechende Ratgeber herangezogen werden. (Details: Monoblock- oder Split-Wärmepumpe? Vorteile, Nachteile und Unterschiede)