Anforderung

JAZ > 3,5

JAZ > 4,5

Die JAZ (Jahresarbeitszahl) wird nach VDI 4650 für das geplante Objekt errechnet. Diese muß, um erfolgreiche eine Förderung der BAFA zu erhalten, über 3,5 liegen. Wird dieser Wert nicht erreicht, so sehen Sie dazu unten im Kapitel 7. JAZ mögliche Maßnahmen.

Die JAZ ist ähnlich zum SCOP (Seasonal Coefficient of performance), aber leider nicht identisch. Für die Förderung muß die Berechnung nach VDI 4650 erfolgen.

Die JAZ (Jahresarbeitszahl) wird nach VDI 4650 für das geplante Objekt errechnet. Diese muß, um erfolgreiche eine Förderung der BAFA zu erhalten, über 4,5 liegen. Wird dieser Wert nicht erreicht, so sehen Sie dazu unten im Kapitel 7. JAZ mögliche Maßnahmen.

Die JAZ ist ähnlich zum SCOP (Seasonal Coefficient of performance), aber leider nicht identisch. Für die Förderung muß die Berechnung nach VDI 4650 erfolgen.

1. Förderantrag BAFA

1. Kann selbst oder durch Dritten mit erteilter Vollmacht erstellt werden.
2. Einbindung eines zertifizierten Energie-Effizienz-Experten (EEE) nicht zwingend notwendig.

1. Erforderliche Baugenehmigung für Neubau wird nur unter Einbindung eines Energieberaters, der bei Baubehörde vorlageberechtigt ist, erteilt.
2. Antrag bei BAFA nur durch Energie-Effizienz-Experten (EEE). Finden Sie den nächstgelegenen unter www.energie-effizienz-experten.de
3. Kosten für Antragstellung dadurch meist etwas höher, dafür werden 50% der Beratungskosten von BAFA separat gefördert. Aber ohne EEE geht’s nicht.
4. Beantragung Förderung für Baubegleitung (50% der Kosten für Baubegleitung) und iSFP - integrierter SanierungsFahrPlan (+5% der Gesamtkosten) möglich.

2. Dimensionierung der Heizungsanlage zur Raumheizung

1) Ausgangsbasis:

• Man kann den Heizbedarf eines Gebäudes aufwendig mit Rechenprogrammen ermitteln, die alle Wärmeverluste und Wärmegewinne im Betrieb berücksichtigen. Im Laufe der Jahre haben wir jedoch festgestellt, daß gewisse Faustwerte zur Auslegung eigentlich auch ganz gut funktionieren. Alle heutigen Anlagen regeln sich nämlich auf den aktuelle Bedarf hin selber. So muß man nicht wir früher den EINEN idealen Arbeitspunkt ermitteln und in Stufen darum herum plannen, sondern man legt einen maximalen Arbeitspunkt und den dazu gehörigen Regelbereich fest, innerhalb derer die Heizung arbeiten soll. Den Rest macht die Heizung selber, nämlich sich auf die aktuelle Situation einzustellen und dafür die perfekte Heizleistung bereit zu stellen.
• Die überschlagsmäßige Auslegung geht vom Wärmebedarf pro m² beheiztem Wohnraum aus. Faustwert ist die Wohnfläche in m² bei einer Normhöhe der Zimmer von 2,40m. Bei deutlich höheren Räumen (Altbau) wird die Fläche im Verhältnis vorhandene Raumhöhe zu  Normhöhe umgerechnet.
• Als Faustwerte für den Heizbedarf Q pro m² gelten für übliche Aufstellorte in Deutschland:
  - schlecht gedämmte Häuser: Q = 120 - 150 W/m²
  - mittel gedämmte Häuser:  Q = 80 - 120 W/m²
  - gut gedämmte Häuser:  Q = 50 - 80 W/m²
  - KFW 40+, 40, 55 Häuser :  Q = 30 - 60 W/m²
  Da kommen allerdings noch die Heizbedarfe für Brauchwasser hinzu, die pro Person und nicht per m² gelten Weiteres s.u.

2) Veränderungen

• Wieviel m² Fläche wurde nach dem Einbau der Heizung hinzugefügt bzw. weggenommen ?

3) Aktuelles Betriebsverhalten

• Welche Leistungswerte hat die bestehende Heizung ? Dazu unbedingt die Verbrauchswerte der letzten Jahre zur Gegenprüfung heranziehen. Das zeigt, ob die Annahmen zum Wärmebedarf pro m² zutreffen.
• Soll auch zukünftig gekühlt werden ? Wenn ja, welche Räume und wie häufig?
• Wurde die erzeugte Wärme der bestehenden Heizung von den Bewohnern als ausreichend befunden ?
• Wieviel Heiztage gibt es am Aufstellort pro Jahr ?
• Welche Heizgrenztemperatur liegt vor, d.h. ab welcher Außentemperatur wird geheizt ? Springt die Heizungsanlage selber an oder wird sie zu einem bestimmten Datum fest ein- oder ausgeschaltet ?
• Das Ergebnis ist ein aktualisierter Heizbedarf des Hauses unter Berücksichtigung der Erfahrungen und aller aktuellen Änderungen

1) Ausgangsbasis

• Zum Erhalt von Baugenehmigungen sind mittlerweile ein Reihe von Vorschriften einzuhalten, die unterm Strich alle darauf zielen, den Ausstoss an klimaschädlichem CO2 durch Gebäudeheizungen zu reduzieren. Die technischen Vorgaben an die Gebäudehülle und Anlagentechnik (außer Heizung) sind mittlerweile so komplex, daß die Behörden das Einschalten geschulter Experten vorschreibt - ansonsten wird die Baugenehmigung verweigert.
• Die Experten berechnen den Jahres-Primärenergiebedarf des geplanten Hauses mit komplexen Rechenprogrammen, der unter einem bestrimmten Wert liegen muß, um den gesetzlichen und Förderrichtlinien zu entsprechen. Sie geben dann technischen Vorgaben für die Gebäudehülle und Anlagen vor, die beim Bau eingehalten und auch überprüft werden, um die Vorgaben zu erreichen.
• Die wichtigsten Vorgaben für die KFW Häuser ist der Jahres-Primärenergiebedarf und Einhaltung des Mindestbeitrages erneuerbaren Quellen zur Beheizung:
  • KfW 70 : 45 kWh/m² Jahr
  • KfW55: 40 kWh/m² Jahr
  • KfW 40: 30 kWh/m² Jahr
  • KfW 40 plus : 30 kWh/m² Jahr plus eine eine auf Grundlage erneuerbarer Energien Strom erzeugende Anlage, einen stationären Stromspeicher, eine Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung mit mind. 80 % erreicht, ein Benutzerinterface für Stromerzeugung und –verbrauch visualisiert werden können
• Da kommen allerdings noch die Heizbedarfe für Brauchwasser hinzu, s.u.
• Ein/e gute/r HeizungsbauerIn nimmt nun diese Ausgangsdaten und legt entsprechend die Anlage aus. Er/sie hat aber auch die Zukunft im Blick:

2) Veränderungen

• Sind Erweiterungen in den nachsten 20 Jahren geplant ? Wenn ja, wieviele m² und wo ? Das bestimmt nämlich, ob die Heizungsanlage erweiterungsfähig sein soll oder nicht und wo ggfs weitere Steigleitungen und Kabelstränge vorzusehen sind. Nichts ist ärgerlicher als nach 5 Jahren im Haus wieder Wände aufstemmen zu dürfen, um Steigleitungen zu legen. Da freut sich nur der Staubsauger.

3) Geplantes Betriebsverhalten

• Soll nur geheizt oder auch gekühlt werden ? Wenn ja, wo und wieviel ?
  Wieviel Heiztage gibt es am Aufstellort pro Jahr ?
  Das Ergebnis ist ein Heizbedarf/Kühlbedarf des Hauses unter Berücksichtigung der Vorgaben des/der Energie-Effizienz-Experten

3. Dimensionierung des Heizbedarfs für Warmwasser

1. Der Bedarf ergibt sich rechnerisch einfach aus

• dem Verbrauch an Warmwasser (Dusche, Badewanne, Kochen) in dem Haushalt pro Person (üblicherweise 40 ltr pro Person)
• der Anzahl der Personen im Haushalt
• dem Temperaturunterschied von dem im Haus ankommenden kalten Wasser (5 - 15°C) zur Zieltemperatur im Brauchwasserspeicher. Diese Temperatur kann durchaus höher liegen als die Temperatur an der Zapfstelle, um einserseits Legionellen im Wasserkreislauf abzutöten und andererseits Verbrühungen an der Zapfstelle zu vermeiden.
• der physikalischen Konstante von 1,16 Wh pro liter erwärmtes Wasser und °C zum Erwärmen von Wasser

2. Beispiel 4 Personenhaushalt in Deutschland:
   Typischerweise verbraucht eine Person in Deutschland 40 liter Heisswasser pro Tag. Frisches Wasser tritt mit 5°C in den Tank ein und wird auf 60°C erwärmt :
   4 Personen x 40 ltr/Person x (60°C -5°C ) x 1,16 Wh/l °C = 10 208 Wh = 10,2 kWh pro Tag
3. Der Gesamtjahresbedarf für Warmwasser ist nun in Relation zum Gesamtjahresbedarf für die Raumheizung zu setzen. Bei mittel gedämmten Häusern liegt der Anteil der Warmwassererwärmung am Gesamtbedarf um die 15-20%, bei sehr gut gedämmten Häuser kann er bis auf 40% ansteigen, je nachdem wie gut die Häuser gedämmt sind. Das beeinflusst entsprechend die Gesamt-Jahresarbeitszahl.

4. Aufstellort Aussen- und Innenanlage

1. Auswahl Gerätetyp: Monobloc oder Splitanlage

• Split Anlagen haben die Außeneinheit draußen und die Inneneinheit, die das heisse Wasser bereit stellt, getrennt im Hausinneren. Die Außeneinheit versorgt die Inneneinheit mit heissem gasförmigen Kältemittel, das nie einfriert. Da das Heizungswasser so komplett im Hausinneren liegt und fast nie einfrieren sollte, benötigt das Heizungswasser keinen Glykol-Frostschutz. Man benötigt also kein Glykol im Heizungswasser, dafür ist die Montage etwas komplexer, da Kältemittelleitungen zwischen Außen- uind Inneneinheit verlegt werden müssen.
• Bei Monobloc Anlagen ist die gesamte Wärmepumpe in 1 Gehäuse angeordnet. Die Montage dieser Geräte ist einfacher. Da die Geräte wegen der notwendigen Lüftung fast immer außen aufgestellt werden, muß der Heizkreislauf "draußen" an die Geräte angeschlossen werden. Das bedeutet, daß die Wasser führenden Heizungsrohre draußen gegen EInfrieren geschützt werden müssen. Dies wird erreicht, indem die Rohre mind. 1 m tief in der Erde mit sehr dicker Dämmung verlegt werden und je nach Außentemperatur entsprechend Glykol dem Heizungswasser zugemischt wird.  Für einen Frostschutz bis zu -25°C beträgt der Gewichtsanteil an Glykol 40%. Der Nachteil ist eine schlechtere Wärmeübertragung (-4%) und verändertes Fließverhalten (11%) des Heizungswassers.

2. Anforderungen an Aufstellort Ausseneinheit:

• Der Aufstellort der Außenanlage muß ausreichend belüftet sein. Es dürfen keine Hindernisse vor dem Lufteintritt (hinten), d.h. mind 30 cm von einer Wand entfernt, sein und auch keine Hindernisse vor dem Luftaustritt (vorne) sein d.h Mindestfreiraum zwischen 1 und 3m je nach Gerätegröße.
• Es dürfen keine starken Winde auf die Windeintrittseite (hinten) treffen.
• Monobloc Geräte dürfen max. 20 m vom Brauchwasserspeicher entfernt sein.
• Die Ausseneinheiten dürfen nicht in Senken stehen, in dem sich eventuell ausgetretenes Kältemittel sammelt, sondern müssen auf einem ausreichenden Fundament platziert sein.
• Aufgrund des entflammbaren Kältemittels dürfen keine offenen Zündquellen in Umgebung der Außeneinheit sein.
• Die Lärmschutzrichtlinien der TA Luft vor allem zu den Nachbarn sind zu beachten, da ansonsten langer Nachbarschaftstreit droht. Ein guter Schallrechner befindet sich auf der Homepage des Bundesverbands Wärmepumpe.
• Außeneinheiten können auch in geschlossenen Räumen aufgestellt werden, doch es ist dabei für ausreichende Zu-, Ablüftung ohne Druckverluste und Raumgröße zu achten. Das ist Vorschrift nach EN378, um ausreichende Sicherheit zu gewährleisten. Die Mindestraumgröße richtet sich dabei nach der Menge des enthaltenen Kältemittels an R32 und der Aufstellhöhe des Geräts:
  Mindestfläche A in m² = ( 1,79 * Menge R32 in kg) / Aufstellhöhe in m:
  Beispiel: Eine 10 kW Monobloc-Anlage enthält 2,8 kg R32 und soll im Keller auf einem Podest von 20 cm aufgestellt werden: Mindestfläche Raum: = 1,79 * 2,8 /0,2 = 25 m². In kleineren Räumen darf diese Anlage nicht aufgestellt werden. Zudem empfehlen wir in solchen Fällen dringenst eine Alarmeinrichtung, die bei dem Austritt von Kältemittel anschlägt und eine Zwangslüftung mit Ventilator, die das Kältemittel abzieht - und natürlich nicht dann direkt auf den Grill im Garten.

3. Anforderungen an Aufstellort Inneneinheit bei Splitgeräten:

• Es ist für ausreichende Zu-, Ablüftung und Raumgröße zu achten. Das ist Vorschrift nach EN378. Die Mindestraumgröße richtet sich dabei nach der Menge des enthaltenen Kältemittels an R32 und der Aufstellhöhe des Geräts:
  Mindestfläche A in m² = ( 1,79 * Menge R32 in kg) / Aufstellhöhe in m:
  Beispiel: Die Inneneinheit einer 10 kW Monobloc-Anlage enthält 1 kg R32 und soll im Keller an der Wand in einer Höhe von 1,60 m angebracht werden: Mindestfläche Raum: = 1,79 * 1 / 1,6 = 1,2 m².
• Liegt die Inneneinheit 2m unterhalb der Ausseneinheit, sind Ölrückführungsbögen in den Kältemittelleitungen einzubauen.
• Der Brauchwasserspeicher darf max. 20m von der Inneneinheit entfernt sein. Je näher desto besser.

5. Wärmeverteilung

1) Vorhandene Vorlauftemperatur und Radiatoren:

• Fast immer liegen Radiatoren und hohe Vorlauftemperaturen vor. Im extremsten bis zu 90°C. Der Einbau einer Flächenheizung (Fussboden, Wand oder Decke käme zu teuer. In solchen Fällen muß, bevor überhaupt an eine Wärmepumpe gedacht wird, die Vorlauftemperatur auf Werte um 40 bis 50°C gesenkt werden. Oder 55-60°C im kältesten Fall, wenn witterungsgeführte Heizung gewünscht wird. Das heisst, man kommt um einen Radiatortausch selten drum herum. Zum Glück wird dieser jedoch auch von der BAFA mit den Fördersätzen für die Wärmepumpe gefördert.

2) Auswahl neuer Radiatoren, falls notwendig :

• Hat man noch relativ "alte" einlagige Radiatoren (Typ 10/11), so kann man bei gleicher Größe auf 2 oder dreilagige Radiatoren wechseln. Beispiel:
  Radiator Typ 10 -  1,20m Breite, 60 cm Höhe: Vorlauftemp. 75°C: Heizleistung: 725 W. Wird die Vorlauftemperatur auf 45°C abgesenkt, so bringt dieser Radiator nur noch eine Leistung von 300W.  Zu wenig. Es muß also ein Radiator gefunden werden, der bei 45°C die geforderten 725 W erbringt. Die modernen Tieftemperatur-Heizkörper der vielen Anbieter können das inzwischen meist ganz gut.
• Ist der Einbau eines kräftigeren Radiators in den gleichen Abmessungen nicht möglich und kann aufgrund von örtlichen Beschränkungen kein längerer oder höherer Radiator eingebaut werden, so ist die letzte Lösung der Einbau eines zusätzlichen Lüftermoduls unter dem Heizkörper oder eines Gebläsekonvektors. Dieser ist im Prinzip nichts anderes als ein Radiator mit dazugehörigem Luftgebläse. Aufgrund des stärkeren "erzwungenen" Luftstromes können sie eine viel größere Wärmeleistung in den Raum erbringen. So kann ein Gebläsekonvektor in den Abmessungen von 1,2m x 0,5 m eine Heizleistung von 2,9 - 4,7 kW je nach Gebläsestellung erzeugen, also das 4-6 fache des ursprünglichen Radiators. Der Nachteil ist, daß eine Stromleitung zum Gebläsekonvektor geführt werden muß und daß das Gebläse Geräusche macht, auch wenn es recht leise ist. Ein weiterer Vorteil, daß dieser aber auch kühlen kann, was eine normaler Radiator nicht kann.

3) Optimierung Vorlauftemperatur:

• Der Austausch des Radiators muß sich immer an dem Raumbedarf richten, d.h. zuerst den Raumbedarf ermitteln, dann korrigieren um die Erfahrungen (zu kalt oder zu warm) und dann den neuen Radiator, idealerweise mit den gleichen Baumaßen aussuchen.
• Ziel bei einem Austausch der bestehenden Heizung durch die Wärmepumpe ist eine niedrigstmögliche Vorlauftemperatur. Das bedeutet, man muß die Vorlauftemperatur in der Auslegung so weit senken, bis selbst die besten Radiatoren bei den gegebenen möglichen Einbaugrößen nicht mehr ausreichende Heizleistung erbringen. Dann hat man das Optimum an ausreichender Heizleistung im Raum und einen möglichst niedrigen Verbrauch der Wärmepumpe.

1) Geplante Vorlauftemperatur und Flächenheizung:

• Da die geforderte JAZ mit 4,5 deutlich höher liegt als beim Austausch einer bestehenden Heizung, kommt man, wenn man die Förderung der BAFA haben möchte, nicht um eine Fußbodenheizung drum herum. Nur so läßt sich eine möglichst niedrige Vorlauftemperatur von um die 35°C realisieren, die meist nötig ist, um die Jahresarbeitszahl über den Wert von 4,5 zu bringen.  Man muß also den Abstand der Rohrschlangen im Estrich zueinander etwas variieren, bis man mit der gewählten Vorlauftemperatur eine ausreichende Wärmeübertragung erreicht hat. Das geht jedoch meist einher mit einer Erhöhung des gesamten Rohrleitungswiderstandes, so daß dann die Fließgeschwindigkeiten (um die 0,5 m/s) in den gewählten Rohrleitungen zu prüfen sind. Im ungünstigen Fall schafft die Kreislaufpumpe nicht mehr, d.h. es bleibt kalt, oder die Fußbodenheizung wird laut. Das kann unter Umständen etwas größere Rohrleitungen benötigen.

2) Hydraulischer Abgleich

• Mit Auslegung der Rohrleitungsabstände hat man meist auch die Fließparameter in den jeweiligen Heizkreisläufen und damit auch die Grundlage für den später notwendigen hydraulischen Abgleich. Die Rechenwert sind dann später mit den tatsächlich verlegten Rohrmetern abzugleichen und die Durchflußventile am Heizkreisverteiler entsprechend einzustellen.
• Da meist der Keller nicht so wie die Wohnräume beheizt werden sollen, sondern deutlich kühler bleiben sollen, empfiehlt sich ein Strangreduzierventil für den Zulauf zum Heizkreisverteiler des Kellers.

3) Auslegung Heizkreislaufpumpe

• Die Wasserpumpe in der Wärmepumpe fördert das Heizungswasser vom Wärmetauscher in der Wärmepumpe bis zum Pufferspeicher und zurück. Sie ist nicht dafür ausgelegt, nach dem Pufferpeicher die Fußbodenheizkreise oder andere Verbraucher zu versorgen. Es ist also fast immer eine zweite zusätzliche Zirkulationspumpe nötig, die das Heizungswasser vom Pufferspeicher zu den vrbraucher fördert und zurück.
• Die Auslegung legt so auch die Umwälzpumpe für den Verbraucherkreis in Fördervolumen und Förderhöhe fest. Dabei benötigen Niedrigenergiehäuse meist etwas kräftigere Umwälzpumpen, da sie aufgrund der niedrigeren Vorlauftemperaturen meist auf längere Rohrleitungen treffen als Altbauten.

6. Temperaturregelung

1) Regelung Wärmepumpe

Die Wärmepumpen besitzt 2 Betriebsmodi: Konstante Vorlauftemperatur oder witterungsgeführte Steuerung der Vorlauftemperatur, d.h. die Soll-Vorlauftemperatur wird jeweils in Abhängigkeit der Außentemperatur errechnet. Letzteres Verfahren ist deutlich energieeffizienter, erfodert aber eine saubere Einstellung im Betrieb und Nachkontrolle.

2) Einzelregelung Raumtemperatur

Die Regelung der einzelnen Radiatoren oder Fußbodenheizkreise erfolgt über Thermostate. Diese können autark arbeiten, aber auch mit den Wärmepumpen zu Steuerung verbunden werden. Aufgrund der höheren Verdrahtung und EMV Problematik empfehlen wir den Anschluß an die Wärmepumpe nur, wenn die autarke Steuerung nicht geht. Befindet sich im Raum auch ein Gebläsekonvektor, der nur zur Kühlung verwendet wird, so wird dieser über eine separate Fernbedienung oder Wandeinheit gesteuert.

3) Einbindung in Gebäudemanagementsystem (KNX, Modbus, BACNET)

Unsere Wärmepumpen haben einen Anschluß an KNX, Modbus und damit zu vielen Gebäudemanagementsystemen (BMS). Die BMS werden auch von der BAFA gefödert, da sie den Energieverbrauch anzeigen und dem Benutzer eine Optimierung ermöglichen. Da die modernen Gebäude aufgrund der hohen Dichtheit der Gebäudehülle meist auch eine Belüftung benötigen, bietet das BMS eine gute Möglichkeite, die verschiedenen Anlagen in ihrem Wechselspiel zu optimieren. Kommt dann noch ein Kamin mit weiterer Warmwassererwärmung hinzu, wird die Sache spannend. Die Programmierung eines solchen BMS ist dann jedoch auch nicht ohne.

7. Optimierung Jahresarbeitszahl JAZ

Liegt die errechnete Jahresarbeitszahl immer noch unter dem Schwellenwert für die BAFA Förderung, so gibt es verschiedene Methoden, um diese anzuheben:

• Senkung der Vorlauftemperatur: Austausch Radiatoren, Einbau Gebläsekonvektoren, Vergrößerung Fußbodenheizfläche, Reduzierung Abstand Rohre Fußbodenheizung.
• Erhöhung der Heizgrenztemperatur, d.h. der Tagesmitteltemperatur, ab der ein Gebäude beheizt werden muss. Diese ist nach VDI 4650 für den Gebäudetyp (Neubau, Altbau, Neubau ENEV 2012) festgelegt und kann nur unter ausreichender Begründung angehoben werden. Sie muß aber auch von der BAFA akzeptiert werden. Ein Anheben der Heizgrenztemperatur verbessert die JAZ.
• Anpassung des Faktors für den Anteil Warmwassererwärmung bzw. Raumheizung zum Gesamtwärmebedarf in Richtung des höheren SCOP der jeweiligen Art. Meist ist der SCOP der Raumheizung höher als der SCOP für Warmwassererwärmung. Daher den kalkulierten Verbrauch an heissem Wasser überprüfen.
• Reduzierung der Normaußentemperatur. Diese ist zwar für den Aufstellort fest vorgegeben, kann aber nach DIN 12 831 Beiblatt 1 über die Gebäudezeitkonstante um bis zu 4K korrigiert werden. Damit wird die Speichermasse schwerer Gebäude berücksichtigt.
• Kann die Anlage nur mit einem zusätzlichen Wärmeerzeuger betrieben werden (monoenergetisch, d.h. beide Heizquellen parallel), Optimierung des Bivalenzpunktes und Betrachtung des Ausgangspunktes.
• Betrieb der Wärmepumpe mit einem zusätzlichen Kamin unterhalb bestimmter Temperatur. Durch teil-parallelen Betrieb kann der Einfluß der niedrigen SCOP Werte der Wärmepumpe bei niedrigen Temperaturen reduziert werden.

Der Artikel von Christina Hönig erläutert diese Maßnahmen mehr im Detail. Der ist zwar schon 12 Jahre alt und die Förderrichtlinien stimmen nicht mehr, aber sie gibt sehr wertvolle Hinweise. Der Artikel steht hier zum Download.

8. Heizkreisverteilung

1) Warmwasserspeicher:

Wärmepumpen benötigen einen größeren Wärmetauscher im Warmwasserspeicher, da sie mit niedrigeren Vorlauftemperaturen arbeiten. Für die Wärmepumpen mit einer Leistung von bis 16 kW gilt:

• Edelstahl Wärmetauscher müssen eine Wärmetauscherfläche von mindestens 1,4 m² (4 - 10 kW) bzw. 1,6 m²(ab 12 kW) haben
• Emaillierte Wärmetauscher müssen eine Wärmetauscherfläche von mindestens 2 m² (4 - 10 kW) bzw. 2,5 m²(ab 12 kW) haben
• Die Brauchwaserspeicher sollten zur Sicherheit immer mit einem Zusatzheizstab versehen werden. Dieser dient eher als "Feuerwehr", d.h. man benötigt ihn nicht ständig, sondern nur im Notfall.  Der tritt ein, wenn die Heizung ausfällt oder es draußen viel zu kalt wird, um die notwendige Temperatur im Tank zu erreichen, die die Legionellen abtötet. Die Wärmepumpe schaltet den Heizstab je nach Steuerung und Bedarf automatisch dazu.

2) Pufferspeicher Heizkreis:

• Wärmepumpen benötigen einen Pufferpeicher im Heizkreis. Der Puffertank hat die Aufgabe, ein ständiges Anspringen des Kompressors zu vermeiden. Zu häufiges Anspringen erzeugt eine deutlich niedrigere Lebensdauer des Kompressors. Der Puffertank speichert die Wärme in den Heizkreislauf vor und „puffert“ erste Heizanfragen aus dem Heizkreis ab. Siehe dazu auch die Frage Nr. 6 in dem F&A Teil : Warum benötigen Wärmepumpen einen Pufferpeicher im Heizkreislauf ?
• Die Größe des Pufferpeichers richtet sich nach dem Inhalt des gesamten nachgelagerten Heizkreislaufes. Er soll mindestens gleich groß sein, aber auch nicht viel größer. Ein viel größerer Pufferspeicher ist kontraproduktiv. Die zunehmende Oberfläche größerer Tanks erzeugt größere Wärmeverluste, die von der Wärmepumpe ausgeglichen werden müssen. Was bei der Solarthermie mit "je größer, desto besser" galt, ist für die Wärmepumpe falsch und produziert nur höheren Stromverbrauch.
• Als Material für den Pufferspeicher wäre eine Emaillbeschichtung ideal, um Korrosion zu vermeiden, nur gibt es diese Speicher kaum. Die meisten Pufferspeicher sind immer noch aus Stahl. Edelstahl muß auch nicht unbedingt die Lösung sein, da sie kleine Anteile ferritischen Materials beinhalten können, das dann rosten kann. Korrosion ist gefährlich für die neuen Zirkulationspumpen, da deren Statoren dauermagnetisch sind, die magnetischen Anteile anziehen und im schlimmsten Fall blockieren. Daher haben diese Pumpen weit höhere Anforderungen an das Heizwasser und die Komponenten des Heizkreislaufes.
•  Es gibt Pufferspeicher, die mit dem Brauchwasserspeicher in einen Tank kombiniert sind. Das ist ein gute Idee, sofern man die Wärmepumpen nicht zur Kühlung verwenden möchte. Soll die Wärmepumpe im Sommer jedoch auch kühlen und damit bis zu 7°C kaltes Wasser produzieren, so wäre dies Kombilösung fatal. Das sehr kalte Wasser würde auch das Brauchwasser abkühlen. Für den Fall, daß die Wärmepumpe im Sommer auch kühlen soll, müssen Brauchwasserspeicher und Pufferspeicher getrennt sein.

3) Solarthermie:

Die Verwendung der Solarthermie für Wärmepumpen ist zwar machbar, doch raten wir aus den Gründen, die wir in dem Fragebereich aufgeführt haben, ab. Siehe die Frage Nr. 12  in dem F&A Teil : Lohnt sich Solarthermie für Wärmepumpen ?

4) Verrohrung:

• Steigleitungen:
  Altbauten: Die vorhandenen Steigleitungen zwischen den Stockwerken sind zu prüfen, ob deren Durchmesser ausreichen, um den Volumenfluß der Wärmepumpe aufzunehmen, ohne daß die Rohrleitungswiderstände zu stark ansteigen oder es durch die Fließgeräusche zu laut wird.
  In Neubauten ist für die Zukunft ausreichend Platz in den Steigschächten vorzusehen. Meist kommen Jahre später nach dem Bau zusätzliche Leitungen oder Rohre hinzu, die man sich beim besten Willen beim Bau nicht hatte vorstellen können. Diese Schächte nachträglich zu erstellen, ist häufig nur unter sehr großen Anstrengungen oder gar nicht machbar. Daher lieber am Anfang mehr Luft vorsehen.
• Fließverhalten bei Zufügen von Frostschutz:
  Die Wärmepumpen sind mit einem Durchflußwächter ausgestattet, der die Wärmepumpe beim Über- und Unterschreiten eines bestimmten Wasserflusses ausschaltet. So soll das Durchbrennen des Wärmetauschers vermieden werden. Glykol im Heizkreislauf macht das Wasser "zäher". Daher sind die Durchmesser der Rohrleitungen in Verbindung mit der Förderhöhe und dem Fördervolumen den Pumpen darauf zu prüfen, daß ausreichend Heizwasser gefördert wird.
• Isolierung: Hier gilt die Grundregel: Je mehr und besser isoliert wird, detso niedriger sind die Wärmeverluste an den Rohroberflächen und desto weniger muß die Wärmepumpe "nacharbeiten". Bei der Verlegung der Rohre außerhalb des Hauses müssen die Isolierungen vor Feuchte geschützt werden. Daher die Rohre in KG Rohren mit ausreichend Luft verlegen und die Rohre sehr gut gegen eindringende Feuchte abdichten. Denn sind die Isolierungen erst mal feucht geworden, so sind sie ideale Wärmeleiter. Und im Außenbereich kommt man dann nicht mehr so gut ran, um die Isolierungen auszutauschen.
• Nur Rotguss/Messing Fittigns, keine Stahlfittings, wenn Frostschutz dem Heizwasser zugefügt werden muß.

5) Wasserqualität Heizkreislauf:

• Besteht die Gefahr des Einfrierens des Heizwassers, da z.B. Teile der Heizleitungen außen liegen, oder die Anlagen im Winter still steht und das Haus abkühlen kann, so muß Frostschutz in den Heizkreislauf. Dieses verschlechtet zwar die Wärmeübetragung und das Fließverhalten des Heiwassers. Es darf NUR Propylenglykol mit Korrosoinsinhibitoren verwendet werden !
• Das Wasser sollte aufgrund der hohen Empfindlichkeit der Zirkulationspumpen gegenüber magnetischen Korrosionsteilen folgende Anforderungen nach VDI 2035 erfüllen:

• • Härtegrad: orientiert sich an der Heizleistung und dem Füllvolumen der Anlage:
    
    

• • Salze: definiert über die Leitfähigkeit. Je höher die Leitfähigkeit, desto höher ist der Anteil an gelösten stromführenden Salzen (z.B. Calcium, Magnesium, Natrium, Chlorid, Nitrat). Angegeben wird die Leitfähigkeit in µS/cm (micro Siemens pro cm). Der zulässige Leitfähigkeits-Wert beträgt maximal 100 µS/cm.
    
    
  • ph-Wert zwischen 8,2 und 10. Nach einer 3-4 monatigen Betriebszeit auf Wert von 8,2 - 9,5 einzustellen. Wenn sich Aluteile im Kreis befinden, max 8,5 bis 9.

• Muß im Betrieb öfters Wasser nachgefüllt werden muß, empfiehlt sich der Einbau einer stationären Enthärtungs- und Entsalzungsanlage. Die liegen preislich um die 250 € mit ph Anhebung und austauschbarer Filterkartusche.

9. Kühlung

1) Kühlleistung

Die Kühlleistung in W/m² korrelliert in etwa der Heizleistung, also

- schlecht gedämmte Häuser: Q = 100 - 120 W/m²
- mittel gedämmte Häuser:  Q = 80 - 100 W/m²
- gut gedämmte Häuser:  Q = 50 - 80 W/m²
- KFW 40+, 40, 55 Häuser :  Q = 30 - 60 W/m²

Im Gegensatz zur Beheizung müssen jedoch nicht alle Räume gekühlt werden. Häufig werden in Wohnhäusern nur Wohn- und Schlafräuem gekühlt. Küchen, Toiletten, Bäder und Kellerräume seltener.

2) Gebläsekonvektor oder Flächenkühlung

Bei der Kühlung muß die im Raum vorhandene Luftfeuchte abgeführt werden. Andernfalls steigt die Luftfeuchte zu schnell an. Die im Raum vorhandene Feuchte kondensiert an den kalten Flächen. Brillenträger kennen das im Winter, wenn sie von draußen aus dem Kalten in einen warmen Raum kommen. Sofort beschlagen die Brillengläser. Die Raumfeuchte kondensiert an den noch kalten Brillengläsern sofort aus.

Das Gleiche passiert mit Kühlflächen, wenn die Raumfeuchte daran kondensiert und das Kondenswasser nicht abgeführt wird. Das Ergebnis sind bei Fußbodenheizungen nasse Böden. Die Räume fangen aufgrund der hohen Feuchtigkeit an zu muffen und relativ schnell bildet sich Schimmel bevorzugt an den unsichtbaren Stellen, weil dort am wenigsten Luft verwirbelt wird.

Es gibt zwar ausgefuchste Lösungen von manchen Herstellern, die die Raumfeuchte überwachen und falls die Temperatur sich dem Taupunkt nähert, d.h. an die Temperatur, bei der die Raumfeuchte ausfällt, die Kühlung ausschaltet. Nur was ist der Effekt ? Eben keine Kühlung mehr, dafür ein feuchter Raum.
Manch andere bieten Kühldecken an, die die Schwerkraft ausnutzen. Da kalte Luft schwerer als warme ist, kühlt die warme Luft an der Decke ab und sinkt nach unten. Die kritische Temperatur, bei der dann auch an der Decke Kondenswasser entsteht, kann zwar weiter nach unten gedrückt werden. Aber, diese Kühldecken sind zum einen recht teuer, zum anderen lösen sie auch nicht das Problem wie bei der kühlenden Fußbodenheizung, die bei der Kühlung entstehende Feuchte abzuführen.

Es ist einfache Physik. Wird ein warmer Raum abgekühlt, steigt die relative Luftfeuchte. Hat ein Raum zum Beispiel eine Temperatur von 30°C und eine relative Luftfeuchtigkeit von 60%, was für einen Sommertag durchaus üblich ist, fällt ab 21°C Kondenswasser an. Das heisst, der kühlende Fußboden oder Radiator darf nicht kälter als 22°C sein, da sonst an dem Boden Kondenswasser ausfällt. Hat sich nun die Raumtemperatur auf 25°C abgesenkt hat, so sitzt man mit der sich ergebenden Luftfeuchtigkeit von knapp 90% in einem Dampfbad.
Bei der Kühlung ist es daher unbedingt unerläßlich, auch die Raumfeuchte abzusenken.

Daher werden für die Kühlung Gebläsekonvektoren eingesetzt. Diese können mit deutlich kälterem Wasser als die 22°C wie für die Fußbodenheizung versorgt werden, meistens 7-12°C. Die Raumluft umströmt nun die sehr kalten Lamellen in den Gebläsekonvektoren und Feuchte bildet sich dort in Form von Kondenswasser aus. Das Kondenswasser wird aufgefangen und über einen Siphon kontrolliert abgeführt. Im Ergebnis hat man dann eine deutlich kältere und trockenere Luft im Raum. Die anfallende Menge an Kondenswasser kann recht beträchtlich sein. Ein Beispiel, das die doch recht imposanten Zahlen zeigt:

Ein normaler Wohnraum hat die Abmäße 4 x 5 x Normhöhe 2,4. Das Volumen beträgt also 4 x 5 x 2,4 = 48 m³. Hat dieser Raum eine Temperatur von 30°C und ein Luftfeuchtigkeit von 60 %, so befinden sich in diesem Raum 46 kg Luft mit insgesamt 0,9 kg Wasser in Form der Feuchte. Wird der Raum nun auf 25°C abgekühlt und soll er dann immer noch max. 60% Luftfeuchte haben, so fallen dabei 200 g Wasser an, die abgeführt werden müssen. Über einen Tag hinweg kommt da dann was zusammen.

3) Verteilung Kühlung im Gebäude

Je nach Sonneneinstrahlung kann der Kühlbedarf gerade in den Übergangszeiten im Frühjahr und Herbst und vor allem bei Bürogebäuden in den Räumen unterschiedlich sein. Die von der Sonne bestrahlenen Räume mit Südausrichtung müssen schon gekühlt werden, während es in den Räumen auf der Nordseite noch recht frisch ist. In dem Fall ist zu überlegen, ob die Heizungsanlage in 2 separate Anlagen untertrennt wird, eines für die Südseite und eines für die Nordseite. Beiden Anlagen ist jedoch gemein, daß sie nur jeweils kühlen ODER heizen können. Das bedeutet, wenn auf der Südseite bereits gekühlt werden soll, dann kann auf dieser Seite ein einzelner Raum nicht noch geheizt werden. Ist dieses jedoch gewünscht, zum Beispiel bei Abschattung in den unteren Stockwerken bei hohen Gebäude, so helfen nur Gebläsekonvektoren mit 4 Rohr Technik und einem doppelten Anlagensystem weiter.

4 Rohr Technik, heisst, daß der Gebläsekonvektor zwei Wärmetauscher besitzt, die je von kaltem und heissem Heizungswasser durchströmt werden können. Die Steuerung des einzelnen Gebläsekonvektors entscheidet unabhängig nach Eingabe des Nutzers in dem Raum, ob der Konvektor nun heizen oder kühlen soll. Dazu öffnet die Steuerung das Durchflußventil für den entsprechenden Wasserkreislauf. Dieses System bedeutet, daß gleichzeitig heisses und kaltes Kreislaufwasser zur Verfügung gestellt werden muß. Das bedeutet 2 Wärmepumpen, 2 Heizwasserkreisläufe, 2 Pufferspeicher, 2 Verrohrungssystem, jedoch nur einen Gebläsekonvektor. Da die Kühlleistung meist niedriger als die Heizleistung ist, kann die 2. Anlage zur Bereitstellung des kalten Wassers entsprechende kleiner ausfallen. Die Erwärmung des Brauchwassers ist mit der Heizungsanlage zu koppeln.

4) Art der Gebläsekonvektoren

Die allermeisten Gebläsekonvektoren arbeiten autark. Sie haben eine eigene Steuerung, die per IR Fernbedienung oder Wandkonsole gesteuert wird. Sie werden selten mit der zentralen Wärmepumpe verbunden und sind damit autark. Das bedeutet, daß man Gebläsekonvektoren von verschiedenen Herstellern nutzen kann, sofern sie autark arbeiten.

Es gibt die Gebläsekonvektoren mit vorgeschaltetem 2 Wege Ventil und 3 Wege Ventil.

- 2: Wege Ventil: Der Zugang des Wassers zum Gebläsekonvektor wird abgesperrt. Es fließt KEIN Wasser - analog Raumthermostat. Die Förderpumpe im Heizrkeislauf sollte das erkennen und entsprechend die Fördermenge reduzieren - oder es muß in dem Leitungsstrang der Gebläsekonvektoren ein zusätzliches Überlaufventil vorgesehen werden.

- 3: Wege Ventil: Der Zugang des Wassers zum Gebläsekonvektor wird direkt zur Rücklaufleitung umgelenkt.  Es fließt das kalte Wasser weiterhin, erreicht aber nicht das Innere des Gebläsekonvektors. Die Förderpumpe des Wasserkreislaufes kann weiterhin arbeiten.

Standard bei den Gebläsekonvektoren ist das 3-Wege Ventil.