Wärmepumpe im Altbau: Das Update für Bestandsgebäude

So funktioniert die Wärmepumpe

Vereinfacht gesagt: Mit einer Wärmepumpe erschließen Sie sich die Nutzung unbegrenzt vorhandener und frei zugänglicher Wärmequellen in der Umwelt. Diese Energie überträgt die Wärmepumpe auf ein Transportmedium, meist Wasser, welches die Wärme über Heizkörper oder Flächenheizungen an den Wohnraum abgibt.

Gängige Wärmepumpen für den Neu- und Altbau machen sich eine der folgenden Wärmequellen zunutze:

• Erdreich
• Grundwasser
• Umgebungsluft

Dennoch kommt die Wärmepumpe nicht ohne Hilfsenergie aus. Auch für sie gelten die Gesetze der Physik, genauer gesagt das Gesetz der Entropie. Das besagt, dass Objekte mit unterschiedlicher Temperatur so lange Wärme austauschen, bis das Temperaturgefälle ausgeglichen ist. Wärmeenergie fließt also vom warmen zum kalten Objekt.

Nun liegt die Temperatur von Erdreich, Grundwasser und Luft im Winter allerdings deutlich unter der angestrebten Raumtemperatur. Um aus diesen Quellen Wärme zu gewinnen und in den Innenraum zu transportieren, braucht es also Zusatzenergie. Schließlich gilt es, die natürliche Flussrichtung der Wärme umzudrehen.

Das Kältemittel macht den Unterschied

Ein Kältemittel dient dazu, in einem Wärmetauscher die Wärmeenergie aus der Umwelt aufzunehmen und sie in einem zweiten Wärmetauscher auf das Heizungswasser zu übertragen. Dabei hilft eine besondere Eigenschaft des Kältemittels: Es ist im Normalzustand flüssig und verdampft bereits bei niedrigen Temperaturen.

Die Wärme aus der Umwelt reicht aus, um den Prozess in Gang zu bringen. Der Dampf lässt sich wiederum durch einen elektrisch betriebenen Kompressor verdichten und weiter aufheizen. Dabei entstehen ausreichend hohe Temperaturen und die Wärmeenergie kann in einem Wärmetauscher auf das Heizungswasser übergehen. Im Anschluss verflüssigt sich das Kältemittel wieder und der Kreisprozess beginnt von vorne.

Die Wirtschaftlichkeit der Wärmepumpe im Altbau

Auch eine Wärmepumpe ist also kein Perpetuum mobile: Ohne die anhaltende Zugabe von elektrischer Energie bleibt die Wohnung kalt. Dennoch bietet eine Wärmepumpe im Altbau große Effizienzpotenziale: Das Funktionsprinzip macht es möglich, mit der eingesetzten elektrischen Energie die vier- bis fünffache Energiemenge in Form von Wärme zu gewinnen.

JAZ = Heizwärme (kWh/a) / Strom (kWh/a)

Dieses Verhältnis von eingesetzter zu gewonnener Energie, auch als Jahresarbeitszahl (JAZ) bezeichnet, ist maßgeblich dafür, wie wirtschaftlich und umweltschonend die Wärmepumpe arbeitet. Je mehr Strom die Wärmepumpe braucht, desto ungünstiger fällt die JAZ aus.

In unserem einfachen Rechenbeispiel kostet eine Kilowattstunde (kWh) Heizöl 7 Cent. Eine Kilowattstunde Strom schlägt dagegen mit 19 Cent zu Buche. Die Wärmepumpe ist wirtschaftlich attraktiver als ein Ölkessel, wenn sie eine JAZ von mindestens 2,7 erreicht. Aus ökologischer Sicht ist der Einsatz der Wärmepumpe dem Heizöl vorzuziehen, wenn mit einer Einheit Strom 1,8 Einheiten Wärmeenergie erzeugt werden können.

Selbst eine JAZ von 2,7 reicht in der Praxis jedoch nicht aus: Auch im Altbau sollte die Wärmepumpe eine deutlich höhere Jahresarbeitszahl erreichen, damit sich eine Investition lohnt. Denn die Berechnung berücksichtigt weder die jährlichen Wartungskosten, noch die größere Investitionssumme. Denn Wärmepumpen sind in der Anschaffung teurer als herkömmliche Gas- oder Ölheizungen.

Ausschlaggebend für die Jahresarbeitszahl ist die Temperaturdifferenz zwischen Heizungssystem und Wärmequelle. Hohe Temperaturunterschiede muss die Wärmepumpe durch eine stärkere Verdichtung überbrücken. Natürlich lässt sich die Temperatur des Heizungssystems deutlich leichter beeinflussen als die der Wärmequelle. Genau hier liegt der kritische Punkt bei der Verwendung einer Wärmepumpe im Altbau. Die vorhandene Technik ist in der Regel auf hohe Systemtemperaturen ausgelegt und das macht der Wärmepumpe ihre Aufgabe nicht gerade leicht.

Energetische Eigenschaften älterer Gebäude

Die Grafik unten macht es deutlich: In Sachen Heizwärmebedarf hat sich in den vergangenen Jahrzehnten einiges getan. Gesetzliche Anforderungen an die Energieeffizienz bei der Erteilung der Baugenehmigung haben ihren Anteil daran. Es ist möglich, die Grenzwerte mithilfe von zwei Stellhebeln einzuhalten:

• Sie können die Wärmeverluste des Gebäudes durch Dämmmaßnahmen reduzieren
• und die Effizienz der Energieerzeugung steigern, indem Sie moderne Anlagentechnik und Brennstoffe einsetzen.³

Viele Eigentümer von Altbauten nutzen die bestehenden Möglichkeiten moderner Baustoffe und Technik aber nicht ausreichend: Denn knapp zwei Drittel der bewohnten Gebäude wurden vor dem Jahr 1979 gebaut und ein beträchtlicher Anteil dieser Gebäude hat seitdem keine energetische Sanierung erfahren.⁴ Der Heizwärmebedarf von Altbauten ist nach dem aktuellen Stand der Technik also im Mittel deutlich höher als der von Neubauten.

Hohe Systemtemperaturen und kleine Heizflächen

Da im schlecht gedämmten Altbau ständig Wärme verloren geht, muss die Wärmepumpe mehr arbeiten. Denn die Raumtemperatur kann nur dann auf einem konstanten Niveau bleiben, wenn die Wärmepumpe die Verluste ausgleicht. Bewohner von Altbauten schalten daher die Heizung in der Regel früher an und später wieder aus als Besitzer eines moderneren Eigenheims.

Dazu kommt, dass die Heizsysteme in Altbauten mit hohen Wassertemperaturen arbeiten. Dabei reichen verhältnismäßig kleine Heizkörper aus, um den Wärmetransfer zu bewerkstelligen. Flächenheizungen mit großer Abgabefläche, wie zum Beispiel eine Fußbodenheizung, können mit niedrigerer Vorlauftemperatur arbeiten. Solche Heizflächen kommen der Wärmepumpe entgegen.

Anforderungen der Wärmepumpe an den Altbau

Wärmepumpen arbeiten besonders effizient, wenn sie die Temperatur der Wärmequelle nur auf ein niedriges Niveau anheben müssen. In Neubauten ist diese Bedingung gegeben: Gebäude mit einem hohen energetischen Standard erreichen auch bei niedrigen Systemtemperaturen eine ausreichende Wärmeversorgung.

Im Altbau kann es dagegen sein, dass die Wärmepumpe sich ohne Zusatzmaßnahmen nicht sinnvoll einsetzen lässt. Denn muss sie viel Energie aufbringen, um die Temperatur stark anzuheben, dann verschlechtert sich das Verhältnis von eingesetzem Strom und gewonnener Wärmeenergie. Das heißt: Die Jahresarbeitszahl sinkt und der alleinige Betrieb einer Wärmepumpe im Altbau ist im schlimmsten Fall unwirtschaftlich.

Checkliste: Passt eine Wärmepumpe zu Ihrem Altbau?

Das Potenzial einer Wärmepumpe für den Altbau hängt stark davon ab, inwieweit die bestehende Gebäudehülle und die übrige Anlagentechnik das passende Umfeld bilden. Wir haben die wichtigsten Punkte zusammengestellt, die Sie während des Entscheidungsprozesses für eine Wärmepumpe im Altbau beachten sollten.

1. Dämmstandard

   Die Investition in eine Wärmepumpe lohnt sich umso mehr, je besser Ihr Altbau gedämmt ist. Wollen Sie hier nachbessern, dann erzielen Sie den größten Effekt durch die Dämmung der Kellerdecke und der obersten Geschossdecke. Teurere Maßnahmen sind der Austausch der Fenster und eine nachträgliche Fassadendämmung.

   Das Resultat sind niedrigere Vorlauftemperaturen und eine geringere Betriebslast für die Wärmepumpe.

2. Heizflächen

   Größere Heizflächen lassen sich mit einer niedrigeren Vorlauftemperatur betreiben, was der Effizienz der Wärmepumpe zugutekommt. Fußboden- und Wandheizungen sind besonders vorteilhaft, allerdings teuer in der Nachrüstung. In vielen Fällen reicht es bereits, einige kleine Heizkörper durch großflächigere zu ersetzen, manchmal sind aber sogar überhaupt keine Änderungen notwendig.

   Bevor Sie einen Fachmann die Heizlast bestimmen lassen, können Sie selbst einen einfachen Test machen: Begrenzen Sie an einem sehr kalten Tag die Vorlauftemperatur der bestehenden Heizung auf 50°C. Kann die Heizung die Raumtemperatur dennoch halten, kommen die Heizflächen Ihres Altbaus meist auch mit den niedrigeren Temperaturen einer Wärmepumpe zurecht.

3. Zustand des bestehenden Wärmeerzeugers

   Kann der vorhandene Wärmeerzeuger auch noch längere Zeit zuverlässig und effizient arbeiten, dann sollten Sie über den sogenannten bivalenten Betrieb (Hybridlösung) nachdenken. Dabei binden Sie die neue Wärmepumpe über den Pufferspeicher in das bestehende Heizungssystem Ihres Altbaus ein.

   Die Wahlmöglichkeit bietet Vorteile: Je nach Wärmebedarf und Brennstoffpreis können Sie dann die vorteilhaftere Wärmequelle nutzen. Für diese Konstellation ist die Luft-Wasser-Wärmepumpe besonders interessant.

4. Platzangebot

   Streben Sie einen bivalenten Betrieb an, könnte der Platz für einen zweiten Wärmeerzeuger im Heizungsraum knapp werden. Schwierig wird es auch bei Austausch oder Ergänzung einer kompakten Gastherme. Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe in Monoblock-Ausführung kann bei wenig Platz im Innenbereich weiterhelfen.

   Erdreich- und Grundwasserwärmepumpen erfordern zusätzlich – zumindest vorübergehend – eine freie Fläche und Erdarbeiten im Garten.

Optionen für die Integration der Wärmepumpe in einen Altbau

Bei der Nachrüstung raten Heizungsbauer oft zur Luft-Wasser-Wärmepumpe, die ohne Erdarbeiten auskommt und sich daher besonders aufwandsarm in den bestehenden Altbau integrieren lässt.

Diese Arten von Wärmepumpen eignen sich für den Altbau

Denken Sie über eine Nachrüstung nach, dann sollten Sie sich vor allem mit folgenden Varianten einer Wärmepumpe beschäftigen:

Bei allen drei Wärmepumpenarten dient Wasser als Transportmedium für die Wärmeenergie, sie lassen sich also in das bestehende wasserführende Leitungsnetz einbinden.

Welche Wärmepumpe für Sie die optimale Wahl ist, ist von den individuellen Gegebenheiten Ihres Altbaus genauso abhängig wie von Ihren persönlichen Vorstellungen und Ihrer Investitionsbereitschaft. Daher sollten Sie sich von einem Heizungsbauer aus Ihrer Region fachmännisch beraten lassen.

Wir können Ihnen aber einige generelle Tipps geben:

1. Die Luft-Wasser-Wärmepumpe ist wegen der vergleichsweise niedrigen Investitionssumme und der einfacheren Installation unter sanierungswilligen Hausbesitzern besonders beliebt. Alternative Wärmepumpenarten mit einer höheren JAZ können für Ihren Altbau dennoch wirtschaftlicher sein. Deshalb bietet sich die Luft-Wasser-Wärmepumpe zum Beispiel als Ergänzung zu einem bestehenden konventionellen Wärmeerzeuger an.

2. Prüfen Sie, ob die geplante Wärmepumpe die Bedingungen für die Teilnahme an den staatlichen Förderprogrammen vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) und der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) erfüllt. Das BAFA gibt Minimalwerte für die JAZ als Zugangsvoraussetzung vor, die zum Beispiel nicht jede Luft-Wasser-Wärmepumpe erreicht.

3. Denken Sie darüber nach, die Wärmepumpe mit einer Solaranlage zu ergänzen. Diese nimmt der Wärmepumpe auch im Altbau fast das ganze Jahr über die Warmwasserbereitung ab.

4. Auch die Kopplung mit einer Photovoltaikanlage ist interessant: Hier können Sie den selbstproduzierten Strom für die Wärmepumpe nutzen.

5. Besprechen Sie mit Ihrem Fachhandwerker, ob Ihr Grundstück die Anforderungen einer Sole-Wasser- oder Wasser-Wasser-Wärmepumpe erfüllt. Flächenkollektoren erfordern unbebaute Flächen von mindestens 50 Quadratmetern und für Tiefenbohrungen benötigen Sie zumindest eine Zufahrtmöglichkeit für das Bohrgerät. Die Grundwassernutzung ist außerdem genehmigungspflichtig.

Alternativen zur Wärmepumpe für den Altbau

In jedem Fall sollten Sie sich mit einem Heizungsinstallateur zusammensetzen, der Sie bei der Suche nach der optimalen Wärmepumpe für Ihren Altbau unterstützt. Wichtig ist ein stimmiges energetisches Gesamtkonzept, das Wärmepumpe und restliche Haustechnik sowie Gebäudehülle berücksichtigt. Nach der Installation und Inbetriebnahme sollten Sie den Kontakt zum Handwerker Ihres Vertrauens weiterhin pflegen und ihn mit der regelmäßigen Wartung der Wärmepumpe beauftragen.

Natürlich kann die Beratung auch ergeben, dass es bessere Möglichkeiten für die energetische Aufwertung Ihres Altbaus gibt als eine Wärmepumpe. Gas ist zum Beispiel weiterhin eine wichtige Heizart. Jedoch sollten Sie hier auf die umweltfreundlichere und deutlich effizientere Brennwerttechnik umsteigen, wenn Sie noch ein sehr altes Gerät haben. Auch für Besitzer einer Ölheizung ist das eine Option: Der Umstieg auf eine Gasbrennwertheizung ist in immer mehr Gegenden zu einer attraktiven Alternative geworden. Lesen Sie hier mehr zum Thema Brennwert versus Heizwert.

Möchten Sie sich von fossilen Brennstoffen abkoppeln und die Umwelt schonen, kann ein Biomassekessel für Scheitholz, Hackschnitzel oder Pellets eine Option sein. Lesen Sie sich hier zum Beispiel in die Preisentwicklung von Pellets ein.

Die Installation einer Solarthermieanlage, die dem zentralen Wärmeerzeuger die Warmwasserbereitung abnimmt, lohnt sich häufig. Im Verbund mit der Solarthermie kann auch eine moderne Brennwertheizung für Öl oder Gas höchsten Anforderungen an Wirtschaftlichkeit und Ökologie entsprechen.

Scheint es aus wirtschaftlicher Sicht geraten, Ihrer Heizung erst einmal treu zu bleiben, können Sie dennoch handeln. Mit durchdachten Dämmmaßnahmen ist es bereits durch einen geringen Kapitaleinsatz möglich, den Wärmebedarf Ihres Altbaus deutlich zu senken. Damit reduzieren Sie die Kosten und Emissionen und bereiten Ihren Altbau gleichzeitig auf den späteren Einbau einer Wärmepumpe vor.

¹ Umweltbundesamt: Konsumausgaben, Energieverbrauch und Kohlendioxid-Emissionen der Bedarfsfelder privater Haushalte 2015

² Umweltbundesamt: Endenergieverbrauch nach Anwendungsbereichen 2016 – Private Haushalte

³ IBS Ingenieurbüro für Haustechnik Schreiner: Energetische Zusammenhänge

⁴ Deutsche Energie-Agentur: Energieeffizienz im Gebäudebestand