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Wärmepumpe und Heizkörper: Varianten und Optionen

Die Wärmepumpe liegt voll im Trend und hat im Neubau mittlerweile die Gas-Brennwerttechnik als beliebteste Heiztechnologie verdrängt. Wärmepumpen erreichen ihren höchsten Wirkungsgrad bei einer Vorlauftemperatur von rund 35°C – das ist deutlich weniger als bei Gas- oder Ölheizungen. Im Neubau sind diese geringen Vorlauftemperaturen durch große Flächenheizungen kein Problem – im Bestand stellt sich jedoch die Frage nach dem richtigen Heizkörper. In diesem Beitrag gehen wir auf das Zusammenspiel zwischen Wärmepumpe und Heizkörper ein, erläutern die verschiedenen Varianten und zeigen, wann sich der Austausch der alten Heizkörper lohnt.

Inhaltsverzeichnis

  1. Die Funktion der Wärmepumpe
  2. Wärmepumpen und Heizkörper im Zusammenspiel
  3. Spezielle Wärmepumpenheizkörper
  4. Mittel- und Hochtemperatur-Wärmepumpen für den Altbau
  5. Kosten für den Austausch der Heizkörper im Bestandsbau
  6. Heizkörper für die Wärmepumpe im Altbau: Es gibt viele Möglichkeiten

Die Funktion der Wärmepumpe

Die Wärmepumpe nutzt frei verfügbare Wärmeenergie aus der Umgebung und macht diese im Heizkreislauf des Gebäudes nutzbar. Das Gerät „pumpt“ dabei Wärme von einem geringen Temperaturniveau auf ein höheres und ermöglicht dadurch die Nutzung dieser Energie zum Heizen.

Die Wärmepumpe benötigt für ihren Betrieb also keinerlei fossile Brennstoffe, sondern lediglich frei verfügbare Umweltenergie sowie elektrische Energie für den Antrieb des Kompressors. Das Besondere an dieser Funktionsweise: Die Wärmepumpe kann das Vielfache des eingesetzten Stroms als Wärme zum Heizen zur Verfügung stellen.

Die Vorteile der Wärmepumpe im Überblick

  • Zuverlässige Heiztechnologie mit hoher Betriebssicherheit

    Umweltfreundlich, da keine Nutzung fossiler Brennstoffe

    Unabhängig von der Preisentwicklung für Brennstoffe

    Nahezu wartungsfrei

Wärmepumpen und Heizkörper im Zusammenspiel

Die Effizienz einer Wärmepumpe wird als „Coefficient of Performance“ (COP) bezeichnet. Diese Leistungszahl gibt das Verhältnis zwischen der erzeugten Nutzwärme und der aufgewandten Antriebsenergie des Kompressors an:

COP= Nutzenergie (Wärme) / Aufgewandte Energie (Strom)

Ein COP-Wert von 4 bedeutet beispielsweise, dass die Wärmepumpe das Vierfache der eingesetzten elektrischen Energie als Wärme bereitstellt. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, dass sich der COP-Wert jeweils auf bestimmte Betriebsbedingungen bezieht. Bei einer Luft/Wasser-Wärmepumpe bezieht sich die Leistungszahl mit dem Kürzel A5W35 beispielsweise auf eine Außentemperatur von 5°C und eine Vorlauftemperatur von 35°C. Ein Temperaturniveau von 35°C im Vorlauf beschreibt, wie bereits erwähnt, üblicherweise den optimalen Betriebspunkt einer Wärmepumpe.

Wärmepumpe Heizkörper: COP-Verlauf Grafik

In diesem Zusammenhang ist wichtig: Je größer der Temperaturunterschied zwischen der Wärmequelle (Erde, Grundwasser, Luft) und der Nutzwärme (Vorlauftemperatur) ist, desto geringer fällt die Leistungszahl aus.

Bei geringen Vorlauftemperaturen arbeiten Wärmepumpen also besonders effizient. In Neubauten mit einer Wärmepumpe werden daher vorzugsweise Flächenheizungen wie etwa Fußbodenheizungen genutzt. Diese können dank ihrer großen Heizfläche trotz des niedrigen Temperaturniveaus ausreichend Wärme abgeben.

Im Bestandsbau ist die Situation anders: Hier sind in der Regel bereits konventionelle Heizkörper in den Räumen vorhanden – die Installation einer Flächenheizung ist nur unter großem baulichem und finanziellem Aufwand möglich.

Die Wärmepumpe mit einer höheren Vorlauftemperatur betreiben

  • Auch im Bestandsbau gibt es Möglichkeiten, das bestehende Heizsystem mit einer effizienten Wärmepumpe zu kombinieren.

    Eine Wärmepumpe muss nicht zwangsläufig mit einer Vorlauftemperatur von 35°C betrieben werden – manche Geräte können sogar bis zu 70°C warmes Heizungswasser bereitstellen.

    Die Effizienz nimmt durch die Anhebung der Vorlauftemperatur zwar ab, in vielen Bestandsbauten rechnet sich die Investition in eine Wärmepumpe aber dennoch.

    Dabei kommt es vor allem auf die Heizkörper im Gebäude an.

Welche Heizkörper eignen sich für den Betrieb mit Wärmepumpen?

Die Eignung eines Heizkörpers für den Betrieb mit einer Wärmepumpe hängt im Wesentlichen von der Art der Wärmeabgabe ab. Grundsätzlich gilt dabei: Je größer die Fläche des Heizkörpers, desto besser kann die Wärme auch bei geringer Vorlauftemperatur an den Raum abgegeben werden. Die wichtigsten Heizkörper-Arten und ihre Eignung für die Wärmepumpe im Überblick:

  • Gliederheizkörper: Gliederheizkörper sind häufig in Altbauten anzutreffen, es handelt sich um den ältesten Heizkörpertyp. Der Heizkörper gibt die Wärme überwiegend per Konvektion ab, was für den Betrieb einer Wärmepumpe erst einmal nicht optimal ist. Je nach Dimensionierung des Heizkörpers ist die Kombination mit einer Wärmepumpe aber durchaus möglich.

Was bedeuten Konvektion und Wärmestrahlung?

  • Der Begriff Konvektion bezeichnet eine Art der Wärmeübertragung, bei der die Wärme über die Teilchen der Luft übertragen wird.

    Der Gliederheizkörper heizt also die umgebende Luft auf, die sich dann in den Raum verteilt und diesen erwärmt.

    Andere Heizkörper nutzen hingegen überwiegend das Prinzip der Strahlungswärme, bei dem die Wärme über die vom Heizkörper emittierte Strahlung übertragen wird.

  • Plattenheizkörper: Der Plattenheizkörper verdankt seinen Namen der plattenförmigen Ausprägung seiner Heizfläche. Plattenheizkörper geben ihre Wärme überwiegend per Strahlung ab und eignen sich daher etwas besser für den Wärmepumpen-Betrieb als beispielsweise Gliederheizkörper.
  • Röhrenheizkörper: Wie der Name vermuten lässt, bestehen Röhrenheizkörper aus Röhren, die von Heizungswasser durchflossen werden. Diese Heizkörperart ist häufig im Badezimmer anzutreffen und ähnelt in ihrer Funktionsweise dem Gliederheizkörper. Für den Betrieb einer Wärmepumpe ist er daher nicht optimal, stellt aber auch kein Ausschlusskriterium dar.
  • Fußbodenheizungen und Wandheizungen: Diese Heizkörperarten gehören zu den Flächenheizungen und sind für den Betrieb mit niedrigen Vorlauftemperaturen geradezu prädestiniert. Durch ihre große Heizfläche benötigen Fußbodenheizungen und Wandheizungen kein hohes Temperaturniveau, um den Wärmebedarf zu decken. Die Umrüstung auf eine Flächenheizung ist im Bestandsbau allerdings aufwendig. In vielen Fällen ist es daher sinnvoller, die bestehenden Heizkörper zu optimieren.
Wärmepumpe Heizkörper: Heizkörpertypen Grafik

Optimierungsmaßnahmen für Heizkörper mit Wärmepumpe

Auch wenn die Heizkörper in Ihrem Bestandsbau kein optimales Zusammenspiel mit der Wärmepumpe erlauben – mit einigen Optimierungen lohnt sich die Investition in die Wärmepumpe dennoch.

Die vielversprechendsten Maßnahmen zur Integration von Wärmepumpen in den Bestandsbau:

  1. Dämmstandard verbessern

    Der Wärmebedarf eines Gebäudes hängt wesentlich von dem jeweiligen Dämmstandard ab. Das bedeutet: Durch die Modernisierung der Gebäudedämmung können Sie den Wärmebedarf senken, sodass es trotz geringerer Vorlauftemperatur ausreichend warm wird. Die Modernisierung der Gebäudedämmung ist eine aufwendige und kostenintensive Maßnahme, die sich gegebenenfalls aber schnell auszahlt.

  2. Hydraulischer Abgleich

    Bei einem hydraulischen Abgleich stellt der Heizungsbauer sicher, dass die Wärmeverteilung optimal auf den jeweiligen Wärmebedarf im Raum abgestimmt wird. Dadurch gelingt es, die Wärme der Wärmepumpe gleichmäßig zu verteilen und alle Räumlichkeiten ideal zu erwärmen.

  3. Dimensionierung und Betriebsweise

    In vielen Fällen bietet es sich im Bestandsbau an, die Wärmepumpe mit einem konventionellen Wärmeerzeuger wie einem Gas- oder Ölkessel zu kombinieren. Der Vorteil: Der Heizkessel deckt an besonders kalten Tagen den Wärmebedarf, während die Wärmepumpe den Rest des Jahres über effizient arbeiten kann. Dadurch gelingt es, eine Überdimensionierung der Wärmepumpe zu vermeiden.

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Tipp

  • Lassen Sie die Heizkörper in Ihrem Gebäude in jedem Fall vor der Optimierungsmaßnahme von einem Fachmann begutachten.
  • Viele Heizkörper wurden in ihrer Leistung früher überdimensioniert, sodass sie sich heute auch ohne weitere Schritte für den Betrieb mit einer Wärmepumpe eignen.

Spezielle Wärmepumpenheizkörper

Wenn sich die im Bestandsbau vorhandenen Heizkörper nicht für den Betrieb mit der Wärmepumpe eignen, gibt es die Möglichkeit zur Umrüstung. Dabei werden die alten Glieder- oder Röhrenheizkörper durch moderne Niedertemperatur-Radiatoren (auch Wärmepumpenheizkörper genannt) ersetzt.

Diese Niedertemperatur-Radiatoren kommen mit geringeren Vorlauftemperaturen aus, da sie über integrierte Wärmeübertrager aus Materialien wie Kupfer und Aluminium sowie über eine interne Temperatursteuerung verfügen. Wärmepumpenheizkörper sind im Bestandsbau ein guter Kompromiss, wenn die Nutzung einer Flächenheizung nicht möglich ist.

Als Alternative bieten sich auch Spezialheizkörper mit Ventilatoren an. Diese verteilen die Wärme durch Luftströme besonders schnell im Raum und können daher ebenfalls mit geringen Vorlauftemperaturen arbeiten. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, dass die Luftströme den Komfort im Raum beeinträchtigen.

Hybridheizung

Hybridheizung: Technologie mit Vor- und Nachteilen

Die Vor- und Nachteile Heiztechnologien zu kombinieren, lesen Sie hier. Weiterlesen

Mittel- und Hochtemperatur-Wärmepumpen für den Altbau

Wer die Heizkörper im Bestandsbau nicht austauschen möchte, für den bieten sich sogenannte Mittel- und Hochtemperatur-Wärmepumpen an. Dabei handelt es sich um spezielle Wärmepumpen, die für eine höhere Vorlauftemperatur ausgelegt und dadurch mit den meisten konventionellen Heizkörpern kompatibel sind.

Während sich Mitteltemperatur-Wärmepumpen für Heizkreise mit einer Systemtemperatur von 55 bis 65°C eignen, können Hochtemperatur-Wärmepumpen sogar bis zu 75°C heißes Wasser erzeugen.

Kosten für den Austausch der Heizkörper im Bestandsbau

Die Kosten für einen Niedertemperatur-Heizkörper zur Kombination mit einer Wärmepumpe hängen maßgeblich von der Größe und Leistung des Heizkörpers, der Marke, dem Design und weiteren Faktoren ab. Schlichte Modelle mit einer geringen Leistung sind bereits ab 100 Euro erhältlich, bei größeren Heizkörpern renommierter Hersteller liegen die Kosten aber deutlich darüber.

Bei der Bewertung der Wirtschaftlichkeit sollten Sie jeweils die komplette Maßnahme in die Überlegungen einbeziehen. Ein Fachmann für Heiztechnik kann errechnen, nach welcher Zeit sich die Investition in eine Wärmepumpe inklusive des Austausches der Heizkörper amortisiert. In unserem Beitrag zum Thema „Wärmepumpe im Altbau“ erfahren Sie bei Interesse mehr über die Wirtschaftlichkeit der Heiztechnologie.

Von Förderungen profitieren

  • Nutzen Sie staatliche Förderprogramme, um sich die Investition in eine moderne Wärmepumpe bezuschussen zu lassen.

    Das Marktanreizprogramm (MAP) des BAFA fördert regenerative Heizungsanlagen mit einem Zuschuss von bis zu 45%.

    Dieser Fördersatz gilt nicht nur für die Anschaffung der Wärmepumpe, sondern auch für Faktoren wie die Installation, den Abbau alter Heizkörper, die Verrohrung oder andere bauliche Maßnahmen.

Heizkörper für die Wärmepumpe im Altbau: Es gibt viele Möglichkeiten

Wer auch im Gebäudebestand nicht auf die Vorzüge einer Wärmepumpe verzichten möchte, hat viele Möglichkeiten. Häufig zeigt sich im Zuge der ersten Beratung durch einen Fachmann, dass die vorhandenen Heizkörper im Gebäude groß dimensioniert sind und sich somit für den Wärmepumpen-Betrieb eignen.

Ist dies nicht der Fall, können Sie das Heizsystem oftmals durch Optimierungen wie die Verbesserung des Dämmstandards oder einen hydraulischen Abgleich für den Betrieb mit der Wärmepumpe fit machen. Alternativ können Sie auch die alten Heizkörper im Gebäude austauschen und moderne Niedertemperatur-Heizkörper installieren. Eine weitere Möglichkeit ist eine Hybridheizung.

Kontaktieren Sie einen qualifizierten Heizungstechniker, um Ihre Optionen zu besprechen und eine fundierte Einschätzung zur Wirtschaftlichkeit zu erhalten.

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Andreas Wurm

Über den Autor

Andreas Wurm absolvierte seinen Bachelor of Science in Maschinenbau an der RWTH Aachen University und schloss einen Master in Energietechnik (Spezialisierung Erneuerbare Energien) an derselben Universität an. Nach seinem Studium war er von 2014 bis 2016 Projektingenieur in der Branche Heizungs- und Klimatechnik.

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