| Wie effizient sind Wärmepumpen? |
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| Dienstag, den 09. März 2010 um 14:44 Uhr | ||||||||||||||||||||||||||||
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In Neubauten haben Heizsysteme mit Wärmepumpe zu einem einzigartigen Siegeszug angesetzt. Kostengünstig, klimafreundlich, platzsparend - so lauten die Werbeattribute. Wärmepumpen brauchen jedoch Strom. Den könnten sie wesentlich effizienter nutzen.
Wärmepumpen in drei von vier neuen Einfamilienhäusern In der Schweiz sind rund 1,4 Millionen Heizungen in Betrieb. Darunter 800'000 Ölkessel, 200'000 Gaskessel, 170'000 Elektro-Widerstandsheizungen und rund 130'000 Wärmepumpen. Öl- und Gasheizungen sind für fast die Hälfte aller CO2-Emissionen der Schweiz verantwortlich. Wärmepumpen sind dagegen wesentlich klimafreundlicher, weil sie viel weniger zum CO2-Ausstoss beitragen. Das dürfte mit ein Grund sein, weshalb heute in drei von vier neu erstellten Einfamilienhäusern eine Wärmepumpe installiert wird. Im Jahr 2000 war das erst bei knapp 40% der Fall. Eine weitere Erklärung für den rasanten Aufschwung liegt auf der Hand: Im selben Zeitraum hat sich der Preis für Heizöl gemäss Bundesamt für Statistik verdoppelt. Dasselbe gilt für den Gaspreis. Im Gegensatz dazu sind die Strompreise leicht gesunken. Ob Heizöl, Gas oder Strom: Die langfristigen Preistrends kennen nur eine Richtung. Nach oben. Die Zeiten billiger Energie dürften endgültig vorbei sein. Effizient heizen Umso wichtiger ist die effizientere Nutzung dieser Energieträger fürs Heizen. Das beginnt bei der Gebäudehülle. Wo sie energietechnisch noch nicht saniert wurde, kann der Energieverbrauch durch verbesserte Wärmedämmung praktisch halbiert werden. Bei Neubauten kann die Minimierung von unnötigen Heizenergieverlusten vorausgesetzt werden, weil die geltenden Bauvorschriften in den nächsten Jahren in Richtung Minergie-Standard verbessert werden. Je weniger Raumwärme über die Gebäudehülle ungenutzt entweicht, desto höher wird der Anteil des Heizsystems am gesamten Energieaufwand für Raumwärme. Darum rückt die Effizienz der Heizung zunehmend in den Fokus von Energiefachleuten. Wärmepumpen schneiden bezüglich Energieeffizienz im Vergleich zu herkömmlichen Öl- oder Gasheizungen besser ab. Als bedenklich schlecht gelten in dieser Beziehung Elektroheizungen (vgl. Online-Umfrage). Wärmepumpen funktionieren im Prinzip umgekehrt wie ein Kühlschrank, der seinen Innenraum kühlt und die entstehende Wärme an die Umgebung abgibt. Die Wärmepumpe dagegen entzieht der Luft, der Erde oder dem Wasser einige Grad Wärme. Das geschieht über ein Kältemittel mit einem extrem tiefen Siedepunkt. Liegt dieser zum Beispiel bei -10°C und die Temperatur der Wärmequelle ist höher, so verdampft es im Wärmepumpen-Verdampfer. Nun verdichtet ein elektrisch betriebener Kompressor - ähnlich wie bei einer Velopumpe - den Dampf, der dabei erhitzt wird. Im sogenannten Kondensator gibt der Dampf seine Wärme über einen Wärmetauscher an den Wasserkreislauf des Heizsystems ab. Dadurch verflüssigt sich das Kältemittel wieder - und der Kreislauf beginnt von vorne. JAZ ist entscheidend Der ‚Motor' für diesen Prozess ist Strom. Eine eingesetzte Kilowattstunde Strom erzeugt so je nach Wärmepumpensystem zwei- bis viermal mehr Nutzwärme. Ausgedrückt wird diese Leistung mit der Jahresarbeitszahl (JAZ). Sie beschreibt das für ein Jahr ermittelte Verhältnis von abgegebener Nutzwärme für die Raumheizung zu dem dazu erforderlichen Stromverbrauch. Je höher die JAZ, desto effizienter ist ein Wärmepumpensystem. Beeinflusst wird die JAZ nicht nur vom Wirkungsgrad des Wärmepumpenaggregates, sondern auch von der Abstimmung der verschiedenen Komponenten aufeinander, der gewählten Vorlauftemperatur des Heizwassers, dem Anlagenkonzept, der Einstellung der Anlage sowie der Realisierungsqualität. „Das sind komplexe Systeme", sagt Jürg Nipkow, Experte für Wärmepumpen bei der Schweizerischen Agentur für Energieeffizienz (S.A.F.E., www.energieeffizienz.ch). Es gebe sehr viele Möglichkeiten, etwas falsch zu machen. „Viele dieser Fehler drücken dann die Jahresarbeitszahl in den Keller", weiss er. Luft-Wärmepumpen mit einer JAZ von 2 seien schlecht. Das heisst: Die Hälfte des Wärmebedarfs muss mit Strom gedeckt werden. Ein solcher Wert ist durchaus typisch für Anlagen in Altbauten. Gründe dafür sieht Nipkow in billigen Komponenten, mangelhafter Ausführung und Anlagesteuerung sowie zu hohen Vorlauftemperaturen des Heizwassers für zu kleine Radiatoren. Paradoxe Funktion Gemäss einer Studie des Bundsamtes für Energie (BFE) verhalten sich Luft-Wärmepumpen mit konventioneller Ein-/Aus-Regelung paradox: Bei zunehmender Umgebungstemperatur steigt die erzeugte Heizleistung. Dabei dürfte sie sinken, weil die erforderliche Heizleistung abnimmt. Den Grund dafür ortet die Studie bei Kompressoren und Ventilatoren, die unabhängig vom effektiven Wärmebedarf mit konstanter Drehzahl laufen. Lösen lässt sich dieses Problem mit einer kontinuierlichen Leistungsregulierung, welche die Heizleistung permanent dem tatsächlichen Bedarf anpasst. Damit, so zeigt die BFE-Studie, kann die JAZ ungefähr verdoppelt werden. Das bedeutet: Der Stromverbrauch wird halbiert. Für Jürg Nipkow sind Jahresarbeitszahlen von mindestens 6 technisch mit heutigen Komponenten möglich. Dabei spricht er von Erdsondenanlagen mit Fussbodenheizung und Vorlauftemperaturen von höchstens 30°C. Zu einem solch hocheffizienten System gehören ebenso grosszügig ausgelegte Wärmetauscher, Wasser statt Frostschutz in den Erdsonden, Umwälzpumpen der Effizienzklasse A (siehe www.topten.ch) sowie eine clevere Steuerung. Gegenüber einem schlechten System mit einer JAZ von 2 oder einer mässigen JAZ von 3 braucht ein solches System nur noch einen Drittel, bzw. die Hälfte des Stroms. Entscheidend ist gemässs S.A.F.E.-Experte Nipkow auch eine möglichst kleine Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Vorlauftemperatur des Heizwassers. Luft-Wärmepumpen haben hier gegenüber Erdsonden- oder Grundwasserwärmepumpen einen grossen Nachteil: Die Temperatur der Aussenluft ist im Winter naturgemäss sehr tief - die Differenz zur Vorlauftemperatur des Heizwassers entsprechend hoch. Aus diesem Grund rät Nipkow von Luft-Wärmepumpen ab. Mehr Effizienz - mehr Qualität S.A.F.E.-Experte Jürg Nipkow bezeichnet die wachsende Verbreitung von Wärmepumpen in der Schweiz als Erfolgsgeschichte. „Aber die Wärmepumpenbranche und ihr Förderverband haben ob des grossen Erfolgs, der guten Arbeitsauslastung und des Preisdrucks die technisch mögliche Effizienz nicht systematisch weiter gefördert." Die Effizienz von Wärmepumpen sei seit Jahren stagnierend, zum Teil sogar rückläufig. Das Knowhow von Planern und Installateuren sei oft nicht auf dem Stand der Technik. „In der Aus- und Weiterbildung gibt es grossen Nachholbedarf", sagt er. In dieselbe Richtung äussert sich Peter Hubacher, Ressortleiter Qualitätssicherung bei der Fördergemeinschaft Wärmepumpen (www.fws.ch): In der Aufschwungphase seien immer mehr und zu wenig geschulte „Fachleute" und Firmen auf den fahrenden Zug aufgesprungen. „Es ist unabdingbar, dass die Qualitätssicherung verstärkt betrieben wird", erklärt er. Wärmepumpensysteme und ihre Kosten
Neubau - Sanierung: wie vorgehen? Neubau: 1. Überprüfen des geplanten Heizwärmebedarfs und des Bedarfs für die Wassererwärmung des Hauses (diese Berechnung muss bei der Baueingabe vorliegen) Umbau/Heizungssanierung: 1. Überprüfen des Energieverbrauchs des bisherigen Heizsystems Quelle: © Text: Armin Braunwalder, Braunwalder Energie-Kommunikation, www.energieeffizienz.ch |
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