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Gesamtoptimierung bei Neubauten
Der Strombedarf einer Wärmepumpe wird hauptsächlich von zwei Komponenten bestimmt: Dem Kompressor und der Sondenpumpe. Der Kompressor transportiert die Wärme vom Sondenkreislauf zum Heizkreislauf, und die Sondenpumpe fördert das Sondenfluid. Bei Wärmepumpen mit Erdwärmesonden ist dies die Umwälzpumpe im Sondenkreislauf. Zudem wird Strom für die Umwälzpumpen im Heizkreis verbraucht, welche das Heizungswasser (auch Pumpenwarmwasser, PWW, genannt) zu den Verbrauchern fördern.
Zudem verbarucht sie Z
Der Stromverbrauch für den Kompressorantrieb ist von folgenden Faktoren abhängig:
- Qualität und Effizienz des Kompressors
- Auslegung der Bestandteile der Wärmepumpe (insb. Verdampfer und Kondensator)
- Steuerung und Regelung der Wärmepumpe (z. B. elektronisches Expansionsventil, drehzahlgeregelter Kompressor oder Stufenschaltung des Kompressors)
- Kältemittel (Arbeitsfluid in der Wärmepumpe)
- Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle (Erdwärmesondenkreis) und Nutzwärmeseite (Heizkreis und Warmwasser)
Während die ersten vier Punkte von der Bauart der Wärmepumpe abhängen (genauer gesagt ihrem Coefficient of Performance (COP), deutsch Leistungszahl), ist der letzte Punkt abhängig von der Auslegung der Gesamtanlage.
Eine Wärmepumpe mit gutem COP, tiefe Vorlauftemperaturen im Heizsystem und eine optimierte Erdwärmesonde sind die wichtigsten Faktoren für eine hohe Jahresarbeitszahl.
Daraus ergeben sich die folgenden Forderungen für Neubauten:
- Wählen Sie eine Wärmepumpe mit möglichst hohem COP bei Testbedingungen (eine Liste mit Wärmepumpen und deren COP finden Sie zum Beispiel auf der Homepage des Wärmepumpen-Testzentrums in Buchs SG, oder auf www.topten.ch)
- Wählen Sie ein Heizverteilsystem mit möglichst tiefer Vorlauftemperatur (z. B. eine Boden- oder Deckenheizung, idealerweise mit einer Auslegungstemperatur von 30 °C, max. aber 35 °C)
- Optimal ist eine Deckenheizung; diese können Sie im Sommer auch zur wirksamen Kühlung nutzen. Ohne grosse Mehrkosten erreichen Sie mit einer Deckenheizung einen ganzjährig hohen Komfort.
- Falls auch Lufterhitzer mit Heizwärme versorgt werden, müssen diese ebenfalls auf max. 35 °C Vorlauftemperatur ausgelegt werden.
- Wählen Sie die Warmwassertemperatur so tief wie möglich (bei WW-Erwärmung im Durchlaufprinzip und kleinen Anlagen: 50 °C, überall sonst 60 °C wegen der Gefahr von Legionellen)
- Mischen Sie kein Wasser temperaturmässig nach unten, sondern planen Sie die Hydraulik und Steuerung so, dass immer nur die Vorlauf-Temperatur erzeugt wird, die auch wirklich maximal erforderlich ist. Die Ladung der Warmwasserspeicher erfolgt ca. 2mal täglich mit temporär erhöhter Vorlauftemperatur, die Heizverteilung erhält solange keine Wärme.
- Lassen Sie die Erdwärmesonde genügend tief bohren: je tiefer, desto besser.
- Verlangen Sie ein Hinterfüllmaterial mit verbesserter Wärmeleitfähigkeit.
- Lassen Sie beim horizontalen Verbindungsstück zwischen Sonde und Keller den Vor- und den Rücklauf trennen und den Rücklauf aus der Sonde wärmedämmen.
Der Hilfsenergiebedarf kann einfach reduziert werden
Um möglichst wenig Hilfsenergie zu verbrauchen:
- Verlangen Sie eine Sonden-Umwälzpumpe mit hoher Effizienz. Seit 2013 sind Umwälzpumpen mit einem Energy-Label schlechter als A in der Schweiz nicht mehr zugelassen, und in 2015 wird diese Vorschrift weiter verschärft. Versichern Sie sich, dass ihre Pumpe den Vorschriften entspricht, damit sie in Zukunft einfach repariert oder ausgetauscht werden kann.
- Stellen Sie sicher, dass diese Pumpe nicht überdimensioniert ist (sie darf problemlos etwas zu klein sein).
- Verlangen Sie für die Umwälzpumpen im Heizkreislauf ebenfalls hocheffiziente, geregelte Pumpen.
- Auch hier dürfen die Pumpen nicht überdimensioniert sein, wie sie es infolge von Sicherheitszuschlägen meistens sind. Wählen Sie im Zweifelsfall auch hier die nächstkleinere Pumpe.
Die Jahresarbeitszahl muss gemessen werden
Um eine Anlage zu erhalten, die auch im Betrieb optimal funktioniert, verlangen Sie in jedem Fall eine Messmöglichkeit der Jahresarbeitszahl. Dazu wird ein separater Stromzähler für die Wärmepumpe benötigt. Dieser ist bei Sondertarifen für die Wärmepumpe ohnehin vorhanden, ansonsten wählen Sie einen günstigen Privatzähler. Auch auf der Wärmeseite braucht es einen Wärmezähler. Dieser ist aufwändiger als ein Stromzähler, auch hier reicht aber im Allgemeinen das günstigste Modell. Im Idealfall ist der Wärmezähler bereits im Lieferumfang der Wärmepumpe enthalten. Nur wenn Sie die Jahrearbeitszahl messen und somit überwachen können, haben Sie die Gewähr, dass die Anlage tadellos und effizient funktioniert.
Einfache, monovalente Wärmepumpen-Anlagen, die auch das Warmwasser erwärmen, sparen am meisten Energie
Planen Sie in jedem Fall, auch das Warmwasser mit der Wärmepumpe zu erwärmen, bei grossen Anlagen evtl. mit einer separaten Wärmepumpe.
Planen Sie Ihre Wärmepumpenanlage in der Regel monovalent, das heisst ohne Spitzenabdeckung mit einem anderen Wärmeerzeuger (ausser eventuell bei sehr grossen Anlagen).
Planen Sie die Anlage so einfach wie möglich. Verzichten Sie wenn immer möglich auf einen technischen Speicher (einen Speicher nur für das Heizungswasser). Die Praxis zeigt, dass einfache Anlagen ohne Speicher die besten Jahresarbeitszahlen erreichen.
Eine Betriebsoptimierung nach der Inbetriebnahme ist erforderlich.
Stellen Sie sicher, dass in den ersten beiden Jahren nach Inbetriebnahme eine Betriebsoptimierung stattfindet. Bei der Installation der Anlage sind oft Werkseinstellungen der Wärmepumpen und der Regler aktiv, welche keinen optimierten Betrieb im Einzelfall garantieren. Eine solche Betriebsoptimierung kann zusätzliche 10% bis 30% Strom einsparen.
Wenn Sie es schaffen, das Heizungssystem Ihres Neubaus nach diesen Prinzipien planen und erstellen zu lassen, werden Sie während Jahrzehnten nur noch ein Minimum an elektrischem Strom zum Heizen und fürs Warmwasser brauchen. Basis ist allerdings in jedem Fall eine sehr gute Wärmedämmung der Gebäudehülle nach den verschärften Vorschriften. Noch besser sind hochwertige Fenster mit 3-fach-Verglasung und eine optimale Nutzung der passiven Solarenergie, das heisst grosse, im Winter unverschattete Südfenster.
Optimieren Sie die Jahreskosten, nicht die Investition
Und last but not least: Optimieren Sie bei Ihrer Anlage nicht die Investitionskosten, sondern die jährlich anfallenden Kosten, das heisst die Verzinsung und Abschreibung der Investition und die Betriebskosten (hauptsächlich die Energie- resp. Stromkosten). Eine Wärmepumpe hat eine durchschnittliche Lebensdauer von 20 Jahren, die Erdsonde ist auf mindestens 100 Jahre ausgelegt, und somit eine Investition fürs Leben. Dies bedeutet, dass zusätzliche Investitionskosten sehr schnell durch niedrigere Jahreskosten amortisiert werden. Lassen Sie sich durch höhere Anschaffungskosten nicht abschrecken, die billigste Anlage bei der Investition ist langfristig kaum je die günstigste Anlage.