Vorlauftemperatur der Wärmepumpe

Die Vorlauftemperatur spielt eine zentrale Rolle bei Wärmepumpen im Bestand. Kann die Wärmepumpe die nötige Systemtemperatur tatsächlich liefern und wenn ja, wie findet sich eine passende Wärmepumpe mit hoher Vorlauftemperatur? Tatsächlich ist nicht die maximale, sondern die mittlere Heizkreistemperatur für die Effizienz der Wärmepumpe entscheidend. Warum das so ist, untersuchen wir in der zweiten Folge unserer Blogserie.

Wenn über die Einsatzmöglichkeiten von Wärmepumpen in Bestandsgebäuden diskutiert wird, bringen Kritiker:innen häufig eine zu Grunde gelegte sehr hohe Heizkreisvorlauftemperatur als Hauptargument gegen Wärmepumpen als Heizungssystem zur Sprache. Diese führe zu einer schlechten Effizienz der Wärmepumpenheizung und sei folglich ein Ausschlusskriterium für deren Einsatz. Doch ist die Vorlauftemperatur bei der Heizung wirklich ein so kontroverses Thema? Hierfür spielen zwei Fragestellungen eine Rolle:

1. Können Wärmepumpen in Bestandsgebäuden die für Wärmestrom notwendigen Vorlauftemperaturen wirklich liefern?
2. Wie hoch sind die tatsächlich notwendigen Vorlauftemperaturen in der Praxis?

Eine detaillierte Antwort auf die erste Frage ist von vielen Aspekten abhängig – zum Beispiel von der Art des Kältemittels oder des Kompressors. Pauschal lässt sich sagen, dass Standard-Wärmepumpen ohne Probleme eine Vorlauftemperatur von 55 °C bis 60 °C erreichen können. Und das ist ein eher konservativer Richtwert. Prinzipiell gilt: Bei geringer Temperaturdifferenz von Vor- und Rücklauftemperatur arbeitet die Wärmepumpe effizient.

So genannte Hochtemperatur-Wärmepumpen – für den Einsatz in Wohngebäuden – können Hochtemperaturen von ca. 65° bis 70 °C erzielen. In Industrie und Gewerbe ist dieser Begriff dagegen für Wärmepumpen reserviert, die über 100 °C erreichen. Auf dem Markt gibt es auch Geräte, die Temperaturen von 75 °C erreichen können. Dazu gehören zum Beispiel Wärmepumpen mit dem natürlichen Kältemittel Propan.

Die erste Frage lässt sich also mit Ja beantworten: Die heutigen Wärmepumpen sind allein – also auch ohne zusätzlichen direkt-elektrischen Heizstab – in der Lage, die in der Regel notwendigen Temperaturniveaus zu erreichen. Dabei kann der Stromverbrauch von Hochtemperatur-Wärmepumpen sehr unterschiedlich ausfallen. Bei einer benötigten Heizleistung von 6 kW dürfte der Stromverbrauch mit einer guten Heizeffizienz beispielsweise bei rund 4.000 kWh liegen.

Bei einem umfangreichen Feldmonitoring von Wärmepumpen in Bestandsgebäuden (Ein- und Zweifamilienhäusern) durch das Fraunhofer ISE zeigte sich unter anderem, dass die erreichte mittlere Effizienz der Geräte relativ hoch liegt. Für manche auf den ersten Blick wahrscheinlich sogar überraschend hoch bei der Wärmepumpe mit Vorlauftemperatur.

Hohe Vorlauftemperaturen nur selten notwendig

Bei der Auswertung der Messdaten gab es eine weitere Überraschung: die relativ niedrigen mittleren Vorlauftemperaturen. Nach vertiefter Analyse stieß das ISE auch auf die – oft generell als notwendig erachteten – hohen Vorlauftemperaturen. Allerdings nur an Tagen mit der kältesten Außentemperatur und nur bei einigen Wärmepumpensystemen. Diese Tage waren jedoch so selten, dass sie auf die Gesamteffizienz der Anlagen kaum Einfluss hatten.

Effizienz auch im Altbau – dank moderater Vorlauftemperaturen

Was Wärmepumpen im Altbau interessant macht: Selbst bei unsanierten Wohngebäuden mit alten Heizkörpern mussten Wärmepumpen in der Regel eine Vorlauftemperatur von lediglich ca. 55 °C erzielen, um eine angenehme Raumwärme zu gewährleisten.

Dieses Phänomen erklärt die Grafik unten:

• Je tiefer die Außentemperatur (auf der horizontalen Achse eingetragen), desto höher die Heizkreistemperatur (orange Linie).
• Gleichzeitig steigt die Effizienz der Wärmepumpe (grüne Linie).
• Entscheidend ist aber die blaue Fläche: Zu 75 bis 90 % wird die Heizwärme bei moderaten Außentemperaturen bereitgestellt – mit entsprechend niedrigen Vorlauftemperaturen und dadurch hoher Effizienz.

Zusammenfassend lassen sich zwei Schlüsse ziehen:

• Wärmepumpen sind in der Lage, auch hohe Heizkreistemperaturen zu liefern, wie sie an sehr kalten Tagen notwendig sind.
• Nicht die maximalen, sondern die mittleren Heizkreistemperaturen sind für die Gesamteffizienz der Anlagen ausschlaggebend. Somit können Wärmepumpen auch in Bestandsgebäuden die benötigte Wärme mit zufriedenstellender Effizienz bereitstellen.

Diese Erkenntnisse bestätigt eine Feldstudie aus der Schweiz. Auch bei dieser Studie wurden Wärmepumpen unter anderem in Bestandsgebäuden analysiert. Sehr ähnlich wie bei der Studie des Fraunhofer ISE lagen die maximalen Heizkreistemperaturen bei den untersuchten Wärmepumpen mit Heizkörpern um 55 °C. Die zentrale Aussage der Autoren der Ostschweizer Fachhochschule lautet: „Wärmepumpen können bei ordentlicher Planung, Installation und Inbetriebnahme fossile Heizungsanlagen auch im Gebäudebestand effizient ersetzen.“ So lassen sich also Wärmepumpen hybrid mit Gasheizungen kombinieren.