Fußbodenheizung einbauen, neue Fenster, am besten Vollsanierung – diese Schlagworte fallen oft, wenn es um die Nachrüstung einer Wärmepumpe im Altbau geht. Dass es einfacher und viel günstiger funktionieren kann, zeigt ein Beispiel aus Engelskirchen im Oberbergischen Kreis in NRW.
Wärmepumpe im Altbau – auch ohne Großbaustelle
Zugegeben, ein bisschen Neugier und Experimentierfreude braucht es schon. Zumindest, wenn Mensch den Einbau einer Wärmepumpe nicht in die Hände eines Handwerksbetriebs gibt. Familie Bever erwarb das 1962 errichtete freistehende Einfamilienhaus mit 120 Quadratmetern Wohnfläche im Jahr 2015. Noch von der damaligen Bauherrin bewohnt, zeigte sich das Haus in einem sehr gepflegten, größtenteils ursprünglichen Zustand. Was den energetischen Zustand betraf, war bisher sehr wenig geschehen: 1979 wurden neue Kunststofffenster verbaut, 1998 hielt eine Niedertemperatur-Gasheizung Einzug, und zwischen den Balken der obersten Geschossdecke fanden sich 10 Zentimeter Glaswolle.
Die junge Familie nahm sich zuerst die üblichen Punkte an dem über 50 Jahre alten Haus vor: Leitungen für Wasser und Elektrik wurden erneuert, ebenso wie Bäder, Fußböden und Innentüren. Außerdem wurden die alten Heizkörper gegen Flachheizkörper getauscht. Da damals der Gedanke an eine Wärmepumpe in weiter Ferne lag, wurden die Heizkörper nicht auf ein niedriges Temperaturniveau, sondern auf die vorhandene Gasheizung ausgelegt. In den Jahren nach dem Kauf wurden die oberste Geschossdecke und die Kellerdecke gedämmt. Im Sommer 2022 wurde schließlich noch die Nordfassade des Hauses mit einer 18cm dicken Holzfaserdämmung versehen. Der Großteil der Fassade ist weiter ungedämmt. Die Verglasung von 1979 wurde gegen 2-fach Wärmeschutzglas getauscht. So mussten die Fenster nicht komplett erneuert werden. Die Familie schaffte außerdem eine Solarthermieanlage mit 6 Flachkollektoren und 800 Liter Pufferspeicher sowie eine Photovoltaikanlage mit 6 kWp Leistung an.
Ausschlaggebend für einen zügigen Wechsel auf eine Wärmepumpe war der Angriff auf die Ukraine im Februar 2022. Die Bevers wollten weg vom (russischen) Gas, und zwar so schnell wie möglich. Außerdem war schnell klar, dass sie das Projekt mit Unterstützung aus der Familie selbst umsetzen wollten. Für die Auswahl der Wärmepumpe waren einige Fragen zu klären: Wie viel Leistung muss das Gerät haben? Kann es überhaupt an die bestehende Verrohrung angeschlossen werden? Welchen Hersteller nehmen? Wie kann die Vorlauftemperatur noch weiter abgesenkt werden?
Zur Frage der Leistung gibt es verschiedene Varianten der Ermittlung. Ideal ist die detaillierte raumweise Berechnung der Heizlast. Im Internet sind zudem einige Rechner verfügbar, mit denen sich die benötigte Heizleistung nach Kriterien wie Dämmstandard, Wohnfläche, Temperaturniveau am Aufstellort und bisherigem Energieverbrauch ermitteln lässt. Der Bundesverband Wärmepumpe stellt verschiedene Tools auf www.warmepumpe.de zur Verfügung. So kam Familie Bever auf eine Heizlast von 9 kW, die das Gerät abdecken muss. Dass der alte Gaskessel mit einer Leistung von 24 kW viel zu groß ist, war schon vorher klar.
Abb 1 — Harmonisches Bild: Kartoffeln und Sonnenblumen haben sich mit dem Monoblock der Panasonic Wärmepumpe arrangiert und gedeihen prächtig •
Abb 2 — Gesamtansicht: Alter Bau neu beheizt - auch ohne Vollsanierung •
Die Einbindung der Wärmepumpe in das bestehende Heizungssystem erfolgte über den vorhandenen Pufferspeicher. Dessen Wasserinhalt wurde bisher durch eine Solarthermieanlage und den Gaskessel erwärmt. Während der Verbleib der Solarthermie klar war, sollte der Gaskessel lediglich zur Sicherheit noch angeschlossen bleiben. Der Pufferspeicher hat im unteren Bereich eine Zone für Heizungswasser und im oberen Bereich eine Zone für Warmwasser zum Baden und Duschen. Über zwei Umschaltventile versorgt die Wärmepumpe je nach Bedarf die beiden Zonen im Pufferspeicher.
Nach intensiver Einarbeitung im Internet war klar, dass es ein Monoblock von Panasonic mit einer Leistung von 9 kW werden sollte. Die Monoblock-Wärmepumpen gelten unter Selbstschraubern als beliebt, da sie relativ einfach anzuschließen sind. Arbeiten am Kältekreis, ganz klar eine Aufgabe für die Fachhandwerkerin, sind bei der Installation nicht erforderlich. Im Frühjahr 2022, kurz nach Beginn des Krieges in der Ukraine, war die Nachfrage nach Wärmepumpen extrem hoch. Handwerker vor Ort wie auch der Online-Handel konnten den Bedarf nicht decken. Dennoch fand sich in den Tiefen des Internets noch ein fair bepreistes Gerät.
Vorlauftemperaturen senken und optimieren
Ganz wesentlich für den Betrieb der Wärmepumpe im Altbau war die Frage, wie sich die Vorlauftemperatur im Heizsystem weiter absenken lässt. Neben den genannten kleineren Dämmmaßnahmen und der Dämmung einer Außenwand galt es auch, die Wärmeabgabe über die Heizkörper zu optimieren. Die Lösung war einfacher, als Mensch glaubt: Heizkörper-Tuning!
Abhängig von der Leistung der Heizkörper und der berechneten Heizlast des Raumes erhielt jeder Heizkörper ein bis drei thermostatgesteuerte Lüfterpakete. Das Prinzip: Wegen der Absenkung der Vorlauftemperatur funktioniert die Durchströmung des Heizkörpers mit Luft (Konvektion) nicht mehr optimal. Die Lüfter saugen die Raumluft an der Unterseite des Heizkörpers an und blasen sie durch den Heizkörper. Die verschlechterte Konvektion wird mehr als kompensiert (Abb. 3 und 4).
Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass im Heizungsnetz nur genau die Vorlauftemperatur bereitgestellt werden sollte, die auch gerade benötigt wird. Hierfür gibt es bei den meisten Standard-Heizkörpern die Möglichkeit, einen thermischen Abgleich durchzuführen. Und das geht so: Hinter den Drehgriffen der Thermostatventile verstecken sich Einsätze, an denen man eine Voreinstellung vornehmen kann. Diese dreht man voll auf, sodass alle Heizkörper maximal mit warmem Heizungswasser versorgt werden. In Kombination mit den Lüftern wurde es jetzt in vielen Räumen zu warm. Und jetzt kommt der entscheidende Punkt: Man senkt die Vorlauftemperatur über die Heizungssteuerung so lange, bis es in einem Raum wieder zu kalt wird. Dann wird die Vorlauftemperatur wieder leicht erhöht und das Temperaturniveau dieses Raums an zwei bis drei kalten Tagen beobachtet. Bleibt die Raumtemperatur auf dem gewünschten Niveau, ist die niedrigste Vorlauftemperatur gefunden. In den zu warmen Räumen dreht man nun die Voreinstellungen schrittweise herunter, bis auch diese Räume das gewünschte Temperaturniveau halten.
Die Thermostatventile haben jetzt nur noch die Funktion, bei Fremdwärme wie etwa Sonneneinstrahlung die Leistung des Heizkörpers herunter zu regeln. Ansonsten können sie immer voll geöffnet bleiben oder man lässt sie ganz weg. Perfektionieren kann man das ganze, indem man Raum für Raum optimiert, beginnend mit dem kältesten Raum. Die Optimierung kann dabei eine Verbesserung der Dämmung, der Einbau von mehr Heizkörperlüftern oder gleich ein deutlich größer dimensionierter Heizkörper sein.
Und damit wären wir wieder beim Anfang. Wärmepumpe im Altbau – das geht! Auch die meisten Handwerker:innen haben das erkannt und bieten Lösungen an. Wer dennoch gerne selber schraubt, der sollte sein Heizsystem beobachten und verstehen lernen. Erste Optimierungen wie den Einsatz von Lüftern und den thermischen Abgleich kann man natürlich auch schon mit der bestehenden Heizung umsetzen.
Die „Sicherheitslösung“ mit Verbleib des Gaskessels wäre übrigens gar nicht nötig gewesen. Im ersten Winter war der Gaskessel nicht einen einzigen Tag in Betrieb! Als nächster Schritt ist die Demontage des Gaskessels geplant. Die Wärmepumpe wird dann direkt an den Heizkreis angeschlossen, was die Effizienz weiter verbessern dürfte.
Das erste Jahr in Zahlen
Um die Leistung und den Verbrauch der Wärmepumpe messen zu können, erhielt die Wärmepumpe einen eigenen Stromzähler. Die Wärmeleistung wird mit einem Wärmezähler gemessen. Vom 05.10.2022 bis zum 04.10.2023 hat die Wärmepumpe eine thermische Leistung von 9.955 Kilowattstunden erzeugt. Dafür wurden 3.019 Kilowattstunden Strom aufgewendet. Im Vergleich zu den Vorjahren mit Gasheizung ergibt sich folgender Vergleich:
Der Heizenergiebedarf ist im Mittel von ca. 26.000 kWh Gas auf ca. 3.000 kWh Stromeinsatz bei der Wärmepumpe gesunken.
Die Klimabilanz fällt noch deutlicher aus:
Dazu muss man sagen, dass die Wärmepumpe nur im Winter in Betrieb war, da im Sommer eine Solarthermieanlage die Warmwasserbereitung übernimmt. Bei einem ganzjährigen Betrieb wäre das Verhältnis von Wärmeleistung und eingesetzter Energie sehr wahrscheinlich noch günstiger, da die Temperatur der Wärmequelle (Außenluft) im Sommer deutlich höher ist. Die Wärmepumpe von Panasonic (Modell WH-MXC09H3E8) lieferte auch an den kältesten Wintertagen, es gab zwei Tage mit -10 Grad, souverän die nötige Wärmeleistung. Auch an diesen beiden sehr kalten Tagen lag die Vorlauftemperatur des Heizsystems dank der beschriebenen Optimierungen unter 50 Grad. Das Haus verfügt über handelsübliche Flachheizkörper (Typ 22) an einem Zweirohr-Heizungssystem.
Fazit
Lohnt sich das? Auf der Kostenseite entfallen mit dem Wechsel von fossiler Heizung auf eine Wärmepumpe die Kosten für das Fegen des Schornsteins und die Feuerstättenschau. Auch die teils deutlichen Energieverluste älterer Gas- und Ölheizungen wie Abgasverluste und Strahlungsverluste des Kessels am Aufstellort entfallen. Die jährliche Wartung des Geräts lässt sich ohne Spezialwerkzeug mit geringem Aufwand selbst durchführen. Bei aktuell 24,57 Cent pro Kilowattstunde Ökostrom kostet die erzeugte Kilowattstunde Wärme im vorliegenden Fall 7,5 Cent und damit so viel wie eine Kilowattstunde Gas.
Zu den Kosten für das Gas kommen die oben beschriebenen Verluste und die künftige CO₂-Bepreisung noch hinzu. Und noch günstiger wird es, wenn der Strombedarf wie in diesem Beispiel teilweise durch die eigene Photovoltaikanlage gedeckt werden kann. Rechnen Sie selbst!
