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Erdwärme-Zeitung.de | 18. November 2017

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Effizienz von Wärmepumpen – Die durchschnittliche Jahresarbeitszahl ist gestiegen

Effizienz von Wärmepumpen – Die durchschnittliche Jahresarbeitszahl ist gestiegen

08. April 2014. Interview mit Marek Miara, Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE)
„Jahresarbeitszahlen sind wichtig, aber nicht immer entscheidend“

Herr Miara, seit 2005 führen Sie umfangreiche Feldtests über den Einsatz von Wärmepumpen durch. Was ist das Ziel dieser Untersuchungen?

Die Effizienz von Wärmepumpen wurde von uns in einer Feldstudie im Rahmen der Projekte „Wärmepumpen-Effizienz“ (2005 – 2010) und „WP im Gebäudebestand E.ON“ (2006 – 2009) bereits eingehend untersucht. Mit dem Projekt „WP Monitor“ unterhält das Fraunhofer ISE nun das dritte Forschungsvorhaben, in dessen Mittelpunkt die Vermessung von Wärmepumpen unter realen Bedingungen steht. Ein wichtiges Ziel ist dabei die Gewinnung von Hinweisen für die Optimierung der gesamten Wärmepumpensysteme.

Während mit dem Forschungsprojekt „Wärmepumpen-Effizienz“ vor allem Anhaltspunkte für die Weiterentwicklung von Wärmepumpen für kleine thermische Leistungen, z.B. für 3-Liter-Häuser, KfW-40- oder KfW-60-Häuser gefunden werden sollten, ging es im Rahmen des Projekts „WP im Gebäudebestand E.ON“ um die Effizienz von Wärmepumpen im Gebäudebestand. Wir haben den Austausch alter Ölheizkessel durch elektrische Wärmepumpen begleitet. Das Energieeinsparpotenzial ist bei der Heizung im Gebäudebestand am größten, da in den vor 1980 gebauten Gebäuden über 90% der Energie verbraucht wird.

Wer nahm an den Untersuchungen teil?

Ermöglicht wurden und werden diese Untersuchungen vor allem durch die privaten Haushalte, die sich bereit erklärt haben, ihre neuerworbenen Wärmepumpen-Heizungsanlagen messtechnisch untersuchen zu lassen und die daraus gewonnen Erkenntnisse der Forschung zur Verfügung zu stellen. Derzeit beteiligen sich rund 100 Haushalte an unserem Feldtest.

Nach welchen Kriterien wurden die an der Studie teilnehmenden Wärmepumpensysteme ausgewählt?

Wir wollten in allen drei Projekten einen repräsentativen Querschnitt des Gesamtmarktes abbilden, entsprechend ist die Verteilung der Wärmepumpentypen. Im „WP Monitor“ mussten wir allerdings auf Wasser/Wasser-Anlagen verzichten, weil wir keine aussagekräftige Gesamtzahl an Anlagen rekrutieren konnten.

Was sind die zentralen Ergebnisse?

Im Rahmen unseres 2010 abgeschlossenen Projekts „WP Effizienz“ wurden bei Wärmepumpen in Neubauten mittlere Arbeitszahlen von 2,9 für Luft-Wärmepumpen und 3,9 für erdgekoppelte Systeme ermittelt. Erste Ergebnisse des seit 2009 laufenden „WP Monitors“ zeigen, dass die durchschnittlichen Jahresarbeitszahlen leicht gestiegen sind: Für Erdwärmepumpen haben wir eine Arbeitszahl ermittelt, die im Durchschnitt mittlerweile bei 4,1 liegt. Die Effizienz von Luft/Wärmepumpen stiegt sogar um 0,3 Punkte auf eine durchschnittliche JAZ von nun 3,2. Dies spiegelt unter anderem die in den letzten Jahren vorgenommenen Anstrengungen der Wärmepumpenhersteller wider, die Effizienz ihrer Wärmepumpen zu verbessern.

Zu welchen Prognosen führen die Ergebnisse?

Wärmepumpen sind gut und werden immer besser. Großes Optimierungspotential besteht seitens der korrekten Planung und Installation und des ordnungsgemäßen Betriebs der Wärmepumpenanlagen. Das zeigt uns die enorme Bandbreite der tatsächlich erreichten Effizienzwerte: Selbst bei vergleichbaren Anlagen – also beispielsweise bei Sole/Wasser-Wärmepumpen, die alle mit einer Fußbodenheizung genutzt werden ­­ – ermittelten wir Effizienzwerte von 3,0 bis 5,1.

Seitens der Hersteller und des Bundesverbands Wärmepumpe werden große Anstrengung in Sachen Ausbildung und Qualitätssicherung unternommen, entsprechend rechne ich mit weiterhin steigenden Effizienzwerten.

Wie schnitten die verschiedenen Wärmepumpentypen (Luft- / Wasser- /Erd-Wärmepumpen) im Test ab?

Lassen Sie es mich so zusammenfassen: Alle gut geplanten und sorgfältig installierten Systeme versprechen eine hohe Effizienz. In diesem Fall haben die Wärmepumpenanlagen klare ökologische und primärenergetische Vorteile gegenüber fossil betriebenen Heizsystemen und zwar unabhängig von der Wärmequelle. Naturgemäß erreichen die Sole/Wasser-Wärmepumpenanlagen eine höhere Effizienz als Luftwärmepumpen. Bei der Beurteilung der Wärmepumpenanlagen im Hinblick auf eine nachhaltige Energieversorgung ist eine Betrachtung der Effizienz allein allerdings nicht ausreichend.

Sie halten die Aussagekraft der Arbeitszahlen also für begrenzt?

Genau. Arbeitszahlen sind wichtig, aber nicht immer entscheidend. Denn Effizienz ist gut, aber Effektivität ist besser: Effizienz ist eine gute Input/Output-Relation. Wichtiger ist aber die Effektivität, also das Maß der Zielerreichung.

Das Problem ist besser zu verstehen, wenn man den Heizenergiebedarf, speziell das Verhältnis zwischen Heizwärme- und Trinkwarmwasserbedarf, betrachtet. Um den Heizwärmebedarf eines Gebäudes zu decken, kann an zwei Stellschrauben gedreht werden: Der wärmeübertragenden Fläche und der Heizkreistemperatur. Da sich letztere direkt in der Wärmepumpeneffizienz niederschlägt, sollte sie so gering wie möglich sein. Das ist beispielsweise in Passiv- oder Niedrigenergiehäusern mit Fußboden- oder Wandheizung der Fall. Dennoch erreichen Wärmepumpen in diesen Häusern selten eine hervorragende Arbeitszahl, was daran liegt, dass durch die extrem niedrigen Energiebedarfe für die Heizung der Energieanteil für die Trinkwassererwärmung besonders hoch liegt. Da für die Warmwasserbereitung ein höheres Temperaturniveau als zur Wohnraumheizung nötig ist, sinkt die JAZ also insgesamt. Dennoch ist die Kombination von Wärmepumpe und Passivhaus höchst effektiv. Wir lernen: Arbeitszahlen sind wichtig, aber nicht immer entscheidend. Es ist also nicht richtig, sich allein auf die Effizienz zu konzentrieren.

Worauf kommt es im Hinblick auf eine nachhaltige Energieversorgung dann an?

Zur Erinnerung, unsere Klimaziele bis 2020 lauten 20 % weniger CO2-Ausstoß, 20 % Erneuerbare Energie, 20 % Energieeffizienzsteigerung. Mit jeder gut geplanten und installierten Wärmepumpe ist das problemlos machbar. Schon Wärmepumpensysteme mit einer JAZ von 3,0 emittieren rund ein Drittel weniger CO2 als ein Gaskessel mit 90 Prozent Jahresnutzungssgrad. Steigt die Jahresarbeitszahl oder der Anteil erneuerbarer Energien im zugrunde gelegten Strommix, verbessert sich die Bilanz weiter. Weil Wärmepumpen zudem einen hohen Anteil regenerativer Umweltenergie nutzen, gehen sie extrem sparsam mit den primärenergetischen Ressourcen um: Schon ab einer Jahresarbeitszahl über 2,15 verbrauchen Wärmepumpen weniger Primärenergie als ein Gaskessel.

Quelle: Bundesverband Wärmepumpe e.V. 2014

Unser Video: „Luftwärmepumpe wird ausgetauscht“

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