Zur Technischen Gebäudeausrüstung (TGA) gehören alle Anlagen, die der Versorgung von Gebäuden dienen: Neben Heizungs-, Lüftungs- und Sanitäranlagen umfasst die TGA auch Bereiche wie Kühlung, Klimatechnik, Wasser und Abwasser, Gebäudeautomation und Akustik.

Die Energiewende ist keine Vision, sie ist ein Muss – und vielerorts schon Realität. Das zeigt sich auch in der TGA, wo energieeffiziente Lösungen einen immer höheren Stellenwert einnehmen. Insbesondere Heizsysteme, Wasserversorgung und RLT-Anlagen werden hinsichtlich des Energiebedarfs optimiert. Wärmepumpen spielen dabei eine wichtige Rolle.

Ein erheblicher Anteil der jährlich verbrauchten Energie entfällt in Deutschland auf Heizung, Kühlung und Warmwasserbereitung. Dies sind Faktoren, die reduziert werden können und müssen. Neben dem Einsatz geeigneter Technik unterstützt die Normung im Bereich TGA dieses Ziel: Normen wie die DIN EN ISO 52003 „Energieeffizienz von Gebäuden“ oder die DIN 4108 „Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden“ konkretisieren die zu treffenden Maßnahmen und bieten Planern und Praktikern einen operativen Handlungsrahmen. Mehr als hundert Normen befassen sich direkt oder indirekt mit der Energieeffizienz in der TGA, enthalten Festlegungen zu Klassifizierungen und Parametern, berechnen Nutzungsgrade, erläutern Messverfahren und Methoden und schaffen so den Boden für zukunftsfähige Technologien in der TGA – eine davon ist die Wärmepumpe.

„Wunderkind“ Wärmepumpe

Wärmepumpen sind die „Alleskönner“ unter den Klimatechnologien: Sie liefern nicht nur Wärme und Warmwasser, sondern können auch kühlen, verfügen über sensationelle Sicherheitsstatistiken und emittieren insbesondere 90 Prozent weniger CO₂ als Heizungen, die mit Gas oder Öl betrieben werden. Darüber hinaus sind sie auch noch nahezu wartungsfrei. Damit sollten diese „Energiewunderkinder“ – die übrigens nach dem Prinzip eines umgekehrten Kühlschranks funktionieren – eigentlich die Lieblinge der Deutschen sein. Schließlich haben wir uns das hehre Ziel gesetzt, Deutschland bis zum Jahr 2045 Treibhausgas neutral zu machen. Das Zwischenziel für 2030 sieht Einsparungen von 65 Prozent gegenüber 1990 vor. Mit dem vermehrten Einsatz von Wärmepumpen kann dieses Ziel erreicht werden. Doch Wärmepumpen machen im Vergleich der Wärmeerzeuger im Bestand nur einen niedrigen einstelligen Prozentsatz aus. Was sind die Ursachen? Und vor allem: Wie könnte man es ändern?

Information statt Ressentiments

Ein wichtiger Faktor bei der Entscheidung für oder gegen eine Heiztechnik ist neben vielem anderen die einfache Durchführbarkeit von Planung und Installation. Noch immer gibt es zu viele Gebäudetechnik-Betriebe, die Berührungsängste mit der modernen Wärmepumpentechnologie haben und lieber auf konventionelle Technik zurückgreifen. Der Beuth Verlag setzt hier an und bringt mit „Praxis Wärmepumpe“ ein Handbuch heraus, das durch einfach vermitteltes Wissen diffuse Ressentiments abbauen soll und Schritt für Schritt in die konkrete Planung und Installation von Wärmepumpen einführt. Der Leitfaden agiert markenunabhängig und hilft beim Vergleichen und Ermitteln des geeigneten Systems. Entscheidend ist dabei insbesondere die Ermittlung des Heizbedarfs als Grundlage für die folgerichtige Auslegung der Anlage.

Energiebedarf einfach ermitteln

Um eine Wärmepumpenanlage korrekt zu dimensionieren und damit effizient zu betreiben, muss der Bedarf – sprich: die Heizlast – möglichst genau ermittelt werden. Dafür steht zum Beispiel die DIN 12831 zur Verfügung, die verschiedene Verfahren für diesen Zweck vorstellt. Wer es gern noch leichter hat, der kann den Jahres-Heizwärmebedarf (kWh/m²a) auch im Energiepass eines Hauses ablesen. Aus diesem Wert lässt sich dann der Wärmebedarf mittels Hüllflächenverfahren errechnen. Parameter wie die Heizfläche und die Vollbenutzungsstunden geben Aufschluss über die zu erwartenden Heizlasten, die von der Wärmepumpenanlage bewältigt werden müssen.

Berechnung des Wärmebedarfs mittels Hüllflächenverfahren / Quelle: Praxis Wärmepumpe - Technik, Planung, Installation

Faktoren der Auslegung

In der Praxis hat sich gezeigt, dass die Vollbenutzungsstunden der wichtigste Faktor in der Berechnung der voraussichtlichen Heizlast sind. Je treffender sie angesetzt sind, desto akkurater ist das Ergebnis. Die Richtlinienreihe VDI 4640 „Thermische Nutzung des Untergrundes“ empfiehlt die Festlegung der Vollbenutzungsstunden mit 1800 h bis 2400 h. Erfahrungsgemäß sind 2100 h ein brauchbarer Wert für die erste Näherung der Vollbenutzungsstunden einer Wärmepumpe in einem Einfamilienhaus, wenn diese neben der Beheizung auch für die Warmwassererzeugung zum Einsatz kommt. Die Richtlinienreihe sei insgesamt jedem „wärmstens“ ans Herz gelegt, der sich mit Wärmepumpen befasst. Sie bietet nicht nur eine Fülle an Informationen zu Grundlagen des Wärmeflusses im Untergrund, Materialwahl und Bohrungstechnik, sondern auch viele Hinweise zu praktischen Anwendungsfällen und Daten zu Aspekten wie der CO₂-Emission und anderen Umweltbelastungen.

Die Wärmepumpenanlage im Bestandsbau

Neue Häuser werden bereits zu rund 50 Prozent mit Wärmepumpenanlagen ausgestattet. Wenig beliebt ist bisher die Nachrüstung von Bestandsbauten. Dabei lässt sich auch diese oft überraschend simpel durchführen. Zur Berechnung der Heizlast kann im Bestand – wie auch allgemein in der Angebotsphase – überschlägig gerechnet werden:

Überschlägige Heizleistung (W) = zu beheizende Fläche (m²) * Heizleistungsfaktor (W/m²)

Bei der Heizlast kommen verschiedene Faktoren zur Geltung: Haustyp, Dämmungsklasse/Fensterverglasung und spezifische Heizlast ergeben gemeinsam die zu erwartende Leistung. Quelle: Praxis Wärmepumpe - Technik, Planung, Installation

Zusammen mit den weiteren Vorteilen von Wärmepumpen spricht für den Einbau im Bestand die staatliche Förderung bei der Heizungssanierung. „Praxis Wärmepumpe“ soll mit seiner Fülle an Informationen auch hierbei eine nützliche Arbeitshilfe sein und damit helfen, die gesteckten Energieziele zu erreichen.

Optimaler Planungsablauf als Garant für Funktionalität

Nach der normgestützten Ermittlung der Heizlast und des Warmwasserbedarfs wird über die passende Wärmepumpe entschieden. In „Praxis Wärmepumpe“ werden Wasser/Wasser-, Sole/Wasser- und Luft/Wasser-Wärmepumpenanlagen verglichen. Gegebenenfalls erfolgen dann noch Zuschläge für Warmwasser. Nach der darauffolgenden Festlegung der Heizflächentemperatur wird die ideale Wärmequelle ausgewählt (Erdsonde, Erdkollektor, Kompaktkollektor, Grundwassernutzung). Ist dieser Schritt geschafft, wird die Planung mit der Wahl des Hydrauliksystems abgeschlossen. (Hinweis: Luft/Wasser-Wärmepumpenanlagen erfordern einen geringfügig abweichenden Planungsablauf, siehe nachfolgende Abbildung)

Der Planungsablauf von Luft/Wasser-Wärmepumpenanlagen erfordert die Ermittlung der Normaußentemperatur und des Bivalenzpunktes. Quelle: Praxis Wärmepumpe - Technik, Planung, Installation
 

Mit „Praxis Wärmepumpe“ verfolgt der Beuth Verlag das ehrgeizige Ziel, Planenden und Architekt*innen, Ingenieur*innen und Energieberater*innen den einen Leitfaden an die Hand zu geben, mit dem die ideale Wärmepumpenanlage für Neubauten, aber eben auch für Bestandsobjekte ermittelt und konzipiert werden kann. Damit sollen die Popularität und die Akzeptanz der Technologie erhöht und mittel- sowie langfristig wichtige Energiemaßgaben erreicht werden. Die vielen anschaulichen Beispiele aus Projektierung und Praxis, ein Exkurs zu kombinierten Anlagen aus Wärmepumpen und RV-Anlagen, viel Grundlagenwissen und Expertentipps machen das Buch zu einem Allrounder, der angetreten ist, das Image der Wärmepumpe flächendeckend zu verbessern.

DIN-Haustechnik: Wissensschatz online

Wissen ist der Schlüssel zu einer besseren Akzeptanz der Methode Wärmepumpe. Das vom Beuth Verlag betriebene Portal www.din-haustechnik.de bündelt zu diesem Zweck eine Vielzahl von Dokumenten und Informationen: Gut 270 Normen rund um die Haustechnik sind abrufbar, dazu relevante VDI-Richtlinien und maßgeschneiderte Lerneinheiten, zudem etliche historische Dokumente.

Auf www.din-haustechnik.de sind sämtliche Normen zur TGA gebündelt. Ausgewählte VDI-Richtlinien, Lernpakete und historische Dokumente vervollständigen die Wissenssammlung. Foto: Beuth Verlag GmbH

Quellen: Stefan Sobotta, Praxis Wärmepumpe - Technik, Planung, Installation, Beuth Verlag GmbH, August 2022