Neuer Feld-Test: Luftwärmepumpen im Altbau erreichen JAZ 3,3
Wie effizient sind Wärmepumpen in Altbauten, welches sind die entscheidenden Einflussfaktoren unter Berücksichtigung des Gesamtsystems und wie wirken sich technologische Weiterentwicklungen der vergangenen zehn Jahre aus? Diese und weitere Fragen versucht das 2019 gestartete Projekt „WP-QS im Bestand“ zu beantworten.
Noch bis Ende 2024 werden im Wärmepumpen-Feldtest rund 75 Wärmepumpen in Einfamilienhäusern der Baujahre 1826 bis 2001 messtechnisch untersucht. Erste Zwischenergebnisse zur Effizienz- und Schallmessung liegen nun aus der einjährigen Messperiode von September 2022 bis August 2023 vor.
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Wärmepumpen im Altbau erreichen JAZ von bis zu 5,2
Die in diesem Zeitraum ausgewerteten 22 Außenluft-Wärmepumpen erreichen eine mittlere Jahresarbeitszahl für Raumheizung und Trinkwassererwärmung von 3,3, bei einer Bandbreite von 2,4 bis 4,0. Die JAZ der zehn mit Erdwärmesonden ausgestatteten Erdreich-Wärmepumpen reichen von 3,6 bis 5,2.
Verglichen mit einem Gaskessel als Referenzwärmeerzeuger würden die Einsparungen an Treibhausgasemissionen̶ unter Berücksichtigung der geringsten und höchsten gemessenen JAZ̶ zwischen 18 und 62 Prozent liegen. Die meisten der untersuchten Wärmepumpen wurden um das Jahr 2020 installiert.
Im Jahr 2030, etwa zum Zeitpunkt der mittleren Nutzungsdauer dieser Wärmepumpen, werden die Einsparungen zwischen 58 und 80 Prozent sowie 77 und 89 Prozent liegen, je nachdem, welcher Anteil erneuerbarer Energien im Strommix dann erreicht ist.
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Schallemissionen: Aufstellort und Umgebung entscheidend
Im Rahmen der Schallmessung für Außenluft-Wärmepumpen wurden fünf Anlagen auch hinsichtlich einer möglichen Lärmbelastung der Umgebung vermessen. Dabei kommen jeweils zwei Mikrofone zum Einsatz: eines nahe der Wärmepumpe, um deren Schallemissionen zu erfassen, ein weiteres in einiger Entfernung, um den Umgebungsschall zu messen.
Aus den Messwerten nahe der Wärmepumpe wird anschließend mittels einer bei der Inbetriebnahme erfassten Schallübertragungsfunktion die Lärmbelastung am nächstgelegenen Fenster des jeweiligen Nachbarhauses berechnet. Liegt diese über dem Schallpegel der Umgebung, werden die geltenden Grenzwerte nach der Technischen Anleitung zum Schutz gegen Lärm zur Bewertung der Lärmbelastung herangezogen. Andernfalls ist davon auszugehen, dass die Wärmepumpe dort nicht zu hören ist.
Die Ergebnisse des Feldtests werden stark durch den Aufstellort und die Umgebung der Wärmepumpe beeinflusst:
- Bei einem Einfamilienhaus nahe einer viel befahrenen Umgehungsstraße sind die Umgebungsgeräusche so dominant, dass die Wärmepumpe beim Nachbargebäude gar nicht zu hören ist.
- Im Fall einer Wärmepumpe in einer eng bebauten, ruhigen Reihenhaussiedlung zeigte die Schallmessung auf dem Nachbargrundstück erhöhte Werte.
Da nachts der zulässige Grenzwert mehrfach überschritten wurde, wurde der Betrieb dieser spezifischen Wärmepumpe so angepasst, dass die Außenlufteinheit nachts nur wenig arbeitet – im Untersuchungszeitraum lediglich an 72 Stunden im Jahr.
Bei den übrigen getesteten Luftwärmepumpen werden die Grenzwerte der Technischen Anleitung zum Schutz gegen Lärm tagsüber nicht überschritten. Bei einer Luftwärmepumpe werden die Grenzen nachts um bis zu 5dB(A) überschritten – hier könnte durch lärmmindernde Maßnahmen (bspw. Schallschutzhaube) Abhilfe geschaffen werden.
„Grundsätzlich sollten immer die planerischen Möglichkeiten bei der Aufstellung von Luft-Wasser-Wärmepumpen ausgenutzt werden und eine Wärmepumpe ausgewählt werden, die auch im Bereich der Schallemissionen dem Stand der Technik entspricht“, rät Akustik-Expert Björn Nienborg vom Fraunhofer ISE.
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Photovoltaik-Wärmepumpen-Kombinationen rücken in den Fokus
Während der kontinuierlichen Messung im verbleibenden letzten Projektjahr werden die Detailanalysen der Photovoltaik-Wärmepumpen-Kombinationen und der bivalenten Systeme (Wärmepumpe und Heizkessel) vorangetrieben sowie die erforderlichen Stammdaten zu den Messobjekten im Detail bewertet.
Ende 2024 sollen die Einzelstränge des Forschungsprojekts in einer vergleichenden Gesamtauswertung aller Wärmepumpen zusammengeführt werden.
Früherer Fraunhofer-Test belegte bereits Effizienz im Altbau
Dass Wärmepumpen auch in älteren Bestandsgebäuden effizient funktionieren und Energie und Heizkosten einsparen, hat das Fraunhofer ISE bereits im Vorgängerprojekt nachgewiesen. Laut des im Juli 2020 veröffentlichten Abschlussberichts „WPsmart im Bestand“, in dem über fünf Jahre bis Mitte 2019 56 Altbauten mit Wärmepumpen in der Praxis untersucht wurden, emittieren Wärmepumpen im Altbau
- mit 19 bis 47 Prozent bei Luftwärmepumpen und
- mit 39 bis 57 Prozent bei Erdreich-Wärmepumpen
auch deutlich weniger CO2. Die Forscher begründen dies damit, dass Wärmepumpen in Altbauten auch mit geringeren Vorlauftemperaturen und Heizkörpern funktionieren, wenn die Planung hierauf Rücksicht nimmt.
