Wärmepumpen steigern Effizienz in Bestandsgebäuden

Wärmepumpen können auch im Gebäudebestand effizient arbeiten. Zu diesem Ergebnis kommt das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE anhand von Feldtests der vergangenen zwölf Jahre. Demnach hat sich die Effizienz der Luft/Wasser-Wärmepumpen der neuen Generation im Mittel um etwa 20 Prozent gesteigert. Vergleichsbasis ist ein Projekt mit ähnlichem Fokus von vor zehn Jahren. Auf der derzeit laufenden Tagung des Deutschen Kälte- und Klimatechnischen Vereins (DKV)  in Bremen stellen die Wissenschaftler erstmals die Zwischenergebnisse der Langzeitbeobachtung vor. Für die Feldstudie untersuchte das Institut Wärmepumpen in Gebäuden, die überwiegend zwischen 1950 und 1995 gebaut wurden.

Als Grund für die höhere Effizienz nennt das Fraunhofer ISE Verbesserungen an den Geräten selbst, an den Installationen sowie den Wärmeübergabesystemen, die geringere Heizkreistemperaturen ermöglichen. Die Effizienz der Luft/Wasser-Wärmepumpen ergibt sich aus den mittleren Jahresarbeitszahlen (JAZ), diese lagen nach Angaben des Instituts bei den 15 gemessenen Anlagen zwischen 2,5 und 3,4. Ein umfassend saniertes Gebäude lieferte dabei besonders gutes Bedingungen für die Wärmepumpe, die so eine JAZ von 4,1 erreichte.

Die Jahresarbeitszahl beschreibt das Verhältnis von erzeugter Heizungswärme zur eingesetzten Antriebsenergie. Bei einer JAZ von drei macht die Wärmepumpe aus einem Teil Antriebsenergie drei Teile Nutzenergie. Für die Gesamtbilanz ist noch die Antriebsenergie wichtig. Für eine Kilowattstunde Strom werden heute im Mittel etwa das 1,8-fache an fossiler Primärenergie eingesetzt. Ist die JAZ einer elektrischen Wärmepumpe höher als dieser Wert, ist bezogen auf die Primärenergie positiv zu bewerten – so auch bei den untersuchten Wärmepumpen in den Bestandsgebäuden.

„Wärmepumpen werden sich zur zukünftig wichtigsten Heiztechnik in Deutschland entwickeln“, sagt Marek Miara, Koordinator Wärmepumpen am Fraunhofer ISE. Nach Prognosen des Instituts sollen Wärmepumpen 2050 etwa 65 bis 90 Prozent der Niedertemperaturwärme in Gebäuden bereitstellen. Heizung und Warmwasser benötigen in Deutschland bis dato rund 40 Prozent der Endenergie. Dieser heute weitgehend fossil gedeckte Bereich ist laut Forschern ideal für Solarthermie und Umweltwärme geeignet. Wärmepumpen machen dabei Umweltenergie zum Beispiel aus Erdreich, Wasser oder Luft für Heizzwecke nutzbar und benötigen dafür Energie wie Strom oder Gas.

Angesichts der prognostizierten wachsenden Bedeutung von Wärmepumpen hat das Fraunhofer ISE Laborflächen und Mitarbeiterzahl in diesem Bereich deutlich erhöht. Anfang 2018 plant das Testlabor zur Vermessung von Wärmepumpen seine Akkreditierung durch die Deutsche Akkreditierungsstelle (DAkkS). Es kann damit offizielle Zertifikate für die Leistungsdaten von Wärmepumpen ausstellen.