TU München: Luft-Wasser-Wärmepumpen gehören zu den günstigsten Heizungssystemen für Wohnhäuser

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Forscher der Technischen Universität München haben die ökologische, ökonomische und ökoeffiziente Leistung von 13 verschiedenen Heizsystemen für ein typisches deutsches Zweifamilienhaus bewertet. Dabei sind sie zu dem Ergebnis gekommen, dass Luft-Wasser-Wärmepumpen und Gasheizungen die kostengünstigsten Lösungen sind.

Die Wissenschaftler betonen jedoch, dass bei einem Vergleich die Ergebnisse von den getroffenen Annahmen und den Energiepreisen abhängen. Zudem weisen sie darauf hin, dass die Kostenunterschiede zwischen allen untersuchten Systemen gering seien. Das mache es schwierig, eine klare Rangfolge auf der Grundlage einer rein wirtschaftlichen Bewertung aufzustellen.

Aus diesem Grund bezieht ihre Methodik sowohl ökologische als auch ökonomische Aspekte in einen einzigen Indikator ein. Zur Bewertung der Umweltauswirkungen der Systeme haben sie die Methode der Lebenszyklusanalyse (LCA) angewandt und zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit den Kapitalwertansatz (NPV) herangezogen. Die Analyse umfasst auch ein Best-Case- und ein Worst-Case-Szenario mit unterschiedlichen Anfangsinvestitionskosten.

Forscher haben 13 Heizsysteme untersucht

Für das zweistöckige Wohnhaus haben die Forscher angenommen, dass es unter Münchner Klimabedingungen mit einer Standardheizlast von fünf Kilowatt und einem jährlichen Heizwärmebedarf von 8.066 Kilowattstunden betrieben wird. Außerdem gingen sie davon aus, dass alle Systeme über einen Wärmespeicher verfügen, der das Warmwasser kontinuierlich aufheizt. Die Lebensdauer setzen sie mit 20 Jahren an.

Das Forscherteam hat folgende Heizsysteme in der Analyse berücksichtigt: Erdgas-Brennwertkessel; Erdgas-Brennwertkessel mit Solarthermie; Pelletkessel; Pelletkessel mit Solarthermie; Holzvergaserkessel; Holzvergaserkessel mit Solarthermie; Luft—Wasser-Wärmepumpe; Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Photovoltaik-Anlage; Erd-Wärmepumpe mit Erdsonde; Erd-Wärmepumpe mit Erdsonde und Photovoltaik-Anlage; Wasser-Wasser-Wärmepumpe; Wasser-Wasser-Wärmepumpe mit Photovoltaik-Anlage; Erd-Wärmepumpe mit Eisspeicher und Solarkollektoren.

„Für die betrachtete Standard-Außentemperatur von -12,9 Grad Celsius wird eine Soll-Vorlauftemperatur von 35 Grad Celsius festgelegt“, erklärt das Forscherteam. „Die Berechnung des Warmwasserbedarfs basiert auf einem täglichen Warmwasserbedarf von 40 Litern pro Person bei 50 Grad Celsius, wobei ein typisches Verbrauchsprofil mit Lastspitzen am Morgen, Mittag und Abend zugrunde gelegt wurde.“

Die Wissenschaftler berücksichtigten auch, dass nur sechs Prozent des von der Photovoltaik-Anlage erzeugten Stroms direkt von der Wärmepumpe verbraucht werden. Der restliche Prozentsatz wird ins Netz eingespeist oder von Haushaltsgeräten genutzt. „Es ist zu beachten, dass die Systeme nicht für den Photovoltaik-Eigenverbrauch optimiert wurden“, betonten die Wissenschaftler.

Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Photovoltaik bei Ökoeffizienz vorn

Die Analyse ergab, dass Luft-Wasser-Wärmepumpen mit und ohne Photovoltaik-Anlage sowie Gasheizungen die kostengünstigsten Lösungen unter den 13 untersuchten Systemen sind. Bei der Ökoeffizienz schneiden die Luft-Wasser-Wärmepumpe mit einer Photovoltaik-Anlage sowie der Scheitholz-Vergaserkessel besser ab als alle anderen Systeme.

„Drei weitere Heizsysteme – Wasser- und Erdwärmepumpen mit Photovoltaik-Anlage sowie Luft-Wasser-Wärmepumpen ohne Photovoltaik – weisen ebenfalls eine höhere Ökoeffizienz auf als die Gasheizung“, fügen sie hinzu. Die Eisspeicher-Wärmepumpe und die Pelletheizung mit solarthermischer Unterstützung wiesen hingegen die niedrigste Ökoeffizienz auf.

Die Ergebnisse sind in der Studie „Environmental, economic, and eco-efficiency assessment of residential heating systems for low-rise buildings“ zu finden, die kürzlich im Journal of Building Engineering veröffentlicht wurde.

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