26. Februar 2024

Empfohlene Einsatzbereiche – Voraussetzungen für die Nachrüstung – Hinweise zu Planung, Bau und Wartung

Luft/Luft-Wärmepumpen – genauer Außenluft/Raumluft-Wärmepumpen – sind eine energieeffiziente Lösung, die in den vielen Fällen relativ kostengünstig nachgerüstet werden kann. Die Split-Geräte mit einer Außeneinheit und einem oder mehreren Innengeräten (Single- bzw. Multi-Split-Systeme) eignen sich gut, um ganze Gebäude oder einzelne Räume damit auszustatten, z. B. in einem Bürogebäude die Besprechungsräume oder das Wohn- und das Arbeitszimmer in einer Wohnung. Im Betrieb sind sie ebenfalls flexibel, da sie aufgrund der luftbasierten Wärmeübergabe schnell und bedarfsgerecht heizen können, etwa im Büro kurz vor dem Beginn einer Besprechung. Sie eignen sich aber auch für dauerhaft genutzte Räume.

In vielen Nichtwohngebäuden wird bereits über die Luft geheizt, beispielsweise in Hotels und Verkaufsräumen. In anderen Fällen wissen die Nutzer gar nicht, dass sich die Geräte, die für das Kühlen der Raumluft installiert wurden, auch für energieeffizientes Heizen eignen.

Besonders eignen sich Luft/Luft-Wärmepumpen für Gebäude, in denen das Heizsystem einzelner Einheiten ergänzt werden soll, etwa in Wohnhäusern mit Etagen- oder Nachtspeicherheizungen. Eine Teilausrüstung häufig genutzter Räume mit der Option zur Erweiterung auf alle Räume ist z. B. für Einfamilienhäuser interessant.

Ein zusätzlicher Vorteil der Geräte besteht darin, dass sie auch kühlen und bei schwülem Wetter die Luft entfeuchten können. Ob und wie die Nutzer später die Kühlfunktion nutzen, bleibt Ihnen überlassen. Der zusätzliche Energiebedarf und die Kosten für das Kühlen im heißen Sommer werden allerdings meist überbewertet. Man kann bei typischem Betrieb im Wohngebäude mit etwa 4 bis 8 kWh/m2 Wohnfläche und Jahr rechnen, bei 30 ct/kWh Strom also rund 2,40 Euro/(m2a). Hierbei ist anzumerken, dass ein großer Teil der dafür erforderlichen Energie gut mit Photovoltaik gedeckt werden kann.

Voraussetzungen für die Nachrüstung

Durch die standardisierte Bauweise, kleine Leitungsquerschnitte und kompakte Innengeräte in vielen Einbauvarianten ist die nachträgliche Installation von Luft-Luft-Wärmepumpen in aller Regel einfach. Es müssen nur wenige Voraussetzungen erfüllt sein: Für das Außengerät ist – wie bei allen Luft/Luft-Wärmepumpen – ein Platz erforderlich, der mögliche Nachbarn akustisch wenig stört und der für die Wartung gut zu erreichen ist. Außerdem muss eine Durchführung der Kältemittelleitungen durch die Gebäudehülle erlaubt sein. Bei Einfamilienhäusern genügt dafür meist eine Bohrung mit einem Durchmesser von weniger als 10 cm. Im Heizbetrieb fällt am Außengerät Kondensat an, das ablaufen muss, ohne dass sich gefrorene Pfützen bilden. Im Kühlbetrieb muss am Innengerät entstehendes Kondensat abgeführt werden.

Einsatz in Gebäuden 
mit niedrigem Dämmstandard

Selbstverständlich eignen sich Luft/Luft-Wärmepumpen – wie alle nicht fossilen Heizsysteme – auch für Neubauten. In älteren Gebäuden können sie die bestehende Heizungsanlage ersetzen oder ergänzen. Werden sie bei hoher Heizlast monovalent eingesetzt, kann es jedoch zu Komforteinbußen kommen, da die Innengeräte nahezu keine Strahlungswärme abgeben, um beispielsweise kalte Flächen zu kompensieren. Verbessern lässt sich der Komfort, indem die Geräte längere Zeit auf einer niedrigen Stufe betrieben werden, statt kurzzeitig mit maximaler Leistung. Dadurch ist der Zeitraum länger, in dem sich die Raumumfassungsflächen erwärmen können.

Ist der Dämmstandard des Gebäudes sehr niedrig, sollte unabhängig vom Heizsystem über eine Dämmung und die damit verbundene Senkung der Heizlast nachgedacht werden. Aufgrund der überschaubaren Investitionskosten für Luft/Luft-Wärmepumpen kann die Kombination mit einer Gebäudedämmung eine attraktive Gesamtlösung darstellen.

Alternativ bietet sich bei hohen erforderlichen Heizleistungen eine bivalente Betriebsweise an, bei der z. B. eine Luft/Luft-Wärmepumpe die Grundlast übernimmt und sich bei sehr niedrigen Außentemperaturen die bestehende Heizungsanlage zuschaltet. Ergänzt die Luft/Luft-Wärmepumpe eine bestehende Öl- oder Gasheizung, lässt sich nicht nur der Verbrauch fossiler Brennstoffe reduzieren, sondern der gesamte Heizenergiebedarf.

Planung, Installation und Wartung

Es ist zu beachten, dass Arbeiten an den Kältemittelkreisen ausschließlich durch zugelassene Fachunternehmen und Installateure vorgenommen werden dürfen. Dies betrifft aber nicht die Montage und Installationsarbeiten, die auch von anderen Fachkräften erledigt werden können. 

Wie bei Luft/Wasser-Wärmepumpen kann es bei schlechter Positionierung des Außengeräts vorkommen, dass die Geräusche als störend empfunden werden. Um das zu vermeiden, gilt es die Umgebung genau zu betrachten, z. B. die Schallreflektion von Gebäudewänden und die Lage zu Räumen mit besonders hohen Anforderungen an eine ruhige Umgebung. Zusätzliche Maßnahmen, beispielsweise ein Schallschutzkit für die Außeneinheit, können dazu beitragen, dass die Installation der jeweiligen Aufstellsituation gerecht wird.

Die Innengeräte sollten so eingebaut werden, dass übliche Aufenthaltsbereiche der Personen nicht direkt im Luftstrom sind und dass sowohl im Heiz- wie auch im Kühlbetrieb der Raum gut mit der warmen bzw. der kühlen Luft durchspült wird. Im Heizbetrieb steigt die erwärmte Luft schnell nach oben. Damit sie sich optimal im Raum verteilen kann, werden die Lamellen am Innengerät nach unten gerichtet. Meist lässt sich das per Fernsteuerung einstellen. Bei manchen Geräten übernimmt ein Aufheizmodus diese Einstellung automatisch.

Beim Reinigungsintervall ist zudem die gesamte Betriebsdauer zu berücksichtigen. Die Filter des Innengeräts sollten zweimal jährlich überprüft bzw. gereinigt und ggf. ausgetauscht werden. Je nach Kältemittel und Füllmenge muss zudem regelmäßig die Dichtigkeit der gesamten Anlage überprüft werden. 

Energieeffiziente Heizlösung

Wärmepumpen nutzen im Heizbetrieb die Wärme aus der Umgebung, dabei arbeiten sie sehr energieeffizient. Dies belegt auch eine Untersuchung [7]: Das ITG (Institut für Technische Gebäudeausrüstung) Dresden hat den Strombedarf für den Betrieb der Luft/Luft-Wärmepumpe der Einsparung an Gas (jeweils End­energie) gegenübergestellt. Für ein Referenz-Wohngebäude – ein saniertes Einfamilienhaus – wurde der bivalente Betrieb eines Multi-Split-Systems in drei Räumen betrachtet. Die Berechnungen ergaben einen SCOP (Seasonal Coefficient of Performance) zwischen 4,5 und 4,7 (Bild 4). Für das Referenz-Bürogebäude liegt der SCOP sogar bei ca. 6.

Die „jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizienz“ ŋs bzw. der „Raumheizungs-Jahresnutzungsgrad“ ŋs,h gemäß Öko-Design-Richtlinie förderfähiger Wärmepumpen geben weitere Hinweise auf die Effizienz. Die Mindestanforderungen beim Inverkehrbringen nach Ecodesign-Verordnung und bei der Förderung nach BEG (siehe Infokasten) sind bei Luft/Luft-Wärmpumpen höher als die Anforderungen an Luft/Wasser-Wärmepumpen. Die „Richtlinie für die Bundesförderung für effiziente Gebäude – Einzelmaßnahmen“ (BEG EM) vom 9. Dezember 2022 [2] schreibt für Luft/Luft-Wärmepumpen einen ŋs-Wert von mindestens 181 % Prozent vor, wenn es sich um Systeme mit einer Leistung bis 12 kW handelt. Bei Luft-Luft-Wärmepumpen mit einer Leistung über 12 kW muss der ŋs,h als Voraussetzung für die Förderung mindestens 150 % betragen. Zum Vergleich: Für Luft/Wasser-Wärmepumpen fordert die BEG EM einen ŋs-Wert von mindestens 135 %.

Das EU-Energielabel enthält konkrete Informationen über die Effizienz der Geräte bis 12 kW. Es ist auf den Seiten der Hersteller und des Handels zu finden. Außerdem sind Energielabel aller Hersteller in Europa in der EPREL-Datenbank (Produktgruppe „Luftkonditionierer“) hinterlegt. Ähnliche Erklärungen nach Ecodesign-Verordnung ohne Label sind in den verpflichtenden Herstellerdatenblättern auch für Geräte über 12 kW zu finden.

Bild 6 zeigt Kosten und CO2-Emissionen der Luft/Luft-Wärmepumpe, auf die sich das Muster-Label in Abbildung 5 bezieht. Sie liegen etwa 50 bis 70 % unter denen einer Gasheizung. Gegenüber einem elektrischen Heizlüfter spart diese Luft-Luft-Wärmepumpe etwa 80 % Strom und CO₂.

Förderung für Luft-Luft-Wärmepumpen nach BEG EM

Wie für andere energieeffiziente Wärmepumpen kann für Luft/Luft-Wärmepumpen eine Förderung nach BEG EM [2] beantragt werden. Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) veröffentlicht eine Liste der förderfähigen Wärmepumpen mit Prüf-/Effizienznachweis, die regelmäßig aktualisiert wird [3]. Weitere Wärmepumpen können teilweise im Antragsformular schon ausgewählt werden, bevor sie auf einer neuen Liste veröffentlicht sind. Da Förderprogramme immer wieder kurzfristigen Änderungen unterliegen, müssen die aktuellen und vollständigen Detailinformationen über die Förderbedingungen und Konditionen direkt beim Träger erfragt werden. Im November 2023 galten folgende Bedingungen:&nb

• Mit der Fachunternehmererklärung [4] wird klargestellt, dass für Luft/Luft-Wärmepumpen, die als Inneneinheiten Sekundärluftgeräte einsetzen, kein hydraulischer Abgleich erforderlich ist. 
• Der Liste der technischen FAQ zu den BEG EM [5] unter Nr. 8.20 ist zu entnehmen, dass für Luft/Luft-Wärmepumpen die Berechnung einer Jahresarbeitszahl (JAZ) für den Nachweis nicht notwendig ist.
• Als Nachweis der Netzdienlichkeit im Sinne der BEG-EM-Förderrichtlinie wird der Status-Report 60, Version 2 „Anforderungen an DX-Luft-Luft-Wärmepumpen zur Erfüllung der Netzdienlichkeit nach BEG“ [6] akzeptiert. 

Hintergrund der Anforderung an die Netzdienlichkeit ist, dass Lastspitzen im Stromnetz vermieden werden sollen. Die Effizienz von Luft/Luft-Wärmepumpen ist vergleichbar zur Effizienz anderer Wärmepumpen, beide belasten das Stromnetz weitaus weniger als Nachtspeicheröfen.

Autoren: Claus Händel und Sabine Riethmüller, beide Fachverband Gebäude-Klima e. V. (FGK)

Literatur:

[1] 
Luft/Luft-Wärmepumpen – Empfehlungen für den Heizbetrieb, downloads.fgk.de/411_Flyer_LL_WP_im_Heizbetrieb_A5_web.pdf

[2] 
Richtlinie für die Bundesförderung für effiziente Gebäude – Einzelmaßnahmen (BEG EM) vom 9. Dezember 2022, www.energiewechsel.de/KAENEF/Redaktion/DE/PDF-Anlagen/BEG/bundesfoerderung-f%C3%BCr-effiziente-gebaeude-einzelmassnahmen-20221209.pdf?__blob=publicationFile&v=6

[3] 
Liste der förderfähigen Wärmepumpen mit Prüf-/Effizienznachweis (Stand: 29. September 2023), www.bafa.de/SharedDocs/Downloads/DE/Energie/beg_waermepumpen_pruef_effizienznachweis.html

[4] 
Fachunternehmererklärung für Anlagen zur Wärmeerzeugung – Heizungstechnik, V2.4.0, www.bafa.de/SharedDocs/Downloads/DE/Energie/beg_formular_beg_fu_wn_gbn.pdf?__blob=publicationFile&v=2

[5] 
Liste der technischen FAQ zu den BEG EM (Version 5.0, 03/2023), www.bafa.de/SharedDocs/Downloads/DE/Energie/beg_liste_technische_faq.pdf

[6] 
Status-Report 60, Version 2 „Anforderungen an DX-Luft-Luft-Wärmepumpen zur Erfüllung der Netzdienlichkeit nach BEG“, downloads.fgk.de/downloader.php?FILENAME=407.2_SR_60_Anforderungen_Netzdienlichkeit_DX_V2_230310.pdf

[7] 
Prof. Dr.-Ing. Thomas Hartmann, Dipl.-Ing. Anne Hartmann (2023): „Nutzung von DX-Wärmepumpen in Split Ausführung zur Unterstützung der Dekarbonisierung und zur kurzfristigen Gaseinsparung“, Abschluss­bericht ((Link))

[8] Zentrum für Umweltbewusstes Bauen e. V. (Hrsg.), 2010: Entwicklung einer Datenbank mit Modellgebäuden für energiebezogene Untersuchungen, insbesondere der Wirtschaftlichkeit. Endbericht: www.irbnet.de/daten/rswb/12029015839.pdf

Anmerkung der Redaktion: Das ist ein Artikel aus dem brandneuen Sonderheft „Gebäudeenergiegesetz 2024“. Die 100-seitige Publikation gibt es als Printversion für 15,00 Euro und als E-Paper auf ikz-select.de für 9,99 Euro. Premium- und Complete-Kunden haben freien Zugriff auf das E-Paper (hier jeweils eine direkte Verlinkung zum Heft setzen). Die gedruckte Ausgabe kann unter leserservice@strobelmediagroup.de angefordert werden.