29. September 2023

Bei der Sanierung eines Heizkessels gegen eine Wärmepumpe reichen die vorhandenen Heizkörper mitunter nicht aus, den Wärmebedarf zu decken. Können Stromdirektheizungen eine Lösung sein?

Der Wärmepumpe steht nach dem Willen der Politik eine große Zukunft ins Haus. Denn zukünftig soll die Wärmeversorgung von Gebäuden möglichst klimaneutral erfolgen. Da sind Wärmepumpen oft die erste Wahl. Allerdings arbeiten sie idealerweise mit niedrigen Systemtemperaturen. Nur so werden gute Effizienzwerte erreicht, die einen Betrieb einer Wärmepumpe aus ökologischer Sicht rechtfertigt. Eine wichtige Einschränkung bei Bestandsgebäuden: Die vorhandenen Heizkörper sind in der damaligen Planungs- und Bauphase mit deutlich höheren Temperaturen ausgelegt worden, sodass Leistungseinbußen durch die Absenkung der Vorlauftemperatur unausweichlich sind. Daher ist ein (teilweiser) Heizkörpertausch gegen größere/leistungsfähigere Modelle erforderlich. Ein anderes, inzwischen wissenschaftlich begleitetes Modell: Die vorhandenen Heizkörper bleiben installiert und übernehmen die Grundlast. Nachträglich in die Räume installierte Infrarotpaneele schalten sich dazu, wenn die Grundlast nicht ausreicht, um die Heizlast des Raumes zu decken. Ist das eine Alternative zum Heizkörpertausch?

PRO

Wärmepumpen funktionieren auch in Bestandsgebäuden, aber manchmal nicht optimal oder nur mit größerem Eingriff in die Gebäudehülle. Bevor man die Entscheidung trifft, im Bestandsgebäude eine Wärmepumpe mit Infrarotheizungen zu kombinieren, gilt es, ein paar Schritte zu absolvieren. Zunächst einmal sollte man ein bestehendes Gebäude immer erst gesamtenergetisch betrachten und prüfen, ob es etwas gibt, das einen unnötig hohen Heizwärmebedarf verursacht. Vielleicht gibt es bauliche Mängel mit hohem Einfluss auf den Heizwärmebedarf, die so oder so behoben werden müssen.
Dann sollte sich ein Energieberater das Gebäude anschauen und eine raumweise Heizlastberechnung nach DIN 12831 durchführen. Auch die Gebäudeheizlast geht daraus hervor.
In der Studie „Potentialbewertung von Infrarotheizungen als Spitzenlastabdeckung“ hat die Technische Universität Dresden untersucht, ob eine Infrarotheizung die fehlende Heizleistung von Radiatoren bei niedrigen Vorlauftemperaturen ersetzen kann. Sie wurde von dem Branchenverband IG Infrarot Deutschland e. V. beauftragt, das Ergebnis wurde im Mai dieses Jahres veröffentlicht. Die Forscher simulierten ein Einfamilienhaus mit Wärmebedarf nach Wärmeschutzverordnung 1995 und einem Gas-Niedertemperaturkessel. Die Wärmeübergabe erfolgt durch Heizkörper. Davon ausgehend, reduzierten die Wissenschaftler die Vorlauftemperatur der Gasheizung und deckten die Spitzenlasten mit Infrarotheizungen in den zu beheizenden Räumen. In einem weiteren Schritt wurde die alte Gasheizung durch eine Luft/Wasser-Wärmepumpe ersetzt. Anschließend deckte die Wärmepumpe die Grundlast, die Infrarotheizungen übernahmen die Spitzenlasten.
Die Forscher nahmen keine Änderungen an der Dimensionierung des Wärmeübergabesystems, also der Heizkörper, oder am Dämmstandard vor. Gleichzeitig mussten zu jeder Zeit Kriterien für die Behaglichkeit während der Nutzungszeiten eingehalten werden. Das Ergebnis der Studie ist, dass die Umstellung von einer Gasheizung zu einem Wärmepumpe-Infrarotheizung-Hybridsystem eine Möglichkeit ist, die Wärmeversorgung im Bestandsgebäude zu dekarbonisieren und den Energiebedarf zu reduzieren. Infrarotheizungen sind also eine Alternative zu der teuren tiefen Sanierung im Bestand.
Die Kombination mit Infrarotheizungen hat zahlreiche Vorteile. Die Heizkörper müssen nicht getauscht werden, die Rohrleitungen können bleiben, wie sie sind, auch ein Ein-Rohr-System braucht nicht angefasst zu werden. Eine zusätzliche Außendämmung ist nicht nötig und, sofern die Fenster nicht undicht sind, auch kein Fenstertausch. Außerdem erfordern sie keine Wartung. Im Betrieb selbst haben Infrarotheizungen eine schnelle Reaktionszeit und können präsenzorientiert auf das Nutzerverhalten reagieren.
In der Summe verbinden wir das vorhandene Wärmeabgabesystem mit der effizienten Wärmepumpe und der reaktionsschnellen Infrarotheizung, die moderne Kachelofenwärme erzeugt.

CONTRA

Zwei wesentliche Fragen stehen mit Blick auf den Altbau im Raum: Schafft die Wärmepumpe die notwendigen Vorlauftemperaturen, und ist dieser Weg ökologisch und ökonomisch sinnvoll? Das Fraunhofer-ISE beantwortet beide Fragen mit ja. Moderne Heizkörper leisten einen wichtigen Beitrag für eine höhere Energieeffizienz.
Die Effizienz von Wärmepumpen steigt mit sinkenden Vorlauftemperaturen. Daraus ergibt sich, dass Heizungsanlagen mit Fußbodenheizungen rechnerisch tendenziell höhere Effizienzwerte erreichen als Systeme, die höhere Vorlauftemperaturen erfordern. Dies bedeutet im Umkehrschluss jedoch nicht, dass Wärmepumpen sich nicht effizient mit Heizkörpern betreiben lassen.
Die Mehrzahl der Gas- oder Ölheizungsanlagen im Bestand sind hinsichtlich der Wärmeverteilung deutlich überdimensioniert. Daher kann bei einem Wechsel zur Wärmepumpe die Vorlauftemperatur in vielen Fällen gesenkt werden. Nach erfolgter Bestimmung der Heizlast, kann es in der Praxis erforderlich werden, einzelne Heizkörper in der Dimensionierung anzupassen. Hierfür eignen sich moderne, designorientierte Flachheizelemente mit hoher Energieeffizienz und variabler T6-Anschlusstechnik. Sie ermöglichen einen schnellen, problemlosen Austausch. Die in diese Produkte integrierten Ventile mit Kv-Wert-Voreinstellung erleichtern dem Fachhandwerk ganz konkret auch die Durchführung des geforderten hydraulischen Abgleichs.
Flachheizelemente heutiger Bauart verfügen idealerweise über eine sogenannte „serielle Durchströmung“. Hierbei kann die gleiche Wärmemenge mit deutlich geringeren Heizkreislauftemperaturen (ideal für die Kombination mit der Wärmepumpe) übertragen werden. Mit dieser energieeffizienten internen Heizwasserführung wird die dem Raum zugewandte Heizfläche deutlich schneller erwärmt und die Behaglichkeit erhöht. Hinzu kommt eine hohe Gestaltungsfreiheit hinsichtlich Design und Farbgebung.
Als eine weitere effiziente Option bieten sich gebläseunterstützte Heizkörper an. Diese Lösung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn für niedrige Temperaturbereiche eine höhere Konvektionsleistung benötigt wird oder die notwendige größere Dimensionierung der Flachheizkörper durch räumliche Gegebenheiten erschwert wird.
Die neuen gebläseunterstützten Heizkörper enthalten überdies ein ausgeklügeltes Regelsystem mit benutzerfreundlicher Bedienung und sehr raschem Regelverhalten. Die mittig integrierten Ventilatoren mit sehr geringer elektrischer Leistungsaufnahme schalten beim Erreichen der Solltemperatur umgehend ab. Dieser variable Betrieb – mit und ohne Ventilatorunterstützung – erhöht zusätzlich die Effizienz. Der Wohnkomfort steigt – sogar in der heißen Jahreszeit, wenn die Bewohner von der innovativen Summer-Breeze-Funktion und damit von einem angenehmen Kühleffekt profitieren können.
Wärmepumpen sind im Bestand mit Heizflächen also sehr wohl sinnvoll und effizient kombinierbar. Eine Anpassung an die örtlichen Gegebenheiten ist durch die Ergänzung mit modernen Heizflächen problemlos möglich.