24. Juli 2023

Immer mehr Hersteller setzen bei Wärmepumpen auf das natürliche Kältemittel R290 (Propan). Das kommt nicht von ungefähr, denn Propan hat hervorragende thermodynamische Eigenschaften. Im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude erhalten R290- Wärmepumpen zudem einen Innovationsbonus in Höhe von 5%. Dieser Gastbeitrag aus dem Hause Wolf gibt einen Überblick über die Aspekte, die bei der Aufstellung dieser Wärmepumpen beachtet werden müssen. Eine Marktübersicht der IKZ-Redaktion stellt ergänzend dazu verfügbare Produkte unterschiedlicher Hersteller für den Ein- und Zweifamilienhausbereich vor.

Der optimale Aufstellungsort einer Wärmepumpen-Außeneinheit wird im Wesentlichen durch sechs Parameter bestimmt:

• Luftzirkulation
• Hydraulik
• Schutzbereich
• Schallschutz
• Montage
• Optik.

Da eine Wärmepumpe der Umgebungsluft Energie entzieht, ist die ausgeblasene Luft rund 8 bis 10 Kelvin (K) kühler als die angesaugte. Daher sollte die Ausblasseite (die „Ventilatorseite“) nicht zu Terrassen, Gehwegen oder Tiergehegen ausgerichtet werden und auch nicht in Richtung Hausfassade ausblasen. Als Mindestabstand zu Terrassen und Gehwegen sollten 3 m vorgesehen werden.
Bei in Ecken aufgestellten Wärmepumpen können thermische Luftkurzschlüsse entstehen – das bedeutet, dass ausgeblasene kühle Luft zurück in die Wärmepumpe gesaugt wird, was mit Effizienzeinbußen einhergeht. Das andere Extrem, nämlich Wind-exponierte Lagen, sollten ebenso vermieden werden, denn starker Wind stört die Funktion der Wärmepumpe sowohl beim Heiz- als auch beim Abtaubetrieb.
Eine Wärmepumpe, die mit dem Kältemittel R290 betrieben wird, darf auf einem Flachdach, wie z. B. einem ausreichend stabilen Garagendach aufgestellt werden, nicht jedoch auf einem Schrägdach. Die Aufstellung in einer Senke, die zudem aus strömungs- und schalltechnischen Gründen nicht sinnvoll ist, ist beim Betrieb mit dem Kältemittel R290 nicht zulässig.

Ausreichend großen Luftvolumenstrom sicherstellen
Generell gilt: Die Außeneinheit soll nicht zu dicht vor Wänden (Mauern bzw. der Hausfassade) platziert werden, um den Luftstrom nicht zu behindern. Der Abstand von einer Wand – hier befindet sich die Ansaugseite – sollte mindestens 20 cm betragen. Die Distanz von den Hindernissen, die den Luftstrom beeinträchtigen, sollte links und rechts mindestens 1 m betragen.
Sind am Standort üblicherweise größere Mengen Schnee zu erwarten, sollte eine Bodenkonsole vorgesehen werden. Das gleiche gilt beim vorbeugenden Hochwasserschutz. Hier bietet es sich alternativ an, das Gerät erhöht auf eine herstellerseits gelieferte Wandkonsole an der Gebäudewand zu montieren.
Sinnvoll kann es auch sein, bauseits eine Überdachung vorzusehen. Auch ein Zuwehen der Luftansaugseite durch Laub etc. muss verhindert werden, um einen einwandfreien Betrieb der Wärmepumpe zu gewährleisten. Die Außeneinheit sollte daher nicht direkt unter Bäumen aufgestellt werden.
Werden mehrere Wärmepumpen nebeneinander aufgestellt, darf ein halber Meter Abstand nicht unterschritten werden. Dieser Freiraum sorgt nicht nur dafür, dass ausreichend Luft durch die Wärmepumpe strömen kann, sondern die Geräte sind so auch für Wartungsarbeiten gut zugänglich.

Quer zur Hauptwindrichtung aufstellen
Ideal ist, die Wärmepumpe quer zur Hauptwindrichtung zu positionieren. Auf keinen Fall darf die Ausblasseite gegen die Hauptwindrichtung installiert werden. Gibt es keine andere Möglichkeit, die Wärmepumpe auf dem Grundstück aufzustellen, muss um das Gerät ein stabiler Windschutz errichtet werden.
Wenn die Wärmepumpe weniger als 5 km zur Küste entfernt aufgestellt werden soll, muss dies auf der dem Seewind abgewandten Gebäudeseite erfolgen. Ist das nicht möglich, so sollte ein robuster Windschutz aus Beton aufgestellt werden, dessen Höhen- und Längenmaße mindestens 150 % der Maße der Außeneinheit betragen sollten.

Vor- und Rücklaufleitungen dämmen
In den Vor- und Rücklauf-Leitungen zwischen dem Außen- und dem Innengerät fließt ein Wasserkreislauf. Daher ist eine ausreichende thermische und frostbeständige Dämmung wichtig, um die Wärmeverluste der Zulaufleitung möglichst gering zu halten. Aus dem gleichen Grund werden die gut gedämmten Leitungen im Erdreich unterhalb der Frostgrenze verlegt. Anschluss-Sets vom Hersteller sorgen dabei auf der Baustelle für eine einfache, schnelle und sichere Montage.
Der Abstand zwischen der Innen- und der Außeneinheit sollte möglichst kurz gewählt werden, sodass nur wenig Wärme- und Druckverluste entstehen. Eine Aufstellung nah am zu beheizenden Gebäude hat außerdem den Vorteil, dass die Kosten für die Erd- und Anschlussarbeiten in einem überschaubaren Rahmen bleiben.

Schutzbereich um die Wärmepumpe einhalten
Da das Kältemittel R290 brennbar und schwerer als Luft ist, muss die Außeneinheit so aufgestellt werden, dass Kältemittel bei einer Leckage weder in das Gebäude noch in die Kanalisation oder in das Heizungswasser gelangen kann.
Daher wird rund um die Außeneinheit ein so genannter Schutzbereich definiert. Heißt konkret: In unmittelbarer Nähe der Außeneinheit dürfen sich weder Fenster, Türen oder Lichtschächte befinden und auch keine Fallrohre zur Dachentwässerung oder Kanäle für Abwasser bzw. Regen. Als Faustregel gilt: von der Aufstellungsfläche der Wärmepumpe auf dem Boden mindestens einen Meter Abstand zu einzuhalten und an der Oberkante der Wärmepumpe einen halben Meter. Fenster oberhalb der Wärmepumpe sind mit Abstand erlaubt.

• Fenstern,
• Türen,
• Lüftungsöffnungen,
• Lichtschächten,
• Kellerzugängen,
• Ausstiegsluken,
• Flachdachfenstern,
• Fallrohren oder
• sonstigen nicht abgedichteten Schächten

Dieser Schutzbereich um die Wärmepumpe darf sich nicht auf Parkplätze, Nachbargrundstücke oder öffentliche Verkehrsflächen erstrecken.

Vorsicht bei Zündquellen und Fahrzeugbetrieb
Zündquellen sind im Schutzbereich ebenfalls nicht erlaubt: Dazu zählen z. B. offene Flammen, Heizpilze, Grills, elektrische Anlagen, Steckdosen, Lampen, Lichtschalter, funkenbildende Werkzeuge und alle Gegenstände, die Temperaturen ›360 °C erreichen können.
Wird in der Nähe der Wärmepumpen-Außeneinheit mit Fahrzeugen rangiert, muss ein robuster Anfahrschutz um das Gerät herum errichtet werden. Dieser sollte aber nicht die Durchströmung (Wirkungsgrad) der Wärmepumpe behindern und auch nicht die Schallwerte negativ beeinflussen. Das Gleiche gilt auch für Umbauten zum Schutz vor Vandalismus.

Schalldruckpegel von 35 dB[A] in 3 m Entfernung
Der Schall von Wärmepumpen wird mit der Technischen Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA Lärm) bewertet. Moderne Wärmepumpen haben meist geringe Geräuschemissionen. Im Nachtbetrieb unterschreiten sie bereits ab 3 m Abstand die Grenze von 35 dB[A] Schalldruckpegel, die zwischen 22:00 und 06:00 Uhr für reine Wohngebiete und auch für das Umfeld von Krankenhäusern und Pflegeanstalten sowie in Kurgebieten gelten.
Zum Vergleich: Ein sehr ruhiges Zimmer oder leichter Wind verursachen 30 Dezibel, Flüstern oder eine ruhige Wohnstraße nachts 40 Dezibel.

Schallreduzierende Konstruktion
Der Ventilator und Verdichter einer Luft-/Wasser-Wärmepumpe sind die Haupt-Emittenten für Schall und müssen daher konstruktiv vom Gehäuse entkoppelt werden. So wird verhindert, dass sie letzteres in Schwingung versetzen und störende Geräusche entstehen. Aufstellorte in Nischen oder zwischen zwei Mauern, unter Vordächern oder in Ecken wirken sich ungünstig auf die Schallentwicklung (Schalldruckpegel) aus. Insbesondere an senkrechten Flächen kann der Schall reflektieren und das Gerät wird lauter wahrgenommen, als wenn es im Freifeld steht.
Mit der Anzahl der senkrechten Flächen (Wände, Mauern etc.) am Aufstellort erhöht sich der Schalldruckpegel gegenüber der freien Aufstellung exponentiell. Beispielsweise entstehen durch Schallreflexion zusätzlich zu den normalen Betriebsgeräuschen 9 dB[A], wenn die Außeneinheit unter einem Vordach bis zu 5 m Höhe aufgestellt wird. Vegetation wie Büsche oder Rasen wiederum können den Schalldruckpegel senken.
Geräusch-sensible Personen sollten eine Wärmepumpe nicht unter oder neben Schlaf- und Wohnzimmerfenstern aufstellen. Generell ist es empfehlenswert, die Außeneinheiten von Wärmepumpen auf der Straßenseite aufzustellen.

„Sichtschall“ vermeiden
Die subjektive psycho-akustische Wahrnehmung von Geräuschen hängt vielfach auch vom Sichtkontakt zur vermeidlichen Lärmquelle ab Es gibt tatsächlich den Fall, dass sich Nachbarn allein durch den Anblick einer Wärmepumpe gestört fühlen, obwohl diese noch gar nicht fertig installiert ist („Sichtschall“). Es ist daher in der Praxis nicht unüblich, den Sichtkontakt der Nachbarn zur Wärmepumpe optisch abzuschirmen. Es ist z. B. möglich, Wärmepumpen in Umbauten aus Lamellen oder in offenen Carports aufzustellen.

Kondensatanfall wird unterschätzt
Eine Wärmepumpe benötigt ein festes Fundament, um im Betrieb die Entstehung von Körperschall zu vermeiden. Dieses Fundament muss tragfähig, frostsicher und waagerecht nach den Regeln der Bautechnik ausgeführt sein. Ein Fundament aus Beton kann entweder als Streifenfundament (30 cm) oder als Bodenplatte (20 cm) ausgeführt werden. Alternativen dazu sind Wandkonsolen aus dem Zubehör der Hersteller.
Oft wird das Thema Kondensat unterschätzt. Bei der Abtauung von Wärmepumpen fallen einige Liter Wasser als Kondensat an, welche sicher abgeleitet werden müssen. Dieses muss über eine Leitung mit geeignetem Gefälle in den frostfreien Bereich abgeführt werden: entweder in eine Kiesschicht, die geeignet ist, mindestens 50 l Wasser pro Tag aufzunehmen, oder über einen Siphon in einen Schmutzwasser- bzw. Regenkanal, alternativ auch in ein Drainagerohr.

Inneneinheit und Pufferspeicher im Gebäude
Die Inneneinheit sollte in der Nähe des Wanddurchbruchs für den Vor- und Rücklauf des primären Wasserkreislaufs an der Wand installiert werden. Es ist sinnvoll, den Pufferspeicher nahe der Inneneinheit aufzustellen und anzuschließen, um die Länge der verbindenden Rohrleitungen möglichst kurz zu halten. Die Einheit sollte aber von vorne ohne Einschränkungen zugänglich sein. Ein separater Technikraum ist nicht erforderlich.

Autor: Tom Krawietz, Teamleiter Entwicklung Wärmepumpen bei Wolf Heiztechnik

Bilder: Wolf Heiztechnik

www.wolf.eu/cha

Aufstellung von Wärmepumpen auf Flachdächern (Garagen)
Ist der Platz zur Aufstellung einer Wärmepumpen-Außeneinheit ebenerdig knapp bemessen, bietet es sich gelegentlich an, das Gerät auf der Garage oder anderen nicht begangenen Flachdächern aufzustellen. Wenn generell ein gesicherter Zugang für Wartung und Service möglich ist, muss geprüft werden, ob die Dachkonstruktion für zusätzliche Lasten (z. B. Gerät-/Schnee-/Windlasten) ausreichend tragfähig ist. Zudem ist wegen der nicht unerheblichen Windlasten eine sichere Befestigung der Außeneinheit vorzusehen.
Auf das Flachdach dürfen außerdem keine Türen oder bodentiefe Fenster führen. Auch Rohrbelüfter, Dachfenster oder Ähnliches sind im Schutzbereich nicht zulässig. Eine gegebenenfalls vorhandene Attika (d.h. Aufmauerung oder sonstige Erhöhung rund um das Flachdach) darf 0,15 m nicht überschreiten. Zu Gebäude und Fenstern ist auch der (bereits beschriebene) Schutzbereich einzuhalten. Das Kondensat-Ablaufrohr DN 50 von der Wärmepumpe in den Siphon muss in jedem Fall gedämmt ausgeführt werden. Zum Schutz der nachfolgenden Abwasserleitungen wird zwischen einer Aufstellung im frostfreien und nicht frostfreien Bereich unterschieden: Im frostfreien Bereich sind keine weiteren Vorkehrungen erforderlich, wogegen im nicht frostfreien Bereich zwingend eine Begleitheizung vom Gerät bis zum Siphon direkt unter der Decke erforderlich ist.
Wird die Kondensatleitung an einen Schmutz-, oder Regenwasserkanal oder Drainagerohr angeschlossen, ist auf ein ausreichendes Gefälle und eine frostsichere Verlegung zu achten. Alternativ kann das Kondensat auch als freier Auslauf gestaltet werden, wenn der aufnehmende Boden (z. B. Kies) ausreichend aufnahmefähig ist.
Alle anderen wasserführenden Leitungen sollten zum einen auf dem kürzesten Weg in das Gebäude geführt werden und müssen zum anderen entsprechend auch sehr gut gedämmt werden.

Anmerkung der Redaktion zur Marktübersicht
Unsere Marktübersicht auf den kommenden Seiten zeigt einen Ausschnitt des am Markt verfügbaren Produktangebots an Luft/Wasser-Wärmepumpen mit dem Kältemittel R290 speziell für den Bereich der Ein- und Zweifamilienhäuser. Das Angebot in diesem Segment wächst aktuell sehr dynamisch.
So haben diverse Hersteller auf der ISH Frankfurt im März R290-Wärmepumpen vorgestellt bzw. angekündigt. Viele Produkte werden aber erst im Laufe dieses Jahres oder im nächsten Jahr erhältlich sein. Wir haben uns deshalb auf die aktuell verfügbaren Produkte beschränkt.

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