Wärmepumpe dimensionieren

Was dimensioniert wird

Die Leistung einer Wärmepumpe ergibt sich nicht aus der Heizlast allein. Drei Anteile kommen zusammen, und nur der erste steht in der Heizlastberechnung:

Raumheizlast nach DIN/TS 12831, raumweise gerechnet.
Trinkwassererwärmung – nach Personenzahl und täglichem Warmwasserbedarf.
Zuschlag für Sperrzeiten des Netzbetreibers.

Reihenfolge beachten Erst die Heizlast, dann die Heizflächen prüfen, dann das Gerät wählen. Wer mit dem Gerät anfängt, rechnet rückwärts auf ein Ergebnis zu, das er vorher festgelegt hat.

Die Nennleistung sagt fast nichts

„8 kW" auf dem Typenschild klingt nach einer Zahl, mit der sich planen lässt. Sie gilt aber nur für einen genormten Prüfpunkt – meist A7/W35, also 7 °C Außentemperatur und 35 °C Vorlauf. Genau dann, wenn das Gebäude am meisten braucht, liefert das Gerät weniger.

Nicht das Typenschild entscheidet, sondern der Betriebspunkt Die verfügbare Leistung verändert sich mit Außen- und Vorlauftemperatur. Vergleichbar wird sie erst, wenn man das Leistungskennfeld des konkreten Geräts der Bedarfskurve des konkreten Gebäudes gegenüberstellt.

Deshalb führt der Vergleich einzelner Nennleistungen regelmäßig in die Irre. Zwei Geräte mit derselben Angabe auf dem Papier können im selben Haus völlig unterschiedlich dastehen – je nachdem, wie ihr Kennfeld bei −10 °C und 50 °C Vorlauf aussieht und wie weit sie herunterregeln können.

Sperrzeiten gehören vor die Auslegung

Netzbetreiber dürfen Wärmepumpen zeitweise abschalten oder in der Leistung begrenzen. Üblich sind drei Sperren von je zwei Stunden innerhalb von 24 Stunden. Die fehlende Energie muss die Anlage in den verbleibenden Stunden zusätzlich liefern.

f_Sperre = 24 / (24 − Sperrstunden) Bei 3 × 2 Stunden: 24 / 18 = 1,33 – die Anlage braucht ein Drittel mehr Leistung

Seit § 14a EnWG tritt an die Stelle der harten Abschaltung häufig eine Leistungsbegrenzung auf 4,2 kW. Dann steht eine reduzierte statt gar keiner Leistung zur Verfügung und der Zuschlag fällt kleiner aus. Welche Regelung gilt, sagt der zuständige Netzbetreiber – und das gehört geklärt, bevor gerechnet wird, nicht danach.

Unsere Empfehlung: monoenergetisch planen

Der Bivalenzpunkt ist die Außentemperatur, unterhalb derer ein zweiter Wärmeerzeuger einspringt. Vier Betriebsweisen sind gebräuchlich:

Betriebsweise	Zweiter Erzeuger	Bivalenzpunkt
Monovalent – Wärmepumpe allein	keiner	—
Monoenergetisch – mit Heizstab	Elektroheizstab	−3 bis −7 °C
Bivalent parallel	Kessel, läuft mit	0 bis −5 °C
Bivalent alternativ	Kessel übernimmt ganz	0 bis −3 °C

Für den Normalfall im Bestand sprechen wir uns für monoenergetisch aus Ein Bivalenzpunkt bei −5 °C bedeutet in weiten Teilen Deutschlands, dass der Heizstab weniger als drei Prozent der Jahresarbeit übernimmt. Dafür darf die Wärmepumpe spürbar kleiner ausfallen – und läuft das ganze Jahr über in einem besseren Arbeitsbereich.

Monovalent auszulegen heißt, das Gerät auf die wenigen kältesten Stunden des Jahres zu dimensionieren. Den Preis dafür zahlt man an allen übrigen Tagen in Form von Takten.

Zu groß ist schlimmer als zu klein

Eine unterdimensionierte Wärmepumpe wird an kalten Tagen vom Heizstab unterstützt. Das kostet Strom, aber nur an wenigen Tagen. Eine überdimensionierte arbeitet das ganze Jahr schlecht.

Der Grund ist das Takten. Im Frühjahr braucht das Gebäude vielleicht 2 kW. Ein Gerät, das minimal 5 kW abgeben kann, bringt die Wärme schnell ein, schaltet ab, kühlt aus, startet wieder. Jeder Start kostet Energie, und die Verdichterlager danken es nicht.

Richtwerte für den Betrieb Mehr als drei Starts pro Stunde sind zu viel. Jeder Zyklus sollte mindestens zehn Minuten laufen. Über ein Jahr gelten mehr als etwa 6.000 Starts als Zeichen einer falschen Auslegung oder Einstellung.

Entscheidend ist deshalb nicht die Maximalleistung, sondern die Mindestleistung – wie weit das Gerät herunterregeln kann. Ein gut modulierendes Gerät mit 8 kW kann besser passen als ein schlecht modulierendes mit 6 kW. Diese Zahl steht im Datenblatt, wird aber selten genannt.

Nach der Montage: drei Stellschrauben

Heizkurve

Sie bestimmt, welche Vorlauftemperatur bei welcher Außentemperatur gefahren wird. Zu steil eingestellt läuft die Anlage dauerhaft zu heiß – jedes Kelvin zu viel kostet rund 2,5 Prozent Jahresarbeitszahl. Schrittweise absenken, bis der ungünstigste Raum gerade noch warm wird, nach jeder Änderung ein bis zwei Tage warten.

Nachtabsenkung

Was beim Gaskessel sinnvoll war, ist bei der Wärmepumpe meist kontraproduktiv. Das Gebäude kühlt aus und muss morgens mit erhöhter Vorlauftemperatur wieder aufgeheizt werden – genau dann, wenn es draußen am kältesten ist und die Anlage am schlechtesten arbeitet.

Volumenstrom und Spreizung

Die Spreizung zwischen Vor- und Rücklauf sollte im Auslegungsfall bei etwa 5 bis 8 Kelvin liegen. Ist sie deutlich größer, fließt zu wenig Wasser und die Vorlauftemperatur muss steigen. Eingestellt wird das über den hydraulischen Abgleich.

Spreizung und Volumenstrom nachrechnen Was ein Heizkörper bei abweichender Vorlauftemperatur leistet und welcher Volumenstrom dafür nötig ist.

Heizkörperrechner

Herstellerneutral zusammengestellt von der Redaktion SHK INFO. Angaben nach bestem Wissen, ersetzen aber keine Planung im Einzelfall. Verbindlich ist immer die Berechnung für das konkrete Gebäude.