Wärmepumpen - Was ist besser die Gesamtkosten betrachtend: Luft-Wasser Pumpe oder Luft-Luft Pumpe?

Oh je.. -über die "richtige" Evaluierung & Dimensionierung von Wärmepumpen könnte man alleine eine Doktorarbeit schreiben.

Fangen wir gleich mal mit der Ernüchterung an: "Altbau" heißt "hohe Vorlauftemperatur" heißt "Wärmepumpe nicht geeignet"!

Warum? Die Effizienz einer Wärmepumpe wird durch ihren Wirkungsgrad beschrieben. Nun muss sie ja aus vergleichsweiser "kalter" Luft / "kaltem" Wasser noch Energie herausziehen, um Dein Heizwasser aufzuwärmen. Je höher diese Zieltemperatur aber ist, desto ineffizienter wird das Verfahren. Wärmepumpen empfehlen sich daher eigentlich nur für Gebäude mit Fußbodenheizung, bei denen man mit einer Vorlauftemperatur von 28..35°C arbeiten kann. Altbauten mit klassischen Heizkörpern sind da eher im Bereich 60..70°C unterwegs.

Und das hat massive Verschlechterungen des Wirkungsgrads zur Folge.

Für den Wirkungsgrad einer WP gibt es zwei Angaben: Eine Art theoretischen Wert (=den sog. COP) und einen realen Wert (=die sog. JAZ):

•   COP („Coefficient of Performance“): Das ist das Verhältnis von erzeugter Heizenergie zu dazu benötigter elektrischer Energie für ein einziges bestimmtes Paar an Aussen- und Innentemperaturen. Ein COP von 3.0 für eine (Luft-Wasser-)Wärmepumpe bei „A2W35“ besagt z.B., dass zur Erzeugung von 3kWh Heizenergie 1kWh elektrische Energie benötigt wird –wenn die Aussentemperatur der Luft ("A" wie "air") 2°C beträgt und die Vorlauftemperatur der Heizung ("W" wie "water") 35°C betragen soll. Da die Aussentemperatur der Luft während der Heizperiode aber nie konstant 2°C beträgt, ist das eben ein sehr theoretischer Wert!

•   JAZ („Jahresarbeitszahl“): Das ist sozusagen der (wichtigere!) Mittelwert des COP über eine ganze Heizperiode in unseren Breitengraden. Und wie bei den Verbrauchsangaben bei Automobilen gilt auch hier: Diese realen JAZ-Werte sind ca. 25% schlechter als die seitens Hersteller offiziell ausgewiesenen COP-Werte.

Also: Eine WP mit einer COP von 3.0 bei A2W35 bedeutet, dass Du im Idealfall bereits ca. 1/3.0 = 33% Deiner Heizleistung elektrisch aufbringen musst (den Rest schenkt Dir ja Mutter Natur). Real liegt der Wert aber wie gesagt ~25% schlechter, d.h.: bei 3.0*75%=2,25 -> 1/2.25 = 44% Deiner Heizleistung musst Du elektrisch aufbringen.

Jetzt nimmst Du Deine Heizölrechnung her und schaust nach, wieviel Heizöl Du pro Jahr typischerweise brauchst. 1l Heizöl hat einen Energiegehalt von ca. 10kWh. Wenn Du jetzt noch den Preis für 1kWh Strom weißt, kannst Du dann mal ausrechnen, wie teuer Dich der Betriebsstrom für Deine WP käme. -Wohlgemerkt unter der Annahme, dass der o.g. Leistungspunkt "Außenluft 2°C, Vorlauftemperatur 35°C" (A2W35) überhaupt passen würde.

Aber im Altbau passt der ja nicht: Dazu schaust Du im Datenblatt Deiner Heizölheizung nach, mit welcher Vorlauftemperatur Deine aktuelle Heizung wirklich läuft. Sagen wir mal 65°C. Es ist dieser Wert, für den Du jetzt o.g. Rechnung nochmal machen müsstest (=also z.B. den COP für "A2W65"): Den musst Du aber bei dem Hersteller der potentiellen WP erfragen gehen. Nehmen wir mal an, er wäre jetzt nicht mehr 3.0 sondern nur noch 2.0: Dann wäre die Rechnung also: 2.0*75% = 1.5 -> 1/1.5 = 2/3 Deiner Heizleistung müsstest Du dann schon elektrisch erzeugen. Und da DE aufgrund der vollkommen verkorksten Energiepolitik von Frau Merkel den teuersten Strom der Welt hat, wird sich das für Deinen Altbau mit voraussichtlich 99,99% Wahrscheinlichkeit niemals rentieren.

Aber mal davon abgesehen:

• Eine Erdsonden-Wasser-Wärmepumpe (auch „Sole-Wasser-Wärmepumpe“ genannt) entnimmt dem Erdreich die Energie, um damit zu heizen. Dazu braucht es eine genügend grosse Kontaktfläche einer im Boden verlegten Leitung, um den Wärmeaustausch zu gewährleisten. Das kann entweder dadurch geschehen, dass man vertikale Bohrungen setzt (ca. 50m pro kW benötigte Heizleistung). Oder (seltener), in dem man horizontal unterirdische Leitungen unterhalb der Frostgrenze verlegt (ca. das 1.5fache der zu beheizenden Fläche); eine solcherart genutzte Fläche darf aber nicht verbaut sein, was diese Flächenvariante somit in den meisten Fällen schon mal ausscheiden lässt. Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad von Erdsonden-Pumpen ist mit einer JAZ von ~3.9 (üblicherweise für Arbeitspunkt B0W35 angegeben) recht gut.
• Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe entnimmt der Umgebungsluft die Energie, um damit zu heizen. Nun schwankt die Lufttemperatur über das Jahr und ist leider ausgerechnet dann am geringsten, wenn man am stärksten heizen muss. Dies bedeutet zwei Dinge: a) Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad von Luft-Wärmepumpen ist mit einer JAZ von ~2.9 (typisch für A2W35) geringer. Zum einen, weil man kalter Winterluft nun mal weniger Wärmeenergie entnehmen kann; zum anderen, weil Luft schon prinzipbedingt weniger Energie speichern kann als z.B. Erde oder Wasser. b) Auslegung: Wichtig für die richtige Dimensionierung ist also, dass die Wärmepumpe stattdessen an ihrem unteren Auslegungspunkt immer noch jene 100% Heizleistung für das Gebäude erbringt!

Dann wären da noch die Installationskosten: Logischerweise sind die aufgrund der erforderlichen Tiefenbohrungen bei Erdsonden-Wasser-Wärmepumpen sehr viel höher als bei Luft-Wasser-WPs: Das ist schnell mal doppelt so teuer.

Umgekehrt halten Erdsonden-Wasser-WPs aber so ~30 Jahre durch, während Luft-Wasser-WPs schon nach ~20 Jahren ersetzt werden müssen.

Da muss man also schon sehr genau rechnen, ob/wann der bessere Wirkungsgrad einer Erdsonden-Wasser-WP ihre höheren Investitionskosten armortisiert; ich kam in einer Beispielrechnung für unsere Liegeschaft z.B. auf einen Zeitraum von 18 Jahren (aber das ist wie gesagt sehr individuell).

Fazit: Ohne Vollkostenrechnung über mehrere Jahrzehnte Betriebszeit kann man schlecht eine "faire" Aussage treffen. Aber wie eingangs erwähnt dürften WP für einen Altbau eh keine Lösung sein -und immerhin das kannst Du mit o.g. Faustformelrechnungen relativ schnell überprüfen.

In diesem Falle sollte zunächst die Heizlast des Gebäudes geprüft werden (raumweise) um überhaupt eine Aussage zum richtigen Wärmeerzeuger treffen zu können.