Wärmepumpen im ISE-Feldmessprogramm „Wärmepumpen-Effizienz“

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat zusammen mit sieben renommierten Wärmepumpenherstellern von 2006 bis 2010 insgesamt 110 Wärmepumpenanlagen deutschlandweit messtechnisch überwacht.

Schwerpunkt der Untersuchung waren Wärmepumpen von 5 bis 10 kW Wärmeleistung mit den Wärmequellen Außenluft, Erdreich und Grundwasser in neu errichteten Wohngebäuden (Einfamilienhäuser). Ziel war die Analyse der Effizienz verschiedener Anlagenkonzepte bei unterschiedlichen Einsatzbedingungen. Es sollten Erkenntnisse zur Optimierung der Geräte und der Systemtechnik gewonnen werden.

Die Stiebel Eltron Gruppe hat sich mit 16 Wärmepumpen an der Feldmessung beteiligt: sieben Sole/Wasser-Wärmepumpen, acht Luft/Wasser-Wärmepumpen und eine Wasser/Wasser-Wärmepumpe.

Im Folgenden werden Resultate des gesamten Feldtestes vorgestellt und anhand von drei ausgewählten Feldtestanlagen die Ergebnisse und Besonderheiten dieser Anlagenkonstellationen präsentiert. Dabei wurden zwei Sole/Wasser-Wärmepumpenanlagen und eine Luft/Wasser-Wärmepumpenanlage, die mit verschiedenen den Wirkungsgrad steigernden Systemen kombiniert wurden, ausgewählt, um praktikable Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung bei Wärmepumpenanlagen aufzuzeigen.

Gesamtergebnisse Feldmessung „WP-Effizienz“

Bei den umfangreichen messtechnischen Analysen der verschiedenen Wärmepumpenanlagen wurden Temperaturen, Durchfluss- und Wärmemengen sowie der Stromverbrauch der Wärmepumpen und Hilfsantriebe kontinuierlich vermessen und täglich per Datenfernabfrage abgerufen, auf Plausibilität geprüft und ausgewertet.

Um die Effizienz von Wärmepumpen zu beschreiben, werden hauptsächlich zwei Messgrößen verwendet. Die erste, die Leistungszahl, auch COP (Coefficient of Performance) genannt, wird auf dem Prüfstand unter Normbedingungen für einen bestimmten Arbeitspunkt bzw. für eine Reihe typischer Arbeitspunkte ermittelt. Die zweite, die Arbeitszahl (AZ), beschreibt die Effizienz der Wärmepumpenanlage unter realen Bedingungen über eine bestimmte Zeit, zum Beispiel für ein Jahr. Arbeitszahlen und Jahresarbeitszahlen sind aufgrund der unterschiedlichen Betrachtungszeiträume nicht direkt vergleichbar. Im Rahmen der Berechnungsgenauigkeit der Jahresarbeitszahlen und jährlichen Schwankungen des Wetters ist der Vergleich durchaus möglich. Zur Ermittlung der Arbeitszahl wurden die Stromverbrauchsdaten

-der Wärmepumpe (Verdichter und Steuerung),

-der Solepumpe bei den Sole | Wasser-Wärmepumpenanlagen,

-der Ventilatoren bei den Luft | Wasser-Wärmepumpenanlagen und

-der elektrischen Zusatzheizung

berücksichtigt. Die erzeugte Wärme wurde direkt an der Wärmepumpe gemessen. Wärmeverluste des Trinkwasserspeichers und Pufferspeichers wurden in der Berechnung gemäß Norm nicht berücksichtigt.

Die ermittelten Arbeitszahlen aller ausgewerteten Wärmepumpenanlagen wurden entsprechend der Wärmequelle monatlich gemittelt und Phase 1 (Messdatenerfassung ab 7/2007) und Phase 2 (Messdatenerfassung ab 9/2008) vergleichend in den Bildern 2 und 3 dargestellt. Die Anlagen sorgen sowohl für die Bereitstellung der Heizwärme als auch für die Erwärmung des Brauchwassers. Die elektrische Zusatzheizung ist in der Berechnung der Arbeitszahlen berücksichtigt.

Für die 41 erfassten Sole/Wasser-Wärmepumpenanlagen der ersten Phase beträgt die mittlere Arbeitszahl AZ = 3,81 für den Zeitraum zwischen Juli 2007 und Juni 2009 inklusive der elektrischen Zusatzheizung. Für die 15 erfassten Sole/ Wasser-Wärmepumpenanlagen der zweiten Phase beträgt die mittlere Arbeitszahl AZ = 4,09 für den Zeitraum zwischen September 2008 und Juni 2009 inklusive der elektrischen Zusatzheizung. Gründe für die Effizienzsteigerung sind die Berücksichtigung der Erkenntnisse aus der ersten Phase, die Weiterentwicklung von Wärmepumpen sowie eine sorgfältigere Installation der Anlagen.

Für die zehn erfassten Luft/Wasser-Wärmepumpenanlagen der ersten Phase beträgt die mittlere Arbeitszahl AZ = 2,81 für den Zeitraum zwischen Juli 2007 und Juni 2009, inklusive der elektrischen Zusatzheizung. Für die acht erfassten Luft/Wasser-Wärmepumpenanlagen der zweiten Phase beträgt die mittlere Arbeitszahl AZ = 2,98 für den Zeitraum zwischen Oktober 2008 und Juni 2009, inklusive der elektrischen Zusatzheizung. Wie bei den Sole/Wasser-Wärmepumpenanlagen steigt die Arbeitszahl aufgrund von Weiterentwicklungen der Wärmepumpen sowie sorgfältigeren Installationen.

Es gibt lediglich drei Wärmepumpenanlagen, die als Wärmequelle Grundwasser nutzen und für die über eine längere Zeitperiode Messwerte zur Verfügung stehen. Die gebildeten Mittelwerte sind daher weniger repräsentativ als die der Sole/Wasser- und Luft/Wasser-Wärmepumpenanlagen.

Elektrische Zusatzheizung

In den meisten Wärmepumpen ist eine elektrische Zusatzheizung installiert, die je nach Wärmequelle unterschiedliche Funktionen hat:

»Bauaustrocknung, um bei Erdsonden eine überproportionale Auskühlung und damit eine Schädigung der Erdsonde zu verhindern;

»Ergänzungsheizung für Luft | Wasser-Wärmepumpen bei sehr niedrigen Außentemperaturen (< -5 °C);

»Legionellenschaltung für die Warmwasserbereitung sowie

»Notheizung.

Die elektrische Zusatzheizung wurde bei der Berechnung der Arbeitszahlen berücksichtigt. Es ergab sich für alle Sole | Wasser-Wärmepumpenanlagen über den gesamten Messzeitraum eine Arbeitszahl AZ= 3,88.

Im Vergleich dazu liegt die Arbeitszahl ohne Berücksichtigung der elektrischen Zusatzheizung bei AZ = 3,98, also  um 1,27 % höher. Das bedeutet, dass die elektrische Zusatzheizung bei Sole/Wasser-Wärmepumpen nur für die anfängliche Bauaustrocknung und bei kurzfristigen Ausfällen der Wärmepumpen betrieben wurde.

Luft/Wasser-Wärmepumpen werden in der Regel monoenergetisch ausgelegt, was bedeutet, dass ab einer festgelegten Außentemperatur – der so genannten Bivalenztemperatur bzw. dem Bivalenzpunkt – die elektrische Zusatzheizung die Wärmepumpe unterstützt. Dies hat zur Folge, dass – je nach Verlauf der Außentemperaturen in den Wintermonaten der Betrachtungszeiträume – der Anteil der elektrischen Zusatzheizung variiert. Vom Deutschen Wetterdienst werden zu den Wintern im Untersuchungszeitraum folgende Angaben gemacht:

Winter 2007/2008

Der Winter 2007/08 war in Deutschland ausgesprochen mild. Von Mitte Dezember bis Anfang Januar dominierte noch die Kälte in Deutschland. Danach verlief der Winter sehr mild und war mit einer durchschnittlichen Temperatur von 2,9 °C der sechstwärmste Winter seit 1901. Er lag um 2,7 K über dem vieljährigen Klimawert von 0,2 °C.

Winter 2008/2009

Nach zuletzt zwei milden Wintern in Folge machte der Winter 2008/2009 seinem Namen wieder alle Ehre, zeitweise mit strengem Frost und gebietsweise auch mit viel Schnee. Insgesamt lag die Durchschnittstemperatur der drei Monate, gemittelt für ganz Deutschland, bei -0,3 °C und damit um rund 0,5 K unter dem vieljährigen Klimamittelwert von 0,2 °C.

Winter 2009/2010

Der Winter 2009/2010 verlief kalt, sehr sonnenscheinarm und vor allem sehr schneereich. Mit -1,3 °C lag die Durchschnittstemperatur um 1,5 K unter dem Klimawert. Damit landete er in der Reihenfolge der kältesten Winter seit 1901 etwa auf dem 20. Platz. Erstmals seit 1995/1996 fielen alle Wintermonate – also Dezember, Januar und Februar – zu kalt aus.

Da die zwei Winter 2008/2009 und 2009/2010 kalt waren, ist bei den Luft/Wasser-Wärmepumpenanlagen der Einfluss der elektrischen Zusatzheizung erwartungsgemäß größer.

Die Arbeitszahl betrug bei den Luft/Wasser-Wärmepumpenanlagen mit Berücksichtigung der elektrischen Zusatzheizung durchschnittlich AZ=2,89. Im Vergleich dazu liegt die Arbeitszahl ohne Berücksichtigung der elektrischen Zusatzheizung bei AZ = 2,95 und damit um 3 % höher.

In Bild 4 wurden die Außentemperatur für den Raum Baden-Württemberg und das langjährige Mittel für Deutschland für den Messzeitraum gegenübergestellt. Unter den Kurven des Temperaturverlaufs zeigt das Tortendiagrammform, wie sich die Anteile Verdichterarbeit, Heizstabarbeit und Ventilatorarbeit in den jeweiligen Jahren für die Luft/Wasser-Wärmepumpenanlagen aufgeteilt haben. Im Winter 2007/2008 ist anhand des geringen Anteils der elektrischen Zusatzheizung von 1 bis 2 % der Einfluss des milden Temperaturverlaufs erkennbar. In den kalten Wintern 2008/2009 und 2009/2010 ist der Anteil der elektrischen Zusatzheizung entsprechend höher. Eine deutliche Korrelation mit der Außentemperatur ist zu erkennen.

Arbeitszahlen aller Anlagen

Die Arbeitszahlen in aufsteigender Reihenfolge, jeweils sortiert nach den Wärmepumpentypen Sole/Wasser, Luft/Wasser und Wasser/Wasser, sind den Bildern 5, 6 und 7 zu entnehmen.

Die Streuung der Arbeitszahlen hat verschiedene Ursachen: Es wurden unterschiedlich effiziente Wärmepumpen installiert und ungleiche Wärmequellen (Erdwärmesonden, Erdreichkollektoren, Energiekörbe) genutzt. Aber auch der Einfluss der Hilfsantriebe, z.B. die Ausführung der Umwälzpumpen als Standardpumpe oder als Hocheffizienzpumpe, ist von Bedeutung.

Darüber hinaus spielt das gesamte Anlagenkonzept eine Rolle. So ist im Feldtest zum Beispiel eine wasserbetriebene Erdsondenanlage installiert. Damit der Wärmeträger Wasser nicht gefriert, ist eine Überdimensionierung der Erdsonde erforderlich. So werden hohe Quellentemperaturen erreicht, was auch zu optimalen Arbeitszahlen führt – aber nicht immer einer typischen Standardanlage entspricht.

Teilweise wurden effizienzsteigernde Systeme eingebracht, die sehr gute Ergebnisse erzielen, wovon zwei nachfolgend aufgezeigt werden. Einen starken Einfluss auf die Arbeitszahl haben zusätzlich das Nutzerverhalten (z.B. Anteil Warmwasser) und die Anlagendimensionierung.

Einzelauswertungen

1) Sole/Wasser-Wärmepumpe mit Solarunterstützung und Durchlaufspeicher

Der Betreiber hat gemäß Bild 8 eine Sole/Wasser-Wärmepumpe (1) mit einer thermischen Solaranlage (3) und einem 1000 l Durchlaufspeicher (2) installiert.

Mit den Durchlaufspeichern „SBS W SOL/TBS W SOL“ lassen sich verschiedene Wärmeerzeuger hydraulisch entkoppeln. In der vorliegenden Anlage sind Wärmepumpe und Solaranlage für die Trinkwarmwasserbereitung und Heizungsunterstützung kombiniert. Der Speicher erfüllt drei Funktionen: Er ist gleichzeitig Pufferspeicher, Trinkwasserspeicher und Solarspeicher.

Der Solareintrag erfolgt über einen Ovalrohr-Wärmeübertrager (a), der am tiefsten Punkt des Speichers angeordnet ist. Dadurch wird ein hoher Solaranteil sichergestellt und es ergibt sich eine optimale Nutzung der solarthermischen Energie mit bestmöglicher Temperaturschichtung.

Wenn der vorhandene Solareintrag nicht ausreicht, z. B. tageszeitbedingt (Nacht) oder bei Warmwasserspitzenentnahmen, wird durch den Temperaturfühler (c) eine Wärmeanforderung an die Wärmepumpe ausgelöst und die benötigte Wärmemenge durch die Wärmepumpe, bis zum Erreichen der Soll-Temperatur, zur Verfügung gestellt.

Je nach Art der Wärmeanforderung – Raumheizung oder Warmwasserbereitung – erfolgt die Speicherbeladung in der höheren (oben) oder niederen (mittig) Temperaturzone mittels von Stiebel Eltron patentierter Einströmvorrichtung „Protemp Flow“. Die Speicherbeladung erfolgt durch Ansteuern des Umschaltventils (5).

Die Warmwasserbereitung erfolgt im Durchflussbetrieb über einen Edelstahl-Wellrohr Wärmeübertrager (b).

Sechs Fühlerhülsen am Speicherbehälter ermöglichen eine variable Positionierung unterschiedlicher Fühler für die Regelung der Wärmepumpe. Dadurch lässt sich z. B. das Verhältnis von Solaranteil zu Wärmepumpenanteil verschieben, so dass eine größere vorgehaltene Warmwasser-Mischwassermenge zur Verfügung steht.

Über einen zusätzlichen Wärmeübertrager (4) in der Wärmepumpe erfolgt im Sommer eine Temperierung des Gebäudes. Hierbei wird die Wärme des Raums durch die Fußbodenheizung (II) über den Wärmeübertrager (4) an die Wärmequelle (I) abgegeben. Dafür ist ein geringer Elektroenergieeinsatz als Umwälzpumpenstrom erforderlich, der in diesem Fall rund fünf Mal kleiner ist als der von konventionellen Klimaanlagen.

Arbeitszahl

Die Anlage erzielte in der Gesamtbilanz über 21 Monate eine Arbeitszahl von 5,64.

Dies ist auf die ohnehin hohe Arbeitszahl der Wärmepumpe von 4,41 und darüber hinaus die Kombination mit der Solaranlage zurückzuführen, die einen Anteil von ca. 20 % an der Gesamtwärmeerzeugung übernimmt. Durch die großzügig bemessene Solaranlage (Kollektorfläche 14,46 m²), den günstigen Standort des Hauses und die nahezu optimale Ausrichtung der Solaranlage kann die Warmwasserbereitung zu ca. 75 % über die Solaranlage erfolgen. Die Wärmepumpe ist nur mit ca. 25 % an der Warmwasserbereitung beteiligt und erzielt aufgrund des niedrigen Temperaturniveaus von 35 °C für die Fußbodenheizung gute Arbeitszahlen (Tabelle 1).

Zwischenfazit

Die Sole/Wasser-Wärmepumpenanlage erzielt eine Arbeitszahl von 5,64 durch die Kombination einer effizienten Wärmepumpe mit einer thermischer Solaranlage, einem Durchlaufspeicher und einer angepassten Regelung. Durch die Solaranlage lässt sich die Effizienz um ca. 38 % steigern. Der Durchlaufspeicher SBS/TBS bietet mit 1000 l hohe Speichermöglichkeiten für Solarerträge und weist seine Eignung als Dreifachlösung für Trinkwarmwasserbereitung, als Heizungs-Pufferspeicher und als Solarspeicher nach.

2) Sole/Wasser-Wärmepumpe mit Abluftmodul

Der Betreiber hat eine Kompakt-Sole/Wasser-Wärmepumpe (1) mit einem Abluftmodul (2) gemäß Bild 11 als Lüftungssystem installiert. Bei der Sole/Wasser-Wärmepumpe handelt es sich um ein Gerät mit integriertem Trinkwarmwasserspeicher.

Der DC-Ventilator (Gleichstrom-Ventilator) des Abluftmoduls (2) entzieht Luft aus den geruchs- und feuchtebelasteten Räumen wie Bad, WC und Küche der Wohnung. Der Abluftstrom wird über einen Wärmeübertrager geleitet, der vom Solerücklauf der Wärmepumpe durchflossen wird. Dabei wird ein Großteil der in der Abluft enthaltenen Wärme auf die Sole übertragen und dem Solevorlauf zugeführt. Frische Außenluft wird den Wohn- und Schlafräumen über Außenwandventile zugeführt.

Energie im Erdreich

Die dem Erdreich entnommene Energie in dem Zeitraum 7/2007 bis 7/2010 beträgt 36.859 kWh. Die Energiemenge, die das Abluftmodul der Sole zugeführt hat, beträgt im gleichenZeitraum 3.338 kWh. Das bedeutet, dass rund 10 % der Wärmequellenenergie zusätzlich aus der Abluft gewonnen werden konnten, was die mittlere Wärmequellentemperatur erhöht hat. Die Regelung des Abluftmoduls ist so programmiert, dass mit fallender Soletemperatur mehr Abluftenergie zurückgewonnen werden kann. Damit wird sichergestellt, dass der elektrische Energiebedarf der Soleumwälzpumpe möglichst klein ist. Deutlich wird die Auswirkung dieser Funktion bei der Gegenüberstellung der Sole-Vorlauftemperaturen zweier vergleichbarer Sonden mit ca. 50 W/m Entzugsleistung wie in Bild 12 dargestellt. Die Wärmequellentemperatur der Anlage mit Abluft-Wärmerückgewinnung liegt insbesondere in den Wintermonaten mit hohen Betriebsstunden und niedrigen Quellentemperaturen um ca. 2 K höher als die der Anlage ohne Wärmerückgewinnung. Bei höheren Quellentemperaturen arbeiten Wärmepumpen je 1 K um ca. 2 % effizienter und erbringen mehr Heizleistung.

Die Anlage mit Wärmerückgewinnung weist im Mittelwert eine minimale Wärmequellentemperatur von 3,1 °C (absoluter Minimalwert 2,1 °C) auf, die rechnerisch nach VDI 4650 zu einer Jahresarbeitszahl-Verbesserung von 0,1 Arbeitszahlpunkten führt (Tabelle 2). Die Anlage ohne Wärmerückgewinnung hatte im Vergleich dazu im Mittelwert eine minimale Wärmequellentemperatur von 0,7 °C (absoluter Minimalwert 0,4 °C).

Zwischenfazit

Mit dem Abluftmodul kann die Quellentemperatur im Winter mit dem Zusatznutzen Lüften erhöht werden. Die Wärmerückgewinnungsenergie aus der Abluft lag bei 10 % der Quellenentzugsenergie der installierten Anlage.

3) Luft/Wasser-Wärmepumpe mit Abluft-Wärmepumpe

Der Betreiber hat eine Luft/Wasser-Wärmepumpe (1) mit 200 l Pufferspeicher (3) in Kombination mit einer Abluft-Wärmepumpe zur Warmwasserbereitung (2) installiert. Bei der Luft/Wasser-Wärmepumpe handelt es sich um eine Variante, die durch Umkehrung des Kältekreislaufes im Sommer auch zum Kühlen des Wohnhauses genutzt werden kann.

Die Abluft-Wärmepumpe „LWA 252/TVD 250“ (2) dient zur Be- und Entlüftung von Räumen und zur zentralen Warmwasserversorgung. Das Kompaktgerät beinhaltet eine Luft | Wasser- Wärmepumpe und einen 300 l-Trinkwarmwasserspeicher.

Der DC-Ventilator der Abluftwärmepumpe(2) entzieht Luft aus den geruchs- und feuchtebelasteten Räumen wie Bad, WC und Küche der Wohnung. Der Luftstrom wird über den Wärmeübertrager der Wärmepumpe geleitet,  die enthaltene Abwärme entzogen. Ein zweiter Wärmeübertrager (Kondensator) überträgt mittels Kältekreislauf die Wärme auf das Trinkwasser, das so auf bis zu 60 °C erwärmt werden kann. Die abgekühlte Abluft wird als Fortluft nach außen abgeführt. Frische Außenluft wird den Wohn- und Schlafräumen über Außenwandventile wieder zugeführt.

Die Differenz zwischen berechneter und gemessener Jahresarbeitszahl für die Luft/Wasser-Wärmepumpenanlage (Tabelle 3), die hier nur im Heizbetrieb läuft, resultiert zum Teil aus den zwei kalten Wintern 2008/2009 und 2009/2010. Die sehr niedrigen Außentemperaturen führen zu einem verhältnismäßig hohen Anteil der elektrischen Zusatzheizung. Wie in Bild 14 zu erkennen ist, betrug der Anteil der elektrischen Zusatzheizung in dergesamten Laufzeit der Luft/Wasser-Wärmepumpenanlage über 22 Monate 3,7 %.

Bild 15 stellt die mittleren täglichen Außentemperaturen und den erforderlichen elektrischen Verbrauch von Verdichter und Zusatzheizung für den Januar 2009 dar. Erkennbar ist, dass nur bei niedrigen Außentemperaturen der Energieanteil der elektrischen Zusatzheizung hoch ist. Die mittlere Außentemperatur schwankte zwischen -7,6 °C und 5,5 °C, wobei der tiefste Absolutwert bei -10 °C lag. Der Bivalenzpunkt der Luft/Wasser-Wärmepumpenanlage ist auf -5 °C eingestellt. Bei Unterschreitung des Bivalenzpunktes wird die elektrische Zusatzheizung freigegeben und bei Bedarf hinzu geschaltet.

Die Differenz zwischen berechneter und gemessener Arbeitszahl für die Abluft-Wärmepumpe (Tabelle 3) resultiert zum Teil aus dem geringen Warmwasserverbrauch. Der Warmwasserverbrauch betrug lediglich 90 l pro Tag und entspricht damit knapp einem Drittel des Normverbrauchs nach EN 255-3, für die die Arbeitszahl inklusive Wärmeverluste des Speichers berechnet wurde. Durch den geringen Verbrauch haben die Speicherverluste einen überproportional negativen Einfluss auf die Arbeitszahl.

Zwischenfazit

Gemessene und berechnete Arbeitszahlen weichen um 6 % ab, wobei bei der Luft/Wasser-Wärmepumpenanlage wegen der  kalten Winter und bei der Abluft-Wärmepumpe wegen des niedrigen Warmwasserverbrauchs die niedrigeren Jahresarbeitszahlen nachvollziehbar sind. Positiv wirkt sich die separate Warmwasserbereitung durch die Abluft-Wärmepumpe bei gleichzeitiger Komfortverbesserung durch die kontrollierte Belüftung des Gebäudes aus.

Fazit

Das dreijährige Messprogramm „WP-Effizienz“ für Wärmepumpen, durchgeführt vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE mit sieben deutschen Wärmepumpenherstellern und zwei Energieversorgungsunternehmen, zeigt deutlich, dass Wärmepumpen technisch ausgereift sind und mit den geforderten Effizienzen arbeiten. Ein so auch erwarteter, aber mit den Ergebnissen des Tests noch einmal untermauerter Fakt: Eine sorgfältige Installation ergibt gute Werte.

Der Vergleich der im Test erreichten Jahresarbeitszahlen mit denen, die für die Anlagen nach der maßgeblichen Richtlinie VDI 4650 errechnet wurden, zeigt eine weitestgehende Übereinstimmung. Abweichungen der Messwerte zur Berechnung nach VDI 4650 von kleinen und mittleren Grundwasseranlagen bis 20 kW wurden bereits in 2008 entsprechend der Feldmessung berücksichtigt und die VDI-Richtlinie angepasst. Insbesondere anhand der Messergebnisse der Stiebel Eltron Wasser | Wasser-Wärmepumpenanlage (Anlage 30) wurde die Systematik der Energieaufnahme von Brunnenpumpen in der VDI 4650-Berechnung angepasst und validiert.

Die Stiebel Eltron-Gruppe war mit 16 Anlagen an dem Messprogramm „WP-Effizienz“ mit den drei Wärmequellenvarianten (Luft, Erdreich und Grundwasser) beteiligt, wovon drei Anlagensysteme – eine Anlage mit Solareinbindung und zwei Anlagen mit der Kombination Wärmepumpen plus Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung – genauer analysiert wurden. Die drei vorgestellten Anlagen zeigen

»eine Effizienzsteigerung um bis zu 20 % bei der Kombination Wärmepumpe und Solaranlage;

»eine Effizienzsteigerung um 2 bis 5 % bei der Kombination von Sole/Wasser-Wärmepumpe und Abluftmodul mit Wärmerückgewinnung ins Erdreich sowie

»eine Effizienzsteigerung um bis zu 3 % durch Warmwasserbereitung mit Abluft-Wärmepumpe.

Unabhängig von gegebenenfalls zusätzlichen Maßnahmen gewinnen alle vorgestellten Wärmepumpenanlagen regenerative Energie, weisen eine positive Primärenergiebilanz auf und liegen deutlich unter den Primärenergieverbräuchen von fossilen Heizsystemen. Die analysierten Anlagensysteme weisen bei einem derzeitigen Primärenergiefaktor der Stromerzeugung von 2,6 folgende Anteile erneuerbarer Energien auf:

»41 % mit einer Sole/Wasser-Wärmepumpe;

»42,48 % mit einer Sole/Wasser-Wärmepumpe Kombination mit Abluftanlage zur Solevorerwärmung;

»53,9 % mit einer Sole/Wasser-Wärmepumpe in Kombination einer Solaranlage zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung;

»18 % mit einer Luft/Wasser-Wärmepumpe und

»23,3 % mit einer Luft/Wasser-Wärmepumpe in Kombination mit Abluft-Warmwasserwärmepumpe.

Steigende Anteile erneuerbarer Energien im Strommix durch Photovoltaik, Windenergie und Biomasseverstromung werden diese ökologischen Vorteile der bestehenden und neuen Wärmepumpenanlagen weiter verbessern.

Aufgrund der positiven Erfahrungen im Messprogramm „WP-Effizienz“ und der gewonnen Erkenntnisse für die Anlagenplanung und zukünftige Entwicklungen werden weitere Wärmepumpenanlagen in einem Anschlussprojekt „WP-Monitor“ beobachtet.