Bestandsgebäude wurden und werden verstärkt mit Wärmepumpen ausgestattet, da beschreibe ich nichts Neues. Diese Pumpen werden mit allerlei digitalen Features ausgestattet. Die Premiumhersteller bieten verlängerte Garantiezeiten an, wenn der Wärmepumpenkunde sein neues Gerät online schaltet. Der Schritt dahin, dass der Kunde sein neues Pümpchen auch persönlich auf einer schlanken App mittels eigenen Smartphones überwacht, liegt dann nahe. Und das führte zu dem Trend, dass immer mehr Menschen das Heizverhalten eines Wärmeerzeugers überprüfen. Das neue Aggregat, das für mehr als 30.000 Euro im dunklen Heizungskeller versteckt wird, erfährt dadurch eine gewisse Wertschätzung, aber auch kritische Beobachtung.
Wenn in diesem Zusammenhang unbefriedigende Ergebnisse erzielt werden, ruft das nicht selten einen Sachverständigen wie mich auf den Plan. Noch nie in meiner Laufbahn habe ich dagegen den Auftrag bekommen, eine besonders effiziente Pumpe hervorzuheben, um dem Heizungsbauer die goldene Wärmepumpe am Bande als Anerkennung zu überreichen. Immer waren es Wärmepumpen mit mäßiger oder geringer Effizienz. Sehr leicht belegt werden konnte der Anfangsverdacht durch Screenshots der soeben genannten Smartphone-Apps. Sie merken, dahinter steckt Zündstoff. Der Wärmepumpenkunde hat auf sehr einfache Weise eine digitale Keule in die linke Hand bekommen.
Erste Schritte bei offensichtlichen Auffälligkeiten
Wenn sich eine Privatperson an mich wendet und mir überzeugend darlegt, dass eine nagelneue Wärmepumpe nach einem Jahr Betriebszeit eine JAZ von 2,6 aufweist, ist das Grund genug für mich, zumindest tätig zu werden. Im Anschluss an ein erstes orientierendes Gespräch mit dem enttäuschten Wärmepumpenbesitzer erfrage ich die Grundlagen der Auslegung. Auf welcher Basis wurde also die Leistung der Wärmepumpe festgelegt und mittels welcher Daten erfolgte der hydraulische Abgleich?
Wenn ich nach diesen Dokumenten frage, meine ich damit konkret, nach welcher Methode eine Heizlast die Dimensionierung der Wärmepumpe beeinflusst hat. Ein weiterer Teil der Frage bezieht sich auf das Verfahren, wie die Bestimmung der Volumenströme für die jeweiligen Heizflächen erfolgte und welche konkreten Einstellwerte zugrunde liegen.
Märchen und Mythen
Mit einer solchen Nachfrage habe ich schon mehrfach, ohne es zu ahnen, das Tor in eine SHK-Märchenwelt aufgestoßen. Ich werde mich aber nicht lustig machen über die Versuche einiger SHK-Betriebe, den technischen Hintergrund dann doch noch zu erschaffen. Nur so viel: Die Heizlast wurde, wenn überhaupt, durch das Erfragen des letzten Brennstoffverbrauchs erdacht. Der hydraulische Abgleich soll aus kleinen geheimnisvollen Zettelchen mit Kennwerten von Heizkörpern und Ventilen herauslesbar sein. Zusammen ergibt sich dann oft ein Bild von einem verzweifelten SHK-Betrieb, der seinen guten Ruf vor Ort retten möchte.
Tatsächlich konnte ich oft erkennen, dass handwerklich gute Arbeit geliefert wurde. Es waren also sehr oft gute Monteure unterwegs, die in bester Handwerkskunst ansehnliche Anlagen gebaut hatten. Wenn aber die technischen Daten der montierten Anlage nicht zu dem Wohnhaus passen, hilft auch ein Schönheitspreis für die Montage nix. Schlecht ausgewählte Wärmepumpen werden in den zu erwartenden 20 Betriebsjahren wenig Freude bereiten, wenn sie diese 20 Jahre überhaupt erreichen. Und ein hydraulisch nicht abgeglichenes Heizsystem bleibt ebenfalls hinter den Erwartungen zurück.
Der Brennstofftrick
Auf Nachfrage bei den jeweiligen SHK-Betrieben, die nun am Pranger standen, konnte ich oft die gleichen Planungsmechanismen heraushören. Der Spuk hat für die meisten dieser Betriebe damit begonnen, dass eine extreme Abkürzung genommen wurde, um die Heizlast des Bestandsgebäudes des Kunden zu ermitteln. Die märchenhaft einfache Formel lautet: „Sage mir deinen letzten Verbrauch an Brennstoff, und ich erkenne daraus die notwendige Leistung deiner neuen Wärmepumpe.“
Diese Variante einer Berechnung schien vielen Handwerksmeistern ausreichend, um einen modernen Wärmeerzeuger mit seinen Stärken, aber auch mit seinen Schwächen, zu dimensionieren. Argumentativ gestützt wird die Anwendung dieses Rechenverfahrens durch die Tatsache, dass es normativ tatsächlich in einer der wichtigsten Normen zu diesem Thema hinterlegt ist, nämlich der DIN/TS 12831-1:2020.
Der Brennstofftrick. Ein Beispiel:
Der Kunde betreibt in seinem Bestandsgebäude seit vielen Jahren einen Brennwertkessel. Die Trinkwassererwärmung erfolgt separat mittels Durchlauferhitzer.
Die Verbräuche an Erdgas waren in den letzten drei Jahren relativ gleich und lagen bei rund 2000 m³. Das entspricht in etwa einem Energiebezug von 2000 m³ • 10 kWh/m³ = 20.000 kWh. Die Brennwertanlage arbeitete im Mittel mit einem Wirkungsgrad von 95 %.
Von den bereitgestellten 20.000 kWh wurden also 19.000 kWh tatsächlich zur Beheizung bereitgestellt (denn 0,95 • 20 = 19).
Es wird dann unterstellt, dass diese 19.000 kWh in ca. 2000 Vollbenutzungsstunden des Brennwertkessels bereitgestellt wurden.
Daraus folgt:
19.000 kWh/2000 h = 9,5 kW
Verführerische Einfachheit
Die Formel ist sehr einfach anzuwenden und in der Norm zur Heizlastberechnung hinterlegt. Das führte zu der fatalen Annahme, dass man damit auch erfolgreich die Leistung einer Wärmepumpe auslegen kann. Das Kapitel 7 der hier zitierten zuständigen Norm ist aber schon überschrieben mit „Schätzung der Heizlast aus Wärmemengenmessungen oder Verbrauchsdaten“. Es handelt sich also nur um eine Schätzung. Während fachlicher Diskussionen leuchtet schnell ein, dass viele Faktoren, die zu einem Gasverbrauch beitragen, nicht unbedingt auf eine Leistung des Wärmeerzeugers schließen lassen.
Die Fragen, die sich stellen, können sein:
Schon allein diese erfragten Punkte lassen bei ehrlicher Antwort erkennen, dass der Brennstoffverbrauch allein nicht geeignet ist, um eine Leistung nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik abzuliefern. Notwendig sind mehr Planungssicherheit und mehr Planungsaufwand.
Lösung statt Probleme
Egal wie der Brennstofftrick verfeinert wird und welche Zusammenhänge noch eingerechnet werden: Zwei Berechnungsverfahren aus der bereits zitierten Norm helfen bei der Auslegung und dem hydraulischen Abgleich.
Den Goldstandard stellt nach meiner Einschätzung das ausführliche Verfahren der
DIN/TS 12831-1:2020 dar. Es wird auch als Standardverfahren der DIN EN 12831-1:2017-09 bezeichnet. Die Silbermedaille geht an das vereinfachte Verfahren DIN/TS 12831-1:2020.
Beide Verfahren erlauben es, mittels einer raumweisen Heizlast eine finale Gebäudeheizlast zu ermitteln. Das bedeutet, dass jeder Raum eines Hauses einzeln erfasst und damit eine Leistung ausgewiesen wird, die beispielsweise von einem Heizkörper oder einer Fußbodenheizung erbracht werden sollte.
Mittels vorgegebener Berechnungen wird aus der Summe aller Raumheizlasten eine Gebäudeheizlast errechnet. Diese Gebäudeheizlast wird unter Einbeziehung weiterer Einflüsse zur Dimensionierung der Wärmepumpenleistung herangezogen. Das geschieht nachvollziehbar und objektiv.
Ausführliches Verfahren
Wer ausführlich rechnet, wird dies üblicherweise im Büro am PC erledigen. Dort werden im besten Fall die Pläne des Wohnhauses eingelesen und anschließend erfasst. Gespickt mit den U-Werten und entsprechenden Annahmen über Mindestluftwechsel oder einfachste Lüftungsanlagen ergibt sich ein reproduzierbares Bild. Der Aufwand für ein Einfamilienhaus in übersichtlicher Bauweise und bei sehr guten digitalen Plänen liegt bei etwa zwei Stunden.
Vereinfachtes Verfahren
Das vereinfachte Verfahren wird angewandt, um direkt beim Kunden das betreffende Wohnhaus aufzunehmen. Man schreitet gewissermaßen durch die Räume, misst diese aus und übernimmt die Maße in eine Software. Je nach Möglichkeiten der Hard- und Software können die Umschließungsflächen von Räumen auch per Laser erfasst werden. Der zeitliche Aufwand liegt im besten Fall bei 1 bis 1,5 Stunden – ein übersichtliches, einfaches Einfamilienhaus vorausgesetzt. Während dieser Erfassung lassen sich auch schon die vorhandenen Heizkörper aufnehmen, eine Aufgabe, die notwendig ist, um die Heizlast des Raumes der Leistungsfähigkeit des dort verbauten Heizkörpers gegenüberzustellen. Einstellwerte für den hydraulischen Abgleich werden damit errechnet.
Persönliche Einordnung der drei Verfahren
Wenn die Anfrage zur Angebotsabgabe über den Einbau einer Wärmepumpe an einen SHK-Betrieb herangetragen wird, kann keiner verlangen, dass eine Heizlastberechnung nach ausführlichem oder vereinfachtem Verfahren zugrunde gelegt wird. Eine erste Näherung erfolgt dann fast immer über den bereits bekannten zurückliegenden Brennstoffverbrauch. Das Angebot beinhaltet dann die Leistung der voraussichtlich ausreichend dimensionierten Wärmepumpe nach dem Verbrauchsverfahren.
Wird der Auftrag erteilt, wird entweder das ausführliche Verfahren zur Leistungsbestimmung zugrunde gelegt oder das Wohnhaus wird im Rahmen des vereinfachten Verfahrens aufgenommen. Die Leistung der zuvor angebotenen Wärmepumpe wird also nochmals nachgewiesen oder es wird tatsächlich mit den finalen Werten eine angepasste Leistung der Wärmepumpe gewählt.
Aussichten
Im nächsten Teil dieser Reihe stelle ich das ausführliche Verfahren, in einem weiteren Teil das vereinfachte Verfahren zur Heizlastberechnung dar. Meine Behauptung: Eines der beiden Verfahren kann man sich im Zusammenhang mit dem Verkauf und Einbau von Wärmepumpen als SHK-Unternehmer aneignen. Und auch wenn die Meisterprüfung schon ein paar Jahre zurückliegt, lässt sich das Wissen darüber sehr gut auffrischen. Im Zweifel vergibt man vielleicht sogar die Aufgabe zur Heizlastberechnung und zur Bestimmung der Einstellwerte für den hydraulischen Abgleich an ein professionelles externes Büro. Die derzeitigen Margen beim Einbau von Wärmepumpen lassen das locker zu.
Am Ende der dreiteiligen Serie beschreibe ich meinen Favoriten zur Auslegung. Ich freue mich aber jetzt schon über Ihre Erfahrungen und Meinungen. Bitte mit dem Betreff „Wärmepumpenauslegung“ an held@sbz-online.de.
1 Verbrauchsdaten erlauben keine belastbare Aussage zu Raumheizlasten oder hydraulischem Abgleich.
2 Die Ableitung der Leistung aus Jahresverbrauch und Vollbenutzungsstunden bleibt überschlägig.
3 Das ausführliche Verfahren nach DIN EN 12831-1:2017-09 ermittelt raumweise und reproduzierbar die Gebäudeheizlast.
4 Das vereinfachte Verfahren nach DIN/TS 12831-1:2020-04 unterstützt die schnelle Berechnung vor Ort.
5 Eine normgerechte raumweise Heizlastermittlung ist die Grundlage für korrekte Dimensionierung und Effizienz.
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