17. Januar 2023 –
Die Wärmepumpe ist das Heizsystem der Stunde: Kein anderes System ist so effizient. Eine Wärmepumpe kann aus 1kWh Strom bis zu 5kWh (entspräche einer Jahresarbeitszahl (JAZ) von 5) Wärme erzeugen. Dieser Wirkungsgrad ist mit keinem anderen Heizsystem zu erreichen.
Die JAZ 5 ist jedoch nicht die Regel. Hierfür benötigt man hochgedämmte Gebäude (Neubau) und vor allem eine Flächenheizung die auf maximal 35°C Vorlauftemperatur ausgelegt ist, also eine Fußboden- oder Deckenheizung.
Im Altbau ist eine JAZ >3 realistisch und gut zu erreichen. Trotz der deutlich schlechteren JAZ ist die Wärmepumpe dann immer noch das effizienteste Heizungssystem. Im Altbau gilt ebenfalls: je geringer die Vorlauftemperatur desto höher die JAZ.
Was aber, wenn im eigenen Gebäude nur Heizkörper verbaut sind, oder eine Mischinstallation aus Fußbodenheizung und Heizkörpern? Benötigt auch nur einer dieser Heizkörper eine Vorlauftemperatur von >50°C, ist die Wärmepumpe nicht mehr das passende Heizsystem.
Zwei Lösungsansätze gibt es:
- Vergrößerung der vorhandenen Heizkörper durch Standardheizkörper, um die Vorlauftemperatur zu reduzieren. Das Problem: Die Heizkörper verlieren mit sinkender Vorlauftemperatur viel Leistung.
- Montage von Wärmepumpenheizkörpern die mit geringeren Vorlauftemperaturen eine hohe Heizleistung erzielen.
Um eben diese Wärmepumpenheizkörper soll es nun im Detail gehen:
Schauen wir zunächst, was uns überhaupt wärmt:
Wärmeleitung: Eine Wärmflasche liegt auf unserem Bauch und wärmt uns direkt durch Wärmeleitung. Dieses Prinzip ist für einen Heizkörper nicht anwendbar.
Wärmestrahlung: Ein Heizkörper „strahlt“ wärme ab und wärmt uns dadurch. Die große Frontfläche eines Heizkörpers gibt die Strahlungswärme an den Raum ab und erwärmt diesen somit.
Wärmekonvektion: Warme Luft steigt auf und es entwickelt sich eine Konvektion im Raum. Bei einem zweilagig gefertigtem Heizkörper ergibt sich, durch das durchfließende Heizungswasser, eine Erwärmung der Luftschicht zwischen diesen beiden Platten. Kalte und schwere Luft sammelt sich am Boden und drückt nun die erwärmte und leichtere Luft nach oben. Es entsteht Konvektion.
Man kann also festhalten: Ein Heizkörper beschränkt sich in seiner Heizleistung im Wesentlichen auf Strahlung und Konvektion.
Die Herausforderung: Heizkörper wurden bislang auf eine Normauslegung von 75/65/20 ausgelegt. Das bedeutet: 75°C Vorlauftemperatur, 65°C Rücklauftemperatur und 20°C Raumtemperatur. Für Wärmepumpen sind diese Temperaturen absolut ungeeignet.
Wärmepumpenheizkörper werden auf Temperaturen von 45/35/20 ausgelegt.
Wie aber können diese Heizkörper bei den geringen Vorlauftemperaturen die gleiche Heizleistung erzielen?
Die Lösung: Mit Hilfe von einem oder mehreren Ventilatoren wird der Konvektionsanteil der Wärmeabgabe deutlich erhöht. Die Regelung der Drehzahl des Ventilators übernimmt i.d.R. die Steuerung des Heizkörpers.
Die Wärmeleistung dieser Heizkörper wird für drei Auslegungsfälle angegeben:
- Statischer Betrieb: Betrieb ohne Ventilator
- Max. Leistung: Betrieb mit maximaler Drehzahl des Ventilators
- Auslegungsleistung: Betrieb mit moderater, angepasster Drehzahl des Ventilators
Aufgabe ist es nun, den passenden Heizkörper auszuwählen. Eine Umrechnung auf noch niedrigere Temperaturen z.B. 38/30/20 ist problemlos möglich. Die Abwägung liegt hier zwischen der Größe der benötigten Heizkörper und der gewünschten Vorlauftemperatur.
Faustregel: je niedriger die Vorlauftemperatur, desto größer die Heizkörper.
Um die Funktion noch besser zu verstehen, erläutere ich kurz die Betriebsweise von Wärmepumpenheizkörper von Kermi:
Wird die Regelung eingeschaltet, erfolgt das Abfahren einer Startrampe. Über 30 Sekunden wird die Drehzahl konstant vom niedrigen zum maximalen Bereich erhöht. Danach erfolgt der Automatikbetrieb der Regelung. Die Mindestspreizung zwischen Platten- und Lufttemperatur muss 5K betragen, um anschließend die Ventilatoren einzuschalten, wobei diese im mittleren Drehzahlbereich starten. Steigt in Folge die Temperaturspreizung, erhöht sich die Drehzahl der Ventilatoren und umgekehrt. Diese Reglung kann vom Nutzer nicht verändert werden. Der Heizkörper wird, wie gewohnt über den Thermostatkopf vom Nutzer geregelt. Wird die dort eingestellte Raumtemperatur überschritten z.B. auf Stufe 3 20-21°C, wird die Drehzahl verringert oder der Ventilator ausgeschaltet.
Nachteile von Wärmepumpenheizkörpern
- Jeder Heizkörper benötigt einen Stromanschluss. Dieser Aufwand muss bei der Planung berücksichtigt werden.
- Die Ventilatoren erzeugen Geräusche. Dies kann gerade im Schlaf- oder Kinderzimmer störend sein, vor allem wenn Kunden geräuschempfindlich sind.
- Durch die verstärkte Konvektion wird mehr Staub verteilt. Dies kann für Allergiker von Bedeutung sein.
- Wärmepumpenheizkörper sind deutlich teurer als normale Heizkörper. Die Montage dieser Heizkörper wird aber im Rahmen einer Förderung durch die BAFA (BEG) i.d.R. mitgefördert, so dass die Mehrkosten moderat ausfallen.
Textquelle: SBZ Monteur, Ausgabe 01/2023
Bildquelle: Kermi
