Ratgeber Wärmepumpen

Checkliste zu Vorabklärungen

  • Ist mein Haus bestens wärmegedämmt? Bei Neubauten 20 bis 30 cm Isolation, bei bestehenden Gebäuden alle Flächen nach Möglichkeit nachisoliert, Fenster mit U-Werten unter 1.0 W/m². Prinzipiell zuerst in die Wärmedämmung investieren und erst wenn der Wärmebedarf optimiert ist, in eine dafür geeignete Heizung oder in Sonnenkollektoren etc. investieren.
  • Welches Heizsystem ist für mein Haus umweltfreundlich und kostengünstig? Sorgfältige Abklärung von Varianten: Holzpellets, Sonne (Kombianlage), Fernwärme, Wärmepumpe, Gas, Öl.
  • Beim Entscheid für eine Wärmepumpe:
    • Habe oder erhalte ich ein Wärmeabgabesystem mit tiefer Vorlauftemperatur (Fussbodenheizung, in bestehenden Gebäuden evtl. Niedertemperatur-Radiatoren)? Wenn nein: kommt eine etwas teurere und weniger effiziente «Sanierungs-Wärmepumpe» in Frage, welche Heiztemperaturen bis über 60°C liefern kann? Oder eine «Bivalente» Anlage, d.h. eine Anlage mit zusätzlichem Heizkessel für die kalten Tage? Dies ist jedoch meist nur in grösseren, bestehenden Bauten sinnvoll und erfordert besondere Abklärungen zur geeigneten Wärmepumpen-Heizleistung.
    • Welche Wärmequelle ist nutzbar (Wasser, Sole, Luft)? Meist sind Vorabklärungen nötig (z.B. Bewilligungen; vgl. Tech-Wegweiser).
    • Welche Heizleistung benötigt meine Anlage? Diese muss der Architekt berechnen (lassen). Bei bestehenden, älteren Bauten kann sie aus dem bisherigen Brennstoffverbrauch abgeschätzt werden. Die richtige Heizleistung ist entscheidend für die Wahl einer guten Wärmepumpe: Zu klein heisst Frieren oder teure Zusatzheizung, zu gross heisst zu teure Wärmepumpe und ungenügende Effizienz.

Checkliste zu Planung und Ausführung

Wärmepumpenanlagen sind in Planung und Ausführung anspruchsvoller als Gas- und Ölfeuerungen. Eine gute Beratung ist unerlässlich, denn eine nicht optimale Wärmepumpenanlage kann teuer und ökologisch unsinnig werden. Vor allem bei grösseren Objekten sollte deshalb eine unabhängige, spezialisierte Fachperson (Fachplaner mit Zertifikat, Energieberater) beigezogen werden. Einige Tipps:
  • Offerten durch eine Fachperson einholen lassen, mit dem jeweils gleichen Anforderungsbeschrieb, damit sie vergleichbar sind. Offerten durch Fachperson beurteilen lassen, insbesondere auch die Dimensionierung der Heizleistung. Eine überdimensionierte Wärmepumpe führt zu höheren Anschaffungskosten und einem höheren Verbrauch.
  • Für das Einholen von Offerten die wichtigsten Anforderungen zusammenstellen:
    • In Frage kommende bzw. gewünschte Wärmequelle (evtl. Erdsonden für Wasser statt Sole auslegen, dies ergibt bessere Leistungszahlen!).
    • Wärmeabgabesystem (Fussbodenheizung, in bestehenden Bauten evtl. Radiatoren, Auslegungstemperatur).
    • Wärmeleistungsbedarf (Neubau: Berechnung durch Architekt, Altbau: Abschätzung anhand des Brennstoffverbrauchs, Faustregeln siehe weiter oben, Vorabklärungen).
    • Warmwasserversorgung unbedingt in die Wärmepumpen-Anlage integrieren! Es wäre unsinnig, einen Elektroboiler neben die Wärmepumpe zu stellen.
    • Effiziente Wärmepumpe gemäss www.topten.ch anfordern.
    • Für Erdwärmesonden eine Bohrfirma mit Gütesiegel beiziehen (vgl. Infoplus, Normen und Labels).
    • EnergieSchweiz-/Minergie-Leistungsgarantie zur Offerte verlangen (vgl. Infoplus, Normen und Labels).
    • Einfache Messinstrumente zur Erfolgskontrolle verlangen: separater Stromzähler (ca. 500 Fr.), evtl. auch Wärmezähler (ca. 1'000 Fr.).
  • Auslegung: Die korrekte Auslegung einer Wärmepumpe ist schwieriger als für eine Öl- oder Gasheizung, da die Wärmepumpe viel sensibler auf Fehlplanungen reagiert. Allgemein zu beachten ist, dass eine Wärmepumpe im Sanierungsfall oft höhere Vorlauftemperaturen benötigt. Somit ist es wichtig auch darauf zu achten, dass eine ausreichend hohe Vorlauftemperatur im Winter garantiert werden kann. Es gibt Wärmepumpen, die nicht in der Lage sind bei tiefen Aussentemperaturen 55° C Vorlauf zu erreichen. Diese Geräte sind auch nicht für die Warmwasser-Erwärmung zu empfehlen.
  • Mit Anbieter und Fachperson eine Garantie für die Jahresarbeitszahl vertraglich festhalten. Kontrolle ist durch die eingebauten Messinstrumente möglich.
  • Bau der Anlage, Einregulierung, Einstellungen (auch Warmwasser) und insbesondere die Abnahme durch Fachperson überwachen lassen. Ein Abnahmeprotokoll mit Mängelliste erstellen und unterzeichnen lassen.

Tech-Wegweiser

  • Was ist eine Wärmepumpe? Wärmepumpen sind Maschinen, welche «kalte Wärme» von tiefer Temperatur (von Wärmequellen wie Umgebungsluft oder Erdreich) auf eine höhere, zum Heizen und Erwärmen von Warmwasser brauchbare Temperatur «pumpen». Dazu benötigt der Kompressor der Wärmepumpe elektrische Energie - allerdings macht diese dank dem «Wärmepumpen-Prinzip» nur rund ein Viertel bis ein Drittel der gelieferten Heizenergie aus. Dieses Verhältnis zwischen Heizleistung und elektrischer Leistungsaufnahme heisst Leistungszahl (Coefficient of Performance COP). Die Leistungszahl ist das wichtigste energetische Qualitätsmerkmal einer Wärmepumpe. Für die jährlichen Stromkosten ist allerdings die Planungs- und Ausführungs-Qualität der gesamten Anlage ebenso wichtig, denn erst die durchschnittliche Leistungszahl der ganzen Anlage über ein Jahr (Jahresarbeitszahl JAZ) bestimmt den Energieverbrauch und damit die Stromkosten.
  • Voraussetzungen: Wärmepumpen arbeiten umso besser, je kleiner die zu überwindende Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Heiztemperatur ist. Heiztemperaturen über 60 °C sind mit heutigen Wärmepumpen kaum sinnvoll.
  • Anforderungen an das Heizsystem: Wichtige Voraussetzung für eine gute Arbeitszahl und dadurch für eine effiziente Wärmepumpe ist das Wärmeabgabesystem. Eine Fussbodenheizung eignet sich im Normalfall sehr gut, während Radiatoren oft hohe Vorlauftemperaturen bedingen. Bei reinen Sanierungen des Heizsystems müssen deshalb oft die Heizflächen vergrössert werden, bei Gesamtsanierungen von Gebäuden reicht hingegen meist das bestehende Heizsystem aus. Dies rührt daher, dass das Heiztemperatur-Niveau nach Wärmedämm-Massnahmen an der Gebäudehülle auf passable Werte für Wärmepumpen sinkt.
  • Wärmequellen: Umgebungsluft als Wärmequelle ist überall verfügbar und kostengünstig, bringt aber eher bescheidene Jahresarbeitszahlen (JAZ). Effizienter und daher besser, aber auch teurer, sind Erdsonden, die 30 m bis über 200 m tief ins Erdreich gebohrt werden. Eine geologische Vorabklärung ist notwendig (beim Gemeindebauamt anfragen). An manchen Orten kann Grundwasser oder Fluss- oder Seewasser als Wärmequelle eingesetzt werden. Erdsonden sowie die Nutzung von Wasser als Wärmequelle sind bewilligungspflichtig.
  • Unterschied zwischen COP und JAZ: COP (Coefficient of Performance = Leistungszahl) und JAZ (Jahresarbeitszahl) sind je ein Mass für die Effizienz einer Wärmepumpe.
    • Der COP gibt bei der Wärmepumpe das Verhältnis zwischen Heizleistung und aufgenommener elektrischer Leistung bei einem bestimmten Betriebspunkt an, z.B. COP = 5 bei B0/W35, d.h. bei einer Sole-Temperatur von 0 °C und einer Nutztemperatur von 35 °C (Heizung oder Warmwasser) steht das 5-fache der eingesetzten elektrischen Leistung als nutzbare Wärmeleistung zur Verfügung. Der Zugewinn stammt aus der entzogenen Umgebungswärme. Um eine möglichst hohe Leistungszahl und somit eine hohe Energieeffizienz zu erlangen, sollte die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Wärmesenke und der Nutztemperatur möglichst gering sein. Die Leistungszahlen von Wärmepumpen werden in Testzentren (z.B. am Wärmepumpen-Testzentrum WPZ in Buchs SG) bei verschiedenen vorgegebenen Betriebspunkten gemessen und sagen damit aus, wie gut die Wärmepumpe im jeweiligen Betriebspunkt arbeitet. So können einzelne Wärmepumpen bezüglich ihrer Effizienz miteinander verglichen werden. Über den zu erwartenden Energiebedarf hat die Leistungszahl jedoch nur begrenzte Aussagekraft. Denn im praktischen Einsatz arbeiten Wärmepumpen über das ganze Jahr gesehen nur selten im angegebenen Betriebspunkt, sondern durchlaufen unterschiedlichste Betriebspunkte.
    • Die Arbeitszahl gibt das Verhältnis zwischen produzierter Heizenergie und aufgenommener elektrischer Energie an. Über ein ganzes Jahr betrachtet, wird die Arbeitszahl als Jahresarbeitszahl (JAZ) bezeichnet. Eine hohe JAZ erfordert eine optimierte Dimensionierung der Gesamtanlage, da die Vorlauftemperaturen und die Wärmequellentemperatur einen entscheidenden Einfluss auf die Effizienz haben. Die JAZ wird aber auch vom Benutzerverhalten der BewohnerInnen und den klimatischen Bedingungen stark beeinflusst. Somit ist eine genaue Vorhersage der Jahresarbeitszahl nicht immer einfach.
  • Wärmepumpen mit Drehzahlregelung (auch als «modulierende» oder «Inverter-Wärmepumpen» bezeichnet) erreichen eine bessere Anpassung der Wärmeleistung an den effektiven Bedarf, weniger Ein-Ausschalt-Zyklen und eine bessere Ausnützung der Wärmetauscher. Daraus resultiert eine höhere JAZ bei gleichem COP (der bei voller Leistung gemessen wird). Ein höherer Preis für die Drehzahlregelung lohnt sich also in der Regel.
  • Geräusch: «Schallleistungspegel innen» von 50 bis 60 dB(A) sind in der Regel problemlos, da die Aufstellräume im Untergeschoss liegen. Gegen Schallübertragung auf den Baukörper (Körperschall) dienen Entkopplungsmassnahmen der Geräte bzw. Installation. «Schallleistungspegel aussen» von Luft-Wärmepumpen können in Wohngebieten schon bei 50 dB(A) zu (Nachbarschafts-)Problemen führen; die Aufstellung der Geräte sowie evtl. Abschirmungsmassnahmen müssen sorgfältig geplant werden.
  • Kältemittel: Bezüglich Abbau der Ozonschicht sind alle Kältemittel der auf Topten gelisteten Wärmepumpen unbedenklich. Hingegen wirken sich künstliche Kältemittel (R134A, R407C, R404A, R410A) im Falle einer Leckage negativ auf das Klima aus. Sie besitzen ein Treibhauspotential, das 2000-5000 mal grösser als jenes von CO2 ist. Natürliche Kältemittel wie Propan (R290) und CO2 (R744) sind in dieser Hinsicht wesentlich besser, sind aber nur sehr begrenzt am Markt erhältlich.
  • Gütesiegel: In der Schweiz gibt es im Bereich der Wärmepumpen zwei Gütesiegel und das Zertifikat Fachpartner. Diese drei Auszeichnungen werden von der Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz (FWS) vergeben. Förder- und Anreizprogramme des Bundes, der Kantone und der EVU sind in der Regel an die Gütesiegel gebunden.
    • Wärmepumpen-Gütesiegel: Eine Wärmepumpe bzw. eine Wärmepumpenreihe wird auf Antrag des Herstellers mit dem Wärmepumpen-Gütesiegel ausgezeichnet, wenn die Wärmepumpe die minimalen technischen Anforderungen erfüllt (z.B. minimaler im akkreditierten Prüfzentrum gemessener COP, Schallmessung auf Prüfstand, Mindestanforderungen betreffend Planungsunterlagen, vollständige Einbau- und Betriebsanleitung) und wenn der Hersteller in der Schweiz ein flächendeckendes Kundendienstnetz garantiert. Das Verfahren ist international abgestützt (European Heat Pump Association, EHPA).
    • Gütesiegel für Erdwärmesonden-Bohrfirmen: Das Gütesiegel für Erdwärmesonden-Bohrfirmen sichert eine Arbeit nach dem Stand der Technik zu. Die Gütesiegelträger haben sich verpflichtet, eine Reihe von Regeln beim Einsatz und bei der Auswahl von Materialien und Geräten sowie bei der Arbeitsausführung einzuhalten und ihre Mitarbeiter regelmässig in fachliche Weiterbildungskurse zu schicken. Der Umwelt- und Gewässerschutz hat dabei einen hohen Stellenwert. Die genauen Regeln sind im Gütesiegel-Reglement festgelegt. Die Einhaltung der Regeln wird durch die Gütesiegelkommission stichprobenweise kontrolliert.
    • Fachpartner mit Zertifikat: Mit dem Prädikat Fachpartner mit Zertifikat werden Wärmepumpenfachleute (Heizungsplaner und Heizungsinstallateure) ausgezeichnet, welche eine zweistufige Weiterbildung der Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz (FWS) und die anschliessende Fachprüfung erfolgreich absolviert haben. Die Träger des Zertifikats sind in der Lage, für Wärmepumpenanlagen in Kleinobjekten - Neubau und Sanierung - Einsatzmöglichkeiten zu erkennen, die notwendigen Daten vor Ort zu erfassen sowie eine Anlage korrekt zu planen, zu installieren und in Betrieb zu nehmen.
  • Systementscheid: Vor der Anschaffung einer Wärmepumpe sollte geprüft werden, welches Heizsystem in der gegebenen Situation umweltfreundlich und kostengünstig ist (z.B. Holzpellets, Sonne/Kombianlagen, Fernwärme, Wärmepumpe, Gas, Öl). Die Betriebskosten hängen bei allen Systemen von den Energiepreisen ab. Topten empfiehlt, die Wärmepumpe mit «Naturmade star»-Strom zu betreiben und dadurch die Umweltbelastung entscheidend zu reduzieren.
  • Kostenvergleich zwischen einer effizienten und einer ineffizienten Wärmepumpe.
    Annahmen:
    • Gebäude: Einfamilienhaus (EFH), Energiebezugsfläche 200 m2, Wärmebedarf inkl. Warmwasser 10'000 kWh (entspricht einem Minergie-Neubau oder einem sehr gut erneuerten Altbau); Mehrfamilienhaus (MFH), typisches 3-Familenhaus, Wärmebedarf inkl. Warmwasser 25'000 kWh (entspricht einem Minergie-Neubau oder einem sehr gut erneuerten Altbau).
    • Lebensdauer des Geräts: 15 Jahre
    • Strompreis: 20 Rp./kWh
    • Effiziente Topten-Wärmepumpe: Sole/Wasser-Wärmepumpe mit einer angenommenen Jahresarbeitszahl von 4 (bei guter Installation kann es auch 5 sein). Das heisst: für die Erzeugung von 10’000 kWh Wärme werden für das EFH 2’500 kWh Strom benötigt. Die Stromkosten betragen jährlich 500 Franken bzw. 7’500 Franken in 15 Jahren. Beim MFH betragen die Stromkosten in 15 Jahren 18’750 Franken.
    • Ineffiziente Wärmepumpe: Luft/Wasser-Wärmepumpen mit einer Jahresarbeitszahl von 2.3. Das heisst: für die Erzeugung von 10’000 kWh Wärme werden für das EFH rund 4’350 kWh Strom benötigt. Die Stromkosten betragen jährlich 870 Franken bzw. rund 13’000 Franken in 15 Jahren. Beim MFH betragen die Stromkosten in 15 Jahren rund 32’600 Franken.
    • Zu beachten: Altbauten haben oft den doppelten bis dreifachen Wärmebedarf von Neubauten!
    • Falls nur die Heizung erneuert wird, ist der Wärmebedarf aufgrund des Energieverbrauchs in der Vergangenheit abschätzbar (1000 Liter Öl entsprechen etwa 10'000 kWh). Bei einem Neubau wird der Wärmebedarf berechnet und ist den Unterlagen für die Baueingabe zu entnehmen.
    EFH MFH
    WP effizient,
    Sole-Wasser
    WP ineffizient,
    Luft-Wasser
    WP effizient,
    Sole-Wasser
    WP ineffzient,
    Luft-Wasser
    Jahresarbeitszahl 4 2.3 4 2.5
    Wärmebedarf (kWh/Jahr) 10'000 10'000 25'000 25'000
    Strombedarf (kWh/Jahr) 2'500 4'350 6'250 10'870
    Stromkosten (Fr./Jahr, 0.20/kWh) 500 870 1'250 2'175
    Stromkosten in 15 Jahren (Fr.) 7'500 13'000 18'700 32'600

    Stromkosteneinsparung in 15 Jahren
    gegenüber einer ineffizienten Wärmepumpe (Fr.)

    5'500 - 13'800 -

Infoplus

Publikationen

  • Faktor: Wärmepumpen, Nr. 24
  • WPZ-Bulletin: Das WPZ-Bulletin enthält fachlich interessante Publikationen rund um das Thema Wärmepumpen und erscheint ca. 2x jährlich. Zusätzlich wird im WPZ-Bulletin ein Auszug aus der Liste der veröffentlichten Prüfergebnisse aufgeführt. Das WPZ-Bulletin kann unter www.wpz.ch heruntergeladen werden oder unter wpz@ntb.ch als Hardcopy angefordert werden.
  • Wärmepumpen – häufig gestellte Fragen. Antworten für Laien und Interessierte über Wärmepumpen und deren Anwendungen. Richard Phillips, Februar 2010. Bundesamt für Energie BFE Sektion Erneuerbare Energien, Fachvereingung Wärmepumpen Schweiz FWS
  • Weitere Fachpublikationen, Informations-Broschüren, Leistungsgarantien, Berechnungen zur Wirtschaftlichkeit, Technik, Merkblätter, Checklisten und Offert-Formulare befinden sich auf der FWS-Homepage.

Projektberichte

Normen und Labels

  • EN 14511:2004 Teile 1 bis 4: Luftkonditionierer, Flüssigkeitskühlsätze und Wärmepumpen mit elektrisch angetriebenen Verdichtern; Begriffe, Prüfbedingungen, Prüfverfahren und Anforderungen.
  • EHPA-Quality-Label
  • EHPA-DACH-Prüfreglement: Prüfung von Luft-Wasser-Wärmepumpen; Begriffe, Prüfbedingungen und Prüfverfahren basierend auf der EN 14511-1 bis 4; Erweiterte Anforderungen zur Erlangung des internationalen Gütesiegels für Wärmepumpen. Version 1.2, Ausgabe 20.08.2008.

Organisationen

  • BFE Bundesamt für Energie / EnergieSchweiz, Bern
  • EHPA, Brüssel
  • FWS Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz, Bern/Yverdon-les-Bains/Canobbio
  • MINERGIE, Bern
  • S.A.F.E. Schweizerische Agentur für Energieeffizienz, Zürich
  • WPZ Wärmepumpen-Testzentrum, Buchs

Links

  • www.energiefranken.ch: So einfach gelangen Sie zu Förderbeiträgen.
  • www.faktor.ch: Magazin zu ausgewählten Themen wie Geräte, Licht, Gebäude, Wohnen, Minergie-P, Wärmepumpen.
  • www.naturemade.org: naturemade ist das Qualitätszeichen für ökologisch produzierte Energie (naturemade star) und Energie aus erneuerbaren Quellen (naturemade basic).
  • www.topten.info: internationale Online-Suchhilfe für die besten Produkte.

Info für Hersteller und Anbieter

Bitte melden Sie uns zusätzliche Geräte, welche die Topten-Kriterien erfüllen: redaktion(at)topten.ch

 

05/2012 Nipkow/Bush/Josephy/Berger-Wey