Fraunhofer-Feldtest belegt hohe Arbeitszahlen für Erdreichwärmepumpen

(9.12.2008) Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) hat erste Auswertungen eines großen Feldtests von Wärmepumpen für Einfamilienhäuser vorgelegt. In Zusammenarbeit mit sieben Herstellern und zwei Energieversorgern werden Daten von zurzeit knapp 70 Anlagen erfasst; weitere 40 Anlagen sollen bis Ende 2008 messtechnisch ausgestattet werden. Die ersten zentralen, nicht wirklich überraschenden Erkenntnisse sind:

• Die bisher vermessenen Wärmepumpen weisen einen niedrigeren Primärenergieverbrauch gegenüber konventionellen Heizsystemen auf.
• Erdwärmepumpen erreichen höhere Arbeitszahlen als Luft- und Grundwasser-Wärmepumpen.

Wie gut sind elektrisch betriebene Wärmepumpen für die Wärmeversorgung von Einfamilienhäusern mit Niedrigenergiehaus-Standard geeignet? Dieser Frage geht das Fraunhofer ISE in einer breit angelegten wissenschaftlichen Felduntersuchung nach, die im Sommer 2006 begann - siehe Baulinks-Beitrag vom 18.8.2006. „Richtig an den Wärmebedarf angepasste Wärmepumpen mit einer gut funktionierenden Regelung bringen gegenüber einer mit fossilen Brennstoffen versorgten Anlage eine Minderung sowohl des Primärenergieverbrauchs als auch der CO₂-Emissionen“, bestätigt Projektleiter Marek Miara. „Weil wir die Daten minütlich erfassen, können wir besonders gut die Einbindung in das Heizsystem untersuchen und den Herstellern Hinweise zur Verbesserung geben.“

Grafik vergrößern (Quelle: Badische Zeitung, Freiburg)

Die Installation der Messtechnik für die erste Phase ist jetzt mit 70 Anlagen nahezu abgeschlossen. Bisher liegen Messwerte von bis zu 18 Monaten vor. Hauptkriterium für die Beurteilung einer Wärmepumpenanlage ist die Jahresarbeitszahl JAZ. Sie gibt das Verhältnis der erzeugten Nutzwärme zur eingesetzten elektrischen Energie (Strom für Wärmepumpe, Solepumpe, Ventilator sowie elektrische Zusatzheizung und Regelung) an. „Bei elektrischen Wärmepumpen sollte die JAZ mindestens 3 betragen“, so Miara. „Berechnet nach DIN 4701-10 mit dem derzeitigen Primär­energiefaktor des deutschen Stromnetzes von 2,7 nutzen Wärmepumpenanlagen sogar bereits mit einer JAZ von 2,5 die Primärenergie besser als ein Gas- Brennwertkessel.“

Der Mittelwert der Arbeitszahlen liegt im Zeitraum November 2007 bis Oktober 2008 bei ...

• 3,7 für Erdreich,
• 3,0 für Luft und
• 3,5 für Grundwasser als Wärmequelle.

Es handelt sich dabei um 43 Erdreich-, 6 Luft- und 4 Wasserwärmepumpenanlagen, für die bisher ausreichend Messdaten vorliegen. Alle gemessenen Wärmepumpen liefern Wärme sowohl für Heizung als auch Warmwasser. Für den reinen Heizbetrieb der Erdreichwärmepumpenanlagen liegt der Mittelwert der Arbeitszahlen bei 4,1. Um die Aussagekraft der Ergebnisse der zur Zeit untersuchten unterrepräsentierten Luftwärmepumpenanlagen zu erhöhen, sollen diese in der zweiten Phase des Projekts stärker berücksichtigt werden.

Inbetriebnahme der Messtechnik einer Wärmepumpenanlage

Luft-Wasser-Wärmepumpen und manche Sole-Wasser-Wärmepumpen haben eine elektrische Zusatzheizung, um bei Bedarf die Gesamtwärmeversorgung des Gebäudes zu sichern. Diese wird bei der Arbeitszahl berücksichtigt. Erfreulicherweise war sie nur bei wenigen Anlagen in Betrieb. „Grundsätzlich sind Wärmepumpen ausgereift, Optimierungsbedarf gibt es bei der Einbindung in das Versorgungssystem des Hauses“, erläutert Miara die vorläufigen Ergebnisse. „So können eine schlecht eingebundene Wärmequelle oder eine nicht korrekt ausgelegte Wärmeverteilung die Arbeitszahl der Wärmepumpe verringern. Kernpunkt ist die sorgfältige Auslegung des gesamten Systems, nicht nur seiner Einzelkomponenten“.

Das Projekt WP-Effizienz läuft noch bis Sommer 2010. Die beteiligten Wärmepumpen-Hersteller sind

• Alpha-InnoTec GmbH,
• Bosch Thermotechnik GmbH,
• Hautec AG,
• NIBE,
• STIEBEL ELTRON GmbH & Co. KG,
• Vaillant GmbH und
• Viessmann Werke GmbH & Co..

Die Energieversorger EnBW und E.ON Energie begleiten und fördern neben den Herstellern das Projekt. Vom Bundeswirtschaftsministerium erfährt das Projekt eine Förderung von 50%.