Übersicht zu Wärmepumpen
Übersicht zu Wärmepumpen
Planerhandbuch | Einführung | Hauptkomponenten | Normen und Vorschriften | Publikationen und Studien | Förderprogramme | Hersteller | Institutionen | Weitere Informationen
Planerhandbuch Wärmepumpen
Die Deutsche Gesellschaft für wirtschaftliche Zusammenarbeit (DGWZ) hat im Juli 2023 das Planerhandbuch „Wärmepumpen“ veröffentlicht. Es kann über folgenden Weblink kostenlos und unverbindlich als PDF-Datei heruntergeladen werden.
Das Planerhandbuch „Wärmepumpen“ enthält die Unternehmensprofile und Ansprechpartner der führenden Hersteller, deren Wärmepumpen die Mindestanforderungen der „Bundesförderung effiziente Gebäude Einzelmaßnahmen (BEG EM)“ erfüllen. Weiterhin werden die Funktionsweise, Normen und Vorschriften zu Wärmepumpen sowie wissenschaftliche Studien benannt. Das Handbuch dient damit zur Marktübersicht und als Entscheidungshilfe für TGA-Fachplaner, die Öffentliche Hand sowie Betreiber von Gebäuden, Meister in der Wärme-, Kälte-, Raumluft-, Sanitär- und Elektrotechnik, SHK-Installateure sowie Sachverständige und Energieberater.
Planerhandbuch Wärmepumpen – PDF-Datei (3 Mbyte)
Einführung
Die Wärmepumpe ist eine nachhaltige Alternative zur Heizung, welche vor allem im Neubausektor verwendet wird, um Gebäude aufzuheizen. Die notwendige Energie schöpft sie dabei aus der Umwelt. Sie fängt die Wärme aus Luft, Wasser oder Erdreich auf. Dadurch wird das sich in der Wärmepumpe befindende Kühlwasser zum Verdampfen gebracht. Nun entsteht Wärme, die für das Heizen des Gebäudes genutzt werden kann. Wärmepumpen tragen auf diese Weise zur Dekarbonisierung des Gebäudesektors bei.
Die „Wärmepumpenheizungsanlage“ besteht aus drei Teilen:
- Wärmequellanlage: Diese entzieht der Umwelt die benötigte Energie.
- Wärmepumpe: Sie macht die gewonnene Umweltwärme nutzbar.
- Wärmeverteil- und Speichersystem: Es verteilt die gewonnene Energie im Haus oder speichert sie für einen späteren Zeitpunkt.
Wie funktioniert sie?
In einem Kreisprozess schöpft die Wärmepumpe, mit dem Einsatz technischer Arbeit, aus der Umgebung thermische Energie. Daraufhin wird durch die Verdichtung eines verdampften Kältemittels ein höheres Temperaturniveau erreicht, dass zum Heizen genutzt wird.
Die Wärmepumpe nutzt die Energiemenge, die entsteht, wenn das Kühlwasser im Wärmepumpeninneren verdampft wird. Grundlegend ist das Prinzip der Wärmepumpe, Wärme durch die Verdampfung bei relativ niedriger Temperatur aufzunehmen und auf einem höheren Temperaturniveau durch Kondensation wieder abzugeben.
Welche Typen gibt es?
- Luft-/Wasser-Wärmepumpe
- Sole-/Wasser-Wärmepumpe
- Wasser-/Wasser-Wärmepumpe
Hauptkomponenten
Zuverlässige und miteinander harmonierende Komponenten machen eine effiziente und betriebssichere Wärmepumpenanlage aus. Die Komponenten werden im Wärmepumpenkreislauf in Primär- und Sekundärkreis aufgeteilt. Der Primärkreis umfasst alle Komponenten, die für die Aufahme von Umweltenergie zuständig sind. Unter dem Sekundärkreis versteht man alle Komponenten, die benötigt werden, um die gewonnene Energie an den Verbraucher abzugeben.
Zu den Hauptkomponenten und ihren Aufgaben im Wärmepumpenkreislauf zählen:
Verdichter
Er ist für das Ansaugen und Verdichten des gasförmigen Kältemittels zuständig.
Expansionsventil
Das Expansionsventil wird benötigt, um das Kältemittel zu entspannen, das nach der Übergabe der Wärme an das Heizsystem unter hohem Druck steht.
Wärmetauscher
Zu den Wärmetauschern gehören Verdampfer, Verflüssiger, Sauggaswärmetauscher und Heißgasauskopplung. Sie sorgen durch die Zufuhr von Energie für die Änderung des Aggregatzustandes der jeweiligen Ressource.
Kältemittel
Das Kältemittel liefert die Wärmeenergie an den Verbraucher. Während der Verdampfung nimmt das Kältemittel die Wärmeenergie aus der Wärmequelle auf und gibt es durch das darauffolgende Kondensieren wieder ab.
Aktuell sind mehrere Kältemittel im Bereich der Wärmepumpen am Markt vertreten. Es sind dies z.B. R410a, R32 und auf dem Vormarsch R290, da es sich hier um ein natürliches Kältemittel handelt, welches nur ein GWP von 3 aufweist. Der GWP-Wert (GWP = Global Warming Potential, übersetzt Treibhauspotenzial) gibt die Größe des schädlichen Einflusses eines Kältemittels auf die Atmosphäre wieder. Je höher der Wert, desto schädlicher ist die Wirkung des Kältemittels auf die Atmosphäre bei einem Austritt infolge z.B. einer Leckage.
Die Diskussion über ein Verbot von bestimmten Kältemitteln beruht auf der schon am 01.01.2015 in Kraft getretenen Verordnung (EU) Nr. 517/2014 über fluorierte Treibhausgase, umgangssprachlich F-Gas-Verordnung genannt. Diese Diskussion wird erst jetzt im Zuge der stärkeren Verbreitung von Wärmepumpen in den Medien geführt. In dieser Verordnung ist u.a. die schrittweise Beschränkung von Kältemitteln mit einem hohen GWP hin zu Kältemitteln mit niedrigem GWP geregelt. Wie schon oben geschrieben, geht der Trend hin zu natürlichen Kältemitteln, wie z.B. R290 (Propan), R717 (Ammoniak) oder R744 (CO2).
Normen und Vorschriften
Für Wärmepumpen gelten eine Reihe von Normen und Technischen Regeln:
- VDI 4645:2023-04 „Heizungsanlagen mit Wärmepumpen in Ein- und Mehrfamilienhäusern – Planung, Errichtung, Betrieb“
- DIN EN 14511-1:2019-07 Luftkonditionierer, Flüssigkeitskühlsätze und Wärmepumpen für die Raumbeheizung und -kühlung und Prozess-Kühler mit elektrisch angetriebenen Verdichtern – Teil 1: Begriffe
- DIN 8901:2002-12 Kälteanlagen und Wärmepumpen – Schutz von Erdreich, Grund- und Oberflächenwasser – Sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen und Prüfung
- VDI-EE 4650 Blatt 1.1:2023-06 „Berechnung der Jahresarbeitszahl von Wärmepumpenanlagen – Elektrowärmepumpen zur Raumheizung – Vorlauftemperaturen bis 60 °C“
- VDI-MT 4645 Blatt 1:2023-04 „Heizungsanlagen mit Wärmepumpen in Ein- und Mehrfamilienhäusern – Planung, Errichtung, Betrieb – Schulungen, Prüfungen, Qualifizierungsnachweise“
- DIN 8930-2:2022-10 „Kälteanlagen und Wärmepumpen – Begriffe – Teil 2: Allgemeine Begriffe“
- DIN EN 378-1:2021-06 „Kälteanlagen und Wärmepumpen – Sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen – Teil 1: Grundlegende Anforderungen, Begriffe, Klassifikationen und Auswahlkriterien“
- DIN EN 378-2:2018-04 „Kälteanlagen und Wärmepumpen – Sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen – Teil 2: Konstruktion, Herstellung, Prüfung, Kennzeichnung und Dokumentation“
- DIN EN 378-3:2020-12 „Kälteanlagen und Wärmepumpen – Sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen – Teil 3: Aufstellungsort und Schutz von Personen“
- DIN EN 378-4:2019-12 „Kälteanlagen und Wärmepumpen – Sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen – Teil 4: Betrieb, Instandhaltung, Instandsetzung und Rückgewinnung“
Publikationen und Studien
- WPsmart im Bestand: Wärmepumpenfeldtest – Fokus Bestandsgebäude und smarter Betrieb (Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE)
- „Heat pump inspections result in large energy savings when a pre-selection of households is performed: A promising use case of smart meter data“ (Universität Bamberg und der ETH Zürich)
- Durchbruch für die Wärmepumpe: Praxisoptionen für eine effiziente Wärmewende im Gebäudebestand (Agora Energiewende)
- Branchenstudie 2023: Marktentwicklung – Prognose – Handlungsempfehlungen (Bundesverband Wärmepumpen e. V.)
- Studie Wärmeschutz und Wärmepumpe (Forschungsinstituts für Wärmeschutz München (FIW München) und des Instituts für Energie- und Umweltforschung (IFEU))
- Studie Wärmepumpen statt Erdgasheizungen: Umstieg durch Ausbau der Solarenergie unterstützen (DIW Berlin)
- Wärmepumpenanlagen: Technologie, Wirtschaftlichkeit, Diffusionsfaktoren (Borderstep Institut)
- Ratgeber Wärmepumpen (Anondi GmbH)
- Wärmepumpen ABC (Bundesverband Wärmepumpen e.V.)
- Handbuch Wärmepumpen – Planung und Projektierung (DIN Deutsches Institut für Normung e.V.)
- Das Wärmepumpen Buch (Ihre-Wärmepumpe.de)
- Checkliste für die Auswahl einer Wärmepumpe (Verbraucherzentrale Rheinland-Pfalz e.V.)
- Wärmepumpen (Verbraucherzentrale Rheinland-Pfalz e.V.)
- Einsatz von PV-Systemen mit Wärmepumpen und Batteriespeichern zur Erhöhung des Autarkiegrades in Einfamilienhaushalten (Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin, HTW)
Förderprogramme
Hersteller
Institutionen
- Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin
- Bundesindustrieverband Technische Gebäudeausrüstung e.V. (BTGA)
- Bundesverband Wärmepumpe e.V. (BWP)
- DIN Deutsches Institut für Normung e.V.
- Fachverband Gebäude-Klima e.V. (FGK)
- Gebäudeenergieberater Ingenieure Handwerker – Bundesverband e.V. (GIH)
- Verbraucherzentrale Rheinland-Pfalz e.V.
Planungshandbücher
- Effizienz ist eine Frage der richtigen Planung (Vaillant)
- Planungshandbuch für Splitsysteme und Kompaktsysteme (Panasonic)
- Planung und Installation (Stiebel Eltron)
- Planungshandbuch Wärmepumpen (Eqtherm)
- Die wärmende Kraft der Elemente (Weishaupt)
Weitere Informationen
- Übersicht zur Förderung von Wärmepumpen
- Übersicht zu Kälteanlagen und Wärmepumpen
- Seminar Wärmepumpen – Sachkunde nach VDI 4645
- Online-Seminar Wärmepumpen – Wärmequellen im Vergleich (Luft, Erde, Wasser)
- Online-Seminar Wärmepumpen – Grundlagen und Modernisierung im Bestand
- Förderung der Teilnahme an Schulungen zum Thema Wärmepumpen im Gebäudebestand
- Wärmepumpe – Alles was Sie wissen müssen im Überblick (Verbraucherzentrale)
- Wie funktioniert die Wärmepumpe? (Bundesverband Wärmepumpen e.V.)
- Wärmepumpe (Bundesumweltamt)
- Technik, Auslegung und Betrieb von Wärmepumpen (www.energie-experten.org)
- Eignungsanalyse Wärmepumpe (Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz)
- JAZ-Rechner (Bundesverband Wärmepumpen e. V.)
- Wärmepumpen in Bestandsgebäuden (Planerbrief 36 – Juli-August 2022)
- Neue Ausgabe der DIN EN 378-1 für Kälteanlagen und Wärmepumpen (Planerbrief 30 – Juli-August 2021)
- Ratgeber Wärmepumpe: Wärmepumpe – alles Wissenswerte auf einen Blick (Buderus)
- Aktuelles: Verordnungen und Gesetze (Buderus)
- Wärmepumpen: Ein Vergleich (Vattenfall)
Stichworte
Wärmepumpen, Heizung, Bestandsgebäude, Modernisierung, Heizleistung, Klimaschutz, EVU-Sperre, Wärmeverteilung, Nutzwärme, Brauchwarmwasserbereitung, Gasheizung, Energetische Qualität, Planungshandbuch Wärmepumpen, VDI 4645, DIN EN 378-1, DIN EN 378-2, DIN EN 378-3, DIN EN 378-4, DIN EN 14511-1, DIN 8901, Planerhandbuch
