Ist eine Hochtemperatur-Wärmepumpe für Altbauten sinnvoll?

• Wie die Wärmepumpe Wasser warm werden lässt
• Wenn eine Wärmepumpe Hochtemperatur-Heizwasser bereitstellen muss
• Varianten der Hochtemperatur-Wärmepumpe
• Vorteile einer Hochtemperatur-Wärmepumpe
• Nachteile einer Hochtemperatur-Wärmepumpe
• Fazit: Wann sich eine Hochtemperatur-Wärmepumpe lohnt

Eine Wärmepumpe dient dazu, Heizwasser auf ein bestimmtes Temperaturniveau – die sogenannte Vorlauftemperatur – zu erhitzen. Dieses fließt dann über Rohrleitungen zu den Heizflächen, welche die Wärme an die Räume abgeben. Der energetische Zustand des Hauses und die Art der Heizflächen (Heizkörper oder Fußbodenheizung) entscheiden dabei darüber, wie hoch die Vorlauftemperatur ausfallen muss.

Je schlechter ein Gebäude gedämmt ist und je kleiner die wärmeübertragenden Flächen sind, desto heißer muss das Heizungswasser sein, um für eine optimale Raumtemperatur zu sorgen. Mit einer herkömmlichen Wärmepumpe eine hohe Vorlauftemperatur zu erreichen, ist jedoch sehr ineffizient und ab einem gewissen Grad technisch nicht mehr realisierbar.

Der Grund hierfür liegt in der Funktionsweise der Wärmepumpe und den daran beteiligten Komponenten. So entnimmt eine Wärmepumpe im ersten Schritt einer Umweltquelle (Luft, Erde, Grundwasser) Wärmeenergie und überträgt sie mittels eines Wärmetauschers (Verdampfer) auf ein flüssiges Kältemittel, welches schon bei niedrigen Temperaturen in einen gasförmigen Zustand übergeht. Das Gas wird dann vom Verdichter angesaugt, der es komprimiert, was gleichzeitig auch seine Temperatur ansteigen lässt. Ein zweiter Wärmetauscher (Verflüssiger) überträgt sie anschließend auf das Heizwasser. Das sich dabei abkühlende Kältemittel nimmt wieder seinen ursprünglichen Aggregatzustand an, und kann, nachdem es am Entspannungsventil dekomprimiert wurde, den Kreislauf erneut durchlaufen.

Gilt es nun, eine hohe Vorlauftemperatur bereitzustellen, steht die Wärmepumpe vor zwei Herausforderungen. Die erste ist der Temperaturhub, den sie ausgehend von einer niedrigen oder moderaten Quellentemperatur zu überwinden hat. Während Wasser-Wasser-Wärmepumpen und mit Erdwärmesonden arbeitende Sole-Wasser-Wärmepumpen diesbezüglich auch im Winter stabile Temperaturen von rund 10 Grad Celsius liefern können, bekommen es Luft-Wärmepumpen und Sole-Wasser-Wärmepumpen mit Flächenkollektoren an sehr kalten Tagen auch schon einmal mit Temperaturen im Minusbereich zu tun.

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Um das mit diesen Ausgangstemperaturen versehene Kältemittel dann so weit zu komprimieren, dass es Temperaturen von über 40 Grad Celsius erreicht, ist viel Antriebsenergie in Form von Strom erforderlich. Je höher also der Temperaturhub, desto höher auch der Stromverbrauch. So spielt nicht nur die Temperatur der Wärmequelle, sondern auch die Vorlauftemperatur eine wichtige Rolle, wenn es um die Effizienz einer Wärmepumpe geht. Ausgedrückt wird diese mittels der Jahresarbeitszahl (JAZ), die den Anteil des Stroms an der entstehenden Heizwärme angibt.

Eine JAZ von 3 bedeutet somit, dass sich die Heizenergie zu einem Drittel aus elektrischer und zwei Dritteln aus Umweltenergie zusammensetzt. Während Sie mit einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe teils auf eine JAZ von 5 (20 % Strom) kommen, liegt sie bei manchen Luft-Wärmepumpen gerade einmal bei rund 2 (50 % Strom). Kommt nun zu einer niedrigen Quelltemperatur noch eine hohe Vorlauftemperatur, steigt der Strombedarf, wodurch wiederum die Jahresarbeitszahl sinkt. Dabei besteht einer der Vorteile von Wärmepumpen doch gerade in der Nutzung von möglichst viel Umweltenergie.

Ein hoher Temperaturhub stellt eine herkömmliche Wärmepumpe aber nicht nur in Bezug auf ihre Effizienz vor ein Problem, sondern auch aus technischer Sicht. So kommt die Komprimierung des Kältemittels irgendwann an ihre Grenzen. Bedarf es einer Vorlauftemperatur von über 55 Grad Celsius, ist dies von einer herkömmlichen Wärmepumpe meist nicht mehr leistbar.

In Altbauten, die aufgrund fehlender Wärmedämmung hohe Wärmeverluste verzeichnen und in denen die Wärmeverteilung mittels Heizkörpern erfolgt, ist jedoch eine starke Erhitzung des Heizwassers erforderlich, um kontinuierlich für ausreichend Wärme im Haus zu sorgen. Hier bedarf es dann schon bei moderaten Außentemperaturen Vorlauftemperaturen von 65 Grad Celsius und mehr. Sinken die Temperaturen draußen in den Minusbereich, steigen die Wärmeverluste und mit ihnen die benötigte Vorlauftemperatur, um sie auszugleichen. In extremen Fällen geht sie auf über 90 Grad Celsius hoch.

Da eine herkömmliche Wärmepumpe, wie beschrieben, mit solchen Werten überfordert wäre, kam es zur Entwicklung von Modellen, die technisch zum Erreichen hoher Vorlauftemperaturen in der Lage sind: Hochtemperatur-Wärmepumpen. Je nach Bauart lässt sich mit ihnen auf bis zu 100 Grad Celsius kommen.

Im Wohnbereich findet vor allem ein Modell Anwendung: die Zweikreis-Hochtemperatur-Wärmepumpe. Ein Einfamilienhaus kann damit mit bis zu 90 Grad heißem Heizwasser versorgt werden. Wie der Name schon vermuten lässt, besteht ihre Funktionsweise in dem Ablauf zweier nacheinander geschalteter Kreisläufe. Der erste gestaltet sich dabei wie bei einer herkömmlichen Wärmepumpe und führt zu einer Vorlauftemperatur von rund 40 Grad Celsius. Diese wird dann im zweiten Kreislauf weiter erhöht. Als Verdampfer fungiert dabei der Verflüssiger des ersten Kreislaufes. Außerdem kommt ein anderes Kältemittel zum Einsatz, welches auf die höhere Eingangstemperatur ausgelegt ist. Verdichter und Ventile sind derweil an den mit der höheren Komprimierung einhergehenden Druck angepasst.

Eine vor allem industriell genutzte Hochtemperatur-Wärmepumpe, ist eine, bei der CO₂ als Kältemittel dient. Dessen besondere Eigenschaften ermöglichen es der Wärmepumpe, aus einer Eingangstemperatur von 35 Grad Vorlauftemperaturen von bis zu 90 Grad Celsius erzeugen. Als Wärmequellen dienen dabei industrielle Abwärme sowie Kühl- oder Abwässer. Es findet also eine Wärmerückgewinnung statt. Da CO₂-Wärmepumpen sehr aufwändig in der Herstellung sind, kommen sie vor allem dann zum Einsatz, wenn viel Wärme benötigt wird.

Eine besondere Form der Hochtemperatur-Wärmepumpe ist die Heißgas-Wärmepumpe. Bei dieser wird ein Teil des komprimierten Kältemittels (= Heißgas) direkt vom Verdichter abgeleitet, um dann von einem zusätzlichen Wärmetauscher auf 65 Grad Celsius gebracht zu werden. Anschließend wird die Wärme auf einen Pufferspeicher übertragen. Das darin befindliche Wasser dient in diesem Fall allerdings nicht zum Heizen, sondern als Brauchwasser.

Eine solche Hochtemperatur-Wärmepumpe ist also weniger für Altbauten mit hohen Vorlauftemperaturen geeignet. Viel eher bietet sie sich für Gebäude wie Neubauten an, in denen die Vorlauftemperatur niedrig genug für den Einsatz einer herkömmlichen Wärmepumpe ist. Da diese nicht die 60 Grad Celsius liefern kann, die zum Vermeiden gesundheitsgefährdender Legionellen im Trinkwasser erforderlich sind, muss dieses auf andere Weise erhitzt werden. Mit einer Heißgas-Hochtemperatur-Wärmepumpe lassen sich die unterschiedlichen Anforderungen bedienen.

Hochtemperatur-Wärmepumpen sind also vielseitig einsetzbar: zum Decken des hohen Wärmebedarfs unsanierter Altbauten, zum Bereitstellen keimfreien Trinkwassers in Gebäuden mit niedrigem Heizwärmebedarf oder in der Industrie. Je nach den Gegebenheiten kann eine Hochtemperatur-Wärmepumpe also sowohl im Einfamilienhaus als auch im Mehrfamilienhaus oder sogar einer ganzen Wohnanlage die Wärmeversorgung übernehmen.

Was sie besonders für Altbauten attraktiv macht, ist, dass sie im Gegensatz zu herkömmlichen Wärmepumpen keine weiteren Sanierungsmaßnahmen erforderlich macht. Während Sie vor deren Verwendung meist erst durch Dämmung Ihren Wärmebedarf senken und Ihre alten Heizkörper gegen eine Fußbodenheizung tauschen müssen, ist eine Hochtemperatur-Wärmepumpe in der Lage, auch unter den gegebenen Umständen für warme Räume zu sorgen. Zusätzliche Arbeiten und Ausgaben bleiben Ihnen somit erspart.

Eine Hochtemperatur-Wärmepumpe ermöglicht Ihnen also einen unkomplizierten Umstieg von einem fossilen auf ein regeneratives Heizsystem. Sorgt bei Ihnen derzeit noch eine Gas- oder Ölheizung für hohe Vorlauftemperaturen, kann sie in Zukunft deren Arbeit übernehmen. So bietet sie neben einer Pelletheizung und einer EE-Hybridheizung aus herkömmlicher Wärmepumpe und Solarthermie oder Pelletofen eine umweltschonende Heizungsalternative.

Während Sie für eine Pelletheizung im Haus über einen ausreichend großen Raum zur Lagerung der Pellets verfügen sollten, ist bei einer Hochtemperatur-Wärmepumpe nur Platz im Garten zur Aufstellung der Außeneinheit, Verteilung der Kollektoren oder Bohrung der Sonden erforderlich. Der Vorteil, den sie gegenüber der Hybridheizung hat, ist, dass bei so einem bivalenten System zwei Wärmeerzeuger angeschafft und regelmäßig gewartet werden müssen. Die Hochtemperatur-Wärmepumpe hingegen kann die Wärmeversorgung allein bestreiten.

Um dies so klimaschonend wie möglich zu tun, sollte als Antriebsenergie Ökostrom verwendet werden. Denn zum allgemeinen Strommix tragen derzeit noch fossile Energieträger wie Kohle und Gas bei. Noch besser, sowohl aus ökologischen als auch ökonomischen Gesichtspunkten, ist die Verwendung von eigenem Solarstrom. So kann auch eine Hochtemperatur-Wärmepumpe mit einer Photovoltaik-Anlage gekoppelt werden, wodurch sie an sonnenreichen Tagen ohne weitere Kosten auch antriebstechnisch mit Umweltenergie versorgt wird.

Da eine Hochtemperatur-Wärmepumpe zur Erzeugung der Vorlauftemperaturen zum großen Teil erneuerbare Energien nutzt, gehört sie zu den Heizsystemen, deren Anschaffung und Einbau staatlich gefördert werden. So erhalten Sie bei der Heizungsförderung im Rahmen der BEG einen Zuschuss von 25 Prozent. Entscheiden Sie sich für eine Wärmequelle mit durchgängig hoher Temperatur, also Erdboden, Grundwasser oder Abwasser, bringt Ihnen dies nicht nur eine höhere Effizienz, sondern auch einen Wärmepumpen-Bonus von 5 Prozent ein.

Um weitere 10 Prozent erhöht sich der Fördersatz, wenn der Heizungs-Tausch-Bonus Anwendung findet. Wie bereits erwähnt, eignet sich eine Hochtemperatur-Wärmepumpe perfekt als Ersatz eines fossil betriebenen Heizsystems. Dies gilt auch dann, wenn Ihr alter Gas- oder Ölkessel von der nach § 72 GEG vorgeschriebenen Austauschpflicht betroffen ist. Denn zum Aufhalten des Klimawandels ist es von entscheidender Bedeutung, dass künftig keine weiteren fossilen Wärmeerzeuger mehr eingebaut werden.

Die Umwelt würde demnach davon profitieren, wenn Sie künftig mit einer Hochtemperatur-Wärmepumpe heizen. Und Ihnen kommen bei der Anschaffung die Förderung und das Ausbleiben weiterer Sanierungsmaßnahmen zugute.

Allerdings sind Wärmepumpen im Vergleich zu Gas- oder Ölheizungen nicht gerade billig. So liegt auch bei der Hochtemperatur-Wärmepumpe der Preis zwischen 8.000 und 12.000 Euro. Hinzu kommen dann aber noch die Kosten für deren Installation. Während diese bei einer Luft-Wärmepumpe recht unkompliziert vonstatten geht und Sie eine solche schon für um die 15.000 Euro erhalten, gestaltet sich die Erschließung der Wärmequelle bei Erd- und Grundwasser-Wärmepumpen etwas aufwändiger. So bedarf es hier genehmigungspflichtiger Erdarbeiten. Die höhere Effizienz, die Sie dadurch erzielen, bringt Ihnen zwar zusätzliche Förderung ein. Dafür summieren sich die Ausgaben in diesen Fällen auf durchschnittlich 25.000 Euro.

Die Effizienz einer Wärmepumpe hängt aber, wie beschrieben, nicht nur von der Quellentemperatur, sondern auch von der Vorlauftemperatur ab. Je höher diese ausfällt, desto größer ist auch der Temperaturhub, den es zu überwinden gilt. Was die Hochtemperatur-Wärmepumpe von anderen Modellen ihrer Art unterscheidet, ist, dass sie diesen Temperaturhub technisch meistern kann. Den damit einhergehenden Stromverbrauch hat sie aber trotzdem.

Kommt also eine herkömmliche Wärmepumpe bis zu einer Vorlauftemperatur von 40 Grad Celsius auf eine Jahresarbeitszahl von 3, sorgt jedes weitere Grad, das sie zu leisten hat, für deren Absinken um rund 6 Prozent. Bei einer Hochtemperatur-Wärmepumpe, die meist 65 Grad Celsius oder mehr bereitstellen muss, liegt die JAZ bei gleicher Wärmequelle demnach bei nur um die 2.

Strom macht dann also 50 Prozent der erzeugten Wärmeenergie aus. In Anbetracht dessen, dass Strom circa dreimal so teuer wie andere Energieträger ist, bedarf es einer möglichst hohen Jahresarbeitszahl, um den Betrieb einer Wärmepumpe wirtschaftlich zu machen.

Bei einer Pelletheizung haben Sie ähnlich hohe Anschaffungskosten, jedoch niedrigere Brennstoffpreise. Zwar sind auch Pellets in den letzten Monaten teurer geworden, liegen jedoch mit durchschnittlich 10 ct/kWh immer noch deutlich unter den 37 ct/kWh, die derzeitig für Strom zu zahlen sind (Stand Juli 2022). Hat also die Hochtemperatur-Wärmepumpe eine Jahresarbeitszahl von unter 3, heizen Sie mit ihr weniger wirtschaftlich als mit einer Pelletheizung. Da diese genau wie fossile Heizsysteme das Heizwasser mittels Verbrennung erhitzt, gelingt es ihr leichter, hohe Vorlauftemperaturen zu erreichen.

Gleiches gilt auch für wasserführende Pelletöfen: Kombinieren Sie einen solchen mit einer herkömmlichen Wärmepumpe zu einer EE-Hybridheizung, sorgt er für eine Entlastung der Wärmepumpe. Die erreichen Sie auch, wenn Sie ihr einen fossilen Wärmeerzeuger zur Seite stellen. Verfügen Sie zum Beispiel bereits über eine noch effizient arbeitende Gasbrennwerttherme, können Sie die beiden zu einem Gas-Wärmepumpen-Hybrid kombinieren. Bei diesem übernimmt dann die Wärmepumpe die Hauptarbeit, während nur noch an sehr kalten Tagen fossil geheizt werden muss.

Ein weiteres bivalentes System, das sich in Betracht zu ziehen lohnt, ist die Kombination einer Wärmepumpe mit Solarthermie. Bis zu 65 Prozent Ihres jährlichen Warmwasserbedarfs lassen sich so solar decken. Bei einer Anlage zur Heizungsunterstützung kommen Sie auf eine Rate von durchschnittlich 25 Prozent. Da im Sommer die Brauchwasser-Erwärmung komplett von der Solarthermie-Anlage übernommen werden kann, macht diese sich auch gut in Kombination mit einer Pelletheizung. Denn die können Sie dann im Sommer ausschalten und damit Pellets sparen.

So liegt gerade beim Heizen großes Energiesparpotenzial. Dessen Anteil am Energieverbrauch eines durchschnittlichen Haushalts beträgt nämlich über 70 Prozent. Das liegt unter anderem daran, dass über 60 Prozent aller Gebäude in Deutschland nicht ausreichend gedämmt und luftdicht sind. Dadurch verzeichnen sie Wärmeverluste von bis zu 80 Prozent und machen so hohe Vorlauftemperaturen erforderlich. Da eine Hochtemperatur-Wärmepumpe diese liefern kann, entfällt bei ihrem Einsatz die Notwendigkeit einer energetischen Sanierung.

Doch langfristige Einsparungen können Sie nur dadurch erzielen. Statt der Anschaffung einer Hochtemperatur-Wärmepumpe, mit der sie einen hohen Stromverbrauch haben, sollten Sie daher eher Sanierungsmaßnahmen in Erwägung ziehen. Denn je mehr Wärme Sie im Gebäude halten, desto weniger stark muss das Heizwasser erhitzt werden. Und sind die Vorlauftemperaturen niedriger, genügt schon eine herkömmliche Wärmepumpe, um sie bereitzustellen. Sie verlieren dann also nicht nur weniger Heizungswärme, diese kommt dann auch viel effizienter zustande.

Um dies zu erreichen, ist nicht gleich eine komplette Sanierung erforderlich. So können schon einzelne Maßnahmen eine große Wirkung haben. Eine Dachdämmung bzw. das Dämmen der obersten Geschossdecke beispielsweise reduziert die Wärmeverluste um rund 20 Prozent. Durch den Austausch Ihrer alten Fenster können Sie diese um circa 15 Prozent senken. Natürlich sind damit zusätzliche Kosten verbunden. Allerdings gibt es auch hierfür Förderung. Und da Sie bei geringerem Wärmebedarf weniger Energie zum Heizen benötigen, werden Sie dann auch weitere Preisanstiege bei Strom und Co. weniger stark treffen.

Sollte es Ihnen allerdings nicht möglich sein, den energetischen Zustand Ihres Hauses zu verbessern, kann eine Hochtemperatur-Wärmepumpe durchaus eine gute Option für dessen Beheizung sein. So mag sie aufgrund ihres teils hohen Stromverbrauchs nicht das effizienteste Heizsystem sein. Dafür aber arbeitet sie umweltschonender als fossile Wärmeerzeuger.

Kommt eine Pelletheizung aufgrund von fehlendem Raum für die Lagerung der Pellets nicht infrage, bietet die Hochtemperatur-Wärmepumpe eine gute Alternative zur Erzeugung hoher Vorlauftemperaturen.

Wenn Sie bereits eine Photovoltaik-Anlage besitzen bzw. deren Anschaffung planen, kann ihre Verwendung eine gute Möglichkeit zur Eigennutzung des gewonnenen Stroms darstellen. Dann sind an sonnigen Tagen auch Ihre Stromkosten niedriger.

Ebenfalls in Erwägung gezogen werden kann eine Hochtemperatur-Wärmepumpe für Altbauten, die zwar bereits teilweise saniert sind, deren Vorlauftemperaturen aber häufig bei um die 55 Grad Celsius liegen. Eine herkömmliche Wärmepumpe ist zwar in der Lage, diese bereitzustellen, muss dafür jedoch sehr oft volle Leistung erbringen, was zu Lasten ihrer Effizienz geht. Die Hochtemperatur-Wärmepumpe hingegen meistert den Grenzbereich spielend und könnte somit die bessere Option sein.

Genaueres dazu, welches Heizsystem die beste Wahl für Ihr Haus darstellt, erfahren Sie von einem Energieberater oder dem Mitarbeiter eines Heizungsfachbetriebs. Diese machen sich vor Ort ein Bild von den Gegebenheiten und können auch überprüfen, ob die Heizkurve korrekt eingestellt ist. Möglicherweise brauchen Sie gar keine so hohen Vorlauftemperaturen, um Ihre Räume warm zu bekommen. Sollte dem aber doch so sein, steht Ihnen mit der Hochtemperatur-Wärmepumpe ein klimaschonendes System zu deren Erzeugung zur Verfügung.