Wärmepumpe im Mehrfamilienhaus – darauf kommt es an
Effizient heizen im Mehrfamilienhaus mit Wärmepumpen: Wir blicken auf Möglichkeiten, Vorteile, Herausforderungen und Kosten.
Welche Möglichkeiten gibt es, ein Mehrfamilienhaus mit Wärmepumpe zu versorgen?
Foto: PantherMedia / zigmunds
In Deutschland gibt es rund 3,3 Millionen Mehrfamilienhäuser, die etwa 41 % der gesamten Wohnfläche ausmachen. Viele dieser Gebäude werden noch mit fossilen Brennstoffen beheizt. Angesichts der Klimaziele und steigender Energiepreise rückt die Umstellung auf erneuerbare Energien zunehmend in den Fokus. Eine vielversprechende Lösung ist der Einsatz von Wärmepumpen. Wir haben uns angeschaut, worauf es dabei ankommt, denn es gibt durchaus ein paar Besonderheiten im Vergleich zum Einfamilienhaus.
Inhaltsverzeichnis
- Warum sind Wärmepumpen im Mehrfamilienhaus sinnvoll?
- Herausforderungen beim Einsatz von Wärmepumpen im Mehrfamilienhaus
- LowEx-Projekt: Forschung für Bestandsgebäude
- Arten und Optionen von Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern
- Kombination von Wohnungsstationen und Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern
- Kosten von Wärmepumpen für Mehrfamilienhäuser
Warum sind Wärmepumpen im Mehrfamilienhaus sinnvoll?
Wärmepumpen sind eine effiziente und nachhaltige Alternative zu konventionellen Heizsystemen, die auf fossilen Brennstoffen basieren. Ihr Betrieb erfolgt hauptsächlich mit Umweltenergie, wodurch sowohl die Abhängigkeit von Gas und Öl als auch die damit verbundenen Preisschwankungen reduziert werden.
Ein wesentlicher Vorteil von Wärmepumpen ist ihre hohe Effizienz. Während herkömmliche Heizsysteme etwa 100 % der eingesetzten Energie in Wärme umwandeln, erreichen Wärmepumpen eine Effizienz von 300 bis 500 %. Das bedeutet, dass sie aus einer Kilowattstunde (kWh) Strom drei bis fünf kWh Wärme erzeugen. Dadurch sinken die Betriebskosten langfristig erheblich.
Reduzierung der CO2-Emissionen
Zusätzlich leistet der Einsatz von Wärmepumpen einen wichtigen Beitrag zur Reduzierung von CO₂-Emissionen. Da sie primär Umweltwärme aus Luft, Wasser oder dem Erdreich nutzen, werden weniger fossile Brennstoffe verbrannt. In Verbindung mit grüner Stromerzeugung, etwa durch eine Photovoltaikanlage, kann eine Wärmepumpe nahezu klimaneutral betrieben werden.
Die politische und gesetzliche Entwicklung begünstigt ebenfalls den Umstieg auf Wärmepumpen. Das Gebäudeenergiegesetz (GEG) schreibt vor, dass neue Heizsysteme zunehmend auf erneuerbare Energien setzen müssen. Gleichzeitig steigen die CO₂-Abgaben, wodurch fossile Heizungen zunehmend unattraktiv werden. Für Immobilienbesitzer bedeutet dies, dass eine Investition in eine Wärmepumpe nicht nur umweltfreundlich, sondern auch langfristig wirtschaftlich sinnvoll ist.
Investition in die Zukunft
Ein weiterer Pluspunkt ist die Zukunftssicherheit. Wärmepumpen sind langlebig und weniger von Energiepreisschwankungen betroffen als Gas- oder Ölheizungen. Angesichts der globalen Energiekrisen und geopolitischen Unsicherheiten gewinnen sie als unabhängige Heizlösung an Bedeutung.
Gerade in Mehrfamilienhäusern, wo die Heizkosten einen großen Anteil an den Betriebskosten ausmachen, kann eine Wärmepumpe erhebliche Einsparungen bringen. Durch intelligente Steuerungssysteme lassen sich Verbrauch und Kosten optimieren. Zudem gibt es flexible Modelle zur Umsetzung, sei es als zentrale Anlage für das gesamte Gebäude oder als dezentrale Einzellösung pro Wohneinheit.
Herausforderungen beim Einsatz von Wärmepumpen im Mehrfamilienhaus
Der Einsatz von Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern ist komplexer als in Einfamilienhäusern. Wichtige Aspekte sind:
- Heizlastberechnung: Die genaue Ermittlung des Wärmebedarfs ist essenziell, um eine effiziente und wirtschaftliche Nutzung der Wärmepumpe zu gewährleisten. Dazu müssen Faktoren wie die Gesamtwohnfläche, das Nutzungsverhalten der Bewohner sowie der Zustand der Gebäudedämmung berücksichtigt werden. Eine fehlerhafte Berechnung kann dazu führen, dass die Wärmepumpe entweder überdimensioniert ist und unnötig hohe Investitionskosten verursacht oder unterdimensioniert und nicht genügend Heizleistung liefert. In beiden Fällen entstehen erhöhte Betriebskosten.
- Gebäudedämmung: Eine unzureichende Wärmedämmung erhöht den Energiebedarf erheblich und reduziert die Effizienz der Wärmepumpe. Besonders in Altbauten ist es daher sinnvoll, die Gebäudedämmung zu verbessern, bevor eine Wärmepumpe installiert wird. Neben der Außendämmung spielen auch Fenster, Dächer und Kellerdecken eine entscheidende Rolle. Ohne entsprechende Maßnahmen kann es notwendig sein, eine Hochtemperatur-Wärmepumpe zu verwenden, die jedoch einen höheren Stromverbrauch aufweist.
- Wärmeverteilung: Eine effiziente Wärmeverteilung ist essenziell für den wirtschaftlichen Betrieb einer Wärmepumpe. Niedertemperatur-Heizsysteme wie Fußbodenheizungen oder spezielle Niedertemperatur-Heizkörper sorgen für eine optimale Nutzung der erzeugten Wärme. In vielen Bestandsgebäuden sind jedoch noch konventionelle Heizkörper verbaut, die eine höhere Vorlauftemperatur benötigen. Hier kann es notwendig sein, entweder die Heizkörper auszutauschen oder auf eine bivalente Lösung mit einer zusätzlichen Heizquelle zur Spitzenlastabdeckung zurückzugreifen.
- Eigentumsverhältnisse: In Mehrfamilienhäusern sind die Eigentumsstrukturen oft komplex. Während in Einfamilienhäusern der Besitzer allein entscheidet, muss in Mehrfamilienhäusern eine Wohnungseigentümerversammlung über die Installation einer Wärmepumpe abstimmen. Dies kann den Entscheidungsprozess erheblich verzögern oder sogar verhindern, wenn einzelne Eigentümer gegen die Umstellung auf eine Wärmepumpe sind. Eine klare Kommunikation über Einsparpotenziale, Umweltvorteile und staatliche Förderungen kann helfen, die Zustimmung zu erleichtern.
- Technische Integration: In Mehrfamilienhäusern sind oft bestehende Heizsysteme mit zentralen Heizkesseln oder Fernwärmeanbindungen verbaut. Die Umstellung auf eine Wärmepumpe erfordert daher eine sorgfältige Integration in das bestehende Heizsystem. Möglich ist dies durch eine Kaskadenschaltung mehrerer Wärmepumpen oder durch die Kombination mit bestehenden Heizsystemen, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten.
- Schallschutz: Besonders Luft-Wasser-Wärmepumpen erzeugen Betriebsgeräusche, die in dicht besiedelten Gebieten oder Innenhöfen von Mehrfamilienhäusern als störend empfunden werden können. Die Wahl eines geeigneten Standorts, Schallschutzmaßnahmen oder die Nutzung von Erdwärme- oder Wasser-Wasser-Wärmepumpen kann dieses Problem reduzieren.
- Wirtschaftlichkeit: Die anfänglichen Investitionskosten für eine Wärmepumpe sind höher als bei konventionellen Heizsystemen. Daher spielt die staatliche Förderung eine wichtige Rolle. Die richtige Wahl der Wärmepumpe und eine detaillierte Wirtschaftlichkeitsanalyse sind entscheidend, um langfristig von geringen Betriebskosten und einer hohen Energieeffizienz zu profitieren.
LowEx-Projekt: Forschung für Bestandsgebäude
Mit den Herausforderungen und Lösungen von Wärmepumpen in bestehenden Mehrfamilienhäusern hat sich das LowEX-Projekt beschäftigt. Gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz, wurde das Projekt in Zusammenarbeit mit renommierten Forschungseinrichtungen, darunter das Fraunhofer-Institut und die Universität Freiburg, sowie Partnern aus der Energie- und Heizungsbranche durchgeführt.
Ziel des Projekts war es, Methoden zu entwickeln, um den Energiebedarf in Mehrfamilienhäusern zu senken und eine Umstellung auf Wärmepumpensysteme auch ohne aufwändige Sanierung der Gebäudehülle zu ermöglichen. Eine besondere Herausforderung lag dabei in den höheren Vorlauftemperaturen, die in bestehenden Heizsystemen oftmals notwendig sind, sowie in den hygienischen Anforderungen an die Trinkwassererwärmung.
Das Projekt analysierte verschiedene Wärmepumpensysteme, darunter:
- Zentrale Wärmepumpensysteme für das gesamte Gebäude: Eine einzige große Wärmepumpe versorgt alle Wohnungen mit Wärme und Warmwasser.
- Kombinierte zentrale und dezentrale Lösungen: Eine zentrale Heizanlage wird durch dezentrale Warmwasserbereitung in den Wohnungen ergänzt.
- Wärmepumpen pro Wohneinheit: Jede Wohnung verfügt über eine eigene kleine Wärmepumpe.
- Etagenweise Wärmepumpen: Eine Wärmepumpe versorgt jeweils eine oder mehrere Etagen.
- Einzelraum-Wärmepumpen: Für individuelle Lösungen pro Raum.
Ergebnisse des LowEx-Projekts
Die durchgeführten Studien zeigten, dass der Einsatz von Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern auch ohne umfassende Gebäudesanierung wirtschaftlich und technisch machbar ist. Insbesondere folgende Erkenntnisse wurden gewonnen:
- Standardisierung von Systemen: Einheitliche, modular aufgebaute Lösungen können den Planungsaufwand reduzieren und Investitionskosten senken.
- Optimierung der Vorlauftemperaturen: Die Installation großer Wärmetauscher und hydraulischer Abgleich ermöglichen eine effizientere Nutzung der Wärmepumpe.
- Integration von Ultrafiltrationssystemen: Diese können niedrigere Warmwassertemperaturen ermöglichen und damit den Wirkungsgrad der Wärmepumpe erhöhen.
- Kombination mit Photovoltaik: Durch die Nutzung von selbst erzeugtem Solarstrom kann die Wirtschaftlichkeit weiter gesteigert werden.
Arten und Optionen von Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern
Der Einsatz von Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern kann auf verschiedene Weise erfolgen. Je nach baulichen Gegebenheiten, Platzangebot und wirtschaftlichen Überlegungen kommen unterschiedliche Wärmepumpentypen infrage. Die wichtigsten Varianten sind:
- Luft-Wasser-Wärmepumpen: Diese sind die am häufigsten verwendete Wärmepumpenart. Sie nutzen die Außenluft als Energiequelle und benötigen keine tiefgehenden baulichen Eingriffe wie Bohrungen oder Erdarbeiten. Der Installationsaufwand ist vergleichsweise gering, was sie besonders für Bestandsgebäude attraktiv macht. Allerdings ist ihr Wirkungsgrad stark von der Außentemperatur abhängig, weshalb sie in kalten Wintern an Effizienz verlieren können.
- Sole-Wasser-Wärmepumpen (Erdwärmepumpen): Diese Art nutzt die im Erdreich gespeicherte Wärme und erzielt damit einen stabileren Wirkungsgrad über das gesamte Jahr. Sie benötigen entweder Erdwärmekollektoren, die flach unter der Erdoberfläche verlegt werden, oder Erdwärmesonden, die tief in den Boden gebohrt werden. Die Installation ist teurer als bei Luft-Wasser-Wärmepumpen, lohnt sich aber langfristig durch die höhere Effizienz.
- Wasser-Wasser-Wärmepumpen: Diese Wärmepumpen beziehen ihre Energie aus dem Grundwasser und bieten eine sehr hohe Effizienz, da die Temperatur des Wassers das ganze Jahr über relativ konstant bleibt. Allerdings ist der Bauaufwand hoch, da Brunnen gebohrt werden müssen, um das Wasser zu gewinnen und wieder in das Erdreich zurückzuführen. Zudem sind Genehmigungen notwendig, um die Wasserentnahme zu regeln.
- Hochtemperatur-Wärmepumpen: Diese speziellen Wärmepumpen können Vorlauftemperaturen von bis zu 80 °C erreichen und sind damit besonders für Bestandsgebäude mit alten Heizsystemen geeignet, die mit hohen Temperaturen arbeiten. Allerdings sind sie in der Regel weniger effizient als klassische Niedertemperatur-Wärmepumpen.
- Hybrid-Wärmepumpen: Diese kombinieren eine Wärmepumpe mit einer anderen Heizquelle, wie z. B. einer Gas- oder Ölheizung. Dies kann sinnvoll sein, wenn die Wärmepumpe nicht allein den gesamten Wärmebedarf decken kann oder wenn Spitzenlasten überbrückt werden müssen.
- Kaskadenschaltung mehrerer Wärmepumpen: In großen Mehrfamilienhäusern werden oft mehrere Wärmepumpen in Reihe geschaltet, um eine gleichmäßige Versorgung sicherzustellen. Dadurch kann die Heizleistung je nach Bedarf angepasst und eine bessere Effizienz erzielt werden.
Die Wahl der passenden Wärmepumpe hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter der Platzbedarf, die bestehende Heiztechnik, die klimatischen Bedingungen vor Ort sowie wirtschaftliche und regulatorische Aspekte.
Kombination von Wohnungsstationen und Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern
Ein wichtiger Faktor für die effiziente Nutzung von Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern ist die Kombination mit Wohnungsstationen. Diese dezentralen Einheiten stellen eine moderne und energieeffiziente Alternative zur klassischen zentralen Warmwasserbereitung dar. Wohnungsstationen können sowohl für die Warmwasserversorgung als auch für die Raumheizung eingesetzt werden und bieten eine flexible und hygienisch einwandfreie Lösung.
Vorteile der Kombination
- Energieeffizienz: Da Wohnungsstationen Warmwasser direkt in der jeweiligen Wohnung erzeugen, können Verteilverluste minimiert werden. Eine Wärmepumpe kann mit niedrigeren Vorlauftemperaturen betrieben werden, was die Effizienz steigert.
- Hygienische Warmwasserbereitung: Durch die dezentrale Warmwasserbereitung in den Wohnungsstationen entfällt das Risiko von Legionellenbildung, da das Wasser nicht über lange Leitungswege verteilt wird.
- Geringere Betriebskosten: Da Wärmepumpen im niedrigen Temperaturbereich besonders effizient arbeiten, kann eine optimierte Kombination mit Wohnungsstationen langfristig die Heizkosten senken.
- Flexibilität in der Heizungsmodernisierung: Wohnungsstationen ermöglichen eine schrittweise Modernisierung, indem einzelne Wohnungen auf das neue System umgestellt werden, ohne dass das gesamte Heizsystem sofort ersetzt werden muss.
Installationsvarianten
Je nach Gebäude- und Nutzerstruktur gibt es verschiedene Möglichkeiten zur Kombination von Wohnungsstationen mit Wärmepumpen:
- Zwei-Leiter-System: Hierbei gibt es nur einen Vor- und einen Rücklauf, der sowohl für die Heizungs- als auch für die Warmwasserversorgung genutzt wird. Dies erfordert eine höhere Vorlauftemperatur, was die Effizienz der Wärmepumpe leicht reduziert.
- Drei- oder Vier-Leiter-System: Durch eine Trennung der Heizungs- und Warmwasserversorgung können niedrigere Vorlauftemperaturen erreicht werden. Dies verbessert die Effizienz der Wärmepumpe erheblich, erfordert jedoch einen höheren Installationsaufwand.
- Kombination mit Durchlauferhitzern: Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Warmwasser auf eine moderate Temperatur vorzuwärmen und in der jeweiligen Wohnung mit einem elektrischen Durchlauferhitzer auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Dies ermöglicht eine sehr effiziente Betriebsweise der Wärmepumpe und reduziert die notwendige Vorlauftemperatur.
Herausforderungen und Lösungsansätze
- Hydraulischer Abgleich: Eine gleichmäßige Verteilung der Heizenergie ist essenziell. Eine professionelle Planung und ein hydraulischer Abgleich verhindern eine Unter- oder Überversorgung einzelner Wohnungen.
- Elektrische Anschlusswerte: Bei der Nutzung von elektrischen Durchlauferhitzern müssen die vorhandenen Netzanschlüsse der Wohnungen geprüft und gegebenenfalls angepasst werden.
- Platzbedarf und Integration: Wohnungsstationen benötigen einen gewissen Platz in den einzelnen Wohnungen. Eine gute Integration in bestehende Strukturen ist daher notwendig.
Kosten von Wärmepumpen für Mehrfamilienhäuser
Die Kosten für eine Wärmepumpe in einem Mehrfamilienhaus setzen sich aus verschiedenen Faktoren zusammen, darunter die Anschaffungskosten, Installationsaufwand, Betriebskosten sowie eventuelle Modernisierungsmaßnahmen an der Gebäudetechnik.
Anschaffungskosten
Die Anschaffungskosten variieren je nach Art der Wärmepumpe und der Gebäudegröße. Grundsätzlich lassen sich folgende Preisspannen definieren:
- Luft-Wasser-Wärmepumpe: 27.000 – 50.000 Euro
- Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdwärmepumpe): 40.000 – 70.000 Euro (inklusive Bohrungen)
- Wasser-Wasser-Wärmepumpe: 45.000 – 80.000 Euro (inklusive Brunnenbohrung)
- Hybrid-Wärmepumpe: 30.000 – 60.000 Euro
Je größer das Mehrfamilienhaus, desto mehr Leistung wird benötigt. In manchen Fällen kann es sinnvoll sein, mehrere Wärmepumpen in Kaskadenschaltung zu betreiben, wodurch die Anschaffungskosten weiter steigen können.
Installationskosten
Neben den reinen Anschaffungskosten fallen auch Kosten für die Installation an. Diese beinhalten:
- Planung und Genehmigungen: 2.000 – 5.000 Euro
- Einbau der Wärmepumpe: 10.000 – 20.000 Euro
- Bohrarbeiten für Erd- oder Wasser-Wärmepumpen: 10.000 – 30.000 Euro
- Anpassung der Heizverteilung (z. B. Austausch von Heizkörpern oder Installation von Wohnungsstationen): 5.000 – 20.000 Euro
Ein entscheidender Faktor für die Wirtschaftlichkeit ist die bestehende Heizungsinfrastruktur. Falls das Gebäude bereits über eine Flächenheizung (z. B. Fußbodenheizung) verfügt, kann die Wärmepumpe effizienter arbeiten. Falls hingegen eine Modernisierung der Heizkörper notwendig ist, steigen die Investitionskosten.
Betriebskosten
Die laufenden Betriebskosten einer Wärmepumpe hängen vom Stromverbrauch und den Energiepreisen ab. Durchschnittlich liegt der Stromverbrauch einer Wärmepumpe in einem 1.000 m² großen Mehrfamilienhaus bei ca. 30.000 – 50.000 kWh pro Jahr. Bei einem Strompreis von 30 Cent pro kWh ergeben sich jährliche Betriebskosten zwischen 9.000 und 15.000 Euro.
Wartungskosten sind im Vergleich zu Gas- oder Ölheizungen niedriger. Während für Gasheizungen jährlich rund 300 – 500 Euro für Wartung anfallen, liegen die Wartungskosten einer Wärmepumpe bei etwa 100 – 300 Euro pro Jahr.
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