Teil 1: Der Wärmepumpenmarkt in Österreich

Kurzbeschreibung: Seit Beginn der Erfassung des Wärmepumpenmarkts in Österreich Mitte der 70er Jahre bis heute können vier Marktphasen gemäß Wachstum und Stagnation (bzw. Rückgang der Verkaufszahlen) unterschieden werden. Heute wächst der Markt. Stärkstes Segment im aktuellen Wärmepumpenmarkts ist die Luft-Wasser-Wärmepumpe. Ein wesentlicher Grund dafür neben dem Vorteil der einfachen und raschen Installation ist, dass Erdreichwärmepumpen im Wirtschaftlichkeitsvergleich schlechter als Luft-Wasser-Wärmepumpe abschneiden. Die Wärmepumpe in der Praxis
Eine Serie in vier Teilen
Teil 1: Der Wärmepumpenmarkt in Österreich

Die ökologische Sinnhaftigkeit von Wärmepumpen ist bisweilen umstritten: Während sie von den einen als sehr effiziente Möglichkeit gesehen wird, Umweltwärme auf ein nutzbares Niveau anzuheben, kritisieren andere, dass die Wärmepumpe bloß eine bessere Stromheizung darstelle und der Trend zu Wärmepumpen den Strombedarf in den Wintermonaten erhöhe.
Wir wollen uns in diesem Beitrag mit der Effizienz von Wärmepumpen beschäftigen und dabei schwerpunktmäßig zwei Studien, die die Ergebnisse von Wärmepumpen-Feldmessungen zusammenfassen, vorstellen.
Konkret geht es um folgende Fragestellungen:

Wie hat sich der Wärmepumpenmarkt in Österreich entwickelt?
Mit welchen Maßzahlen wird die Effizienz einer Wärmepumpenanlage erfasst?
Wie effizient sind Wärmepumpen im realen Betrieb?
Wovon hängt die Effizienz einer Wärmepumpenanlage ab und welche Empfehlungen für die Planung lassen sich daraus ableiten?

Der Wärmepumpenmarkt in Österreich

Seit 1976 wird der Wärmepumpenmarkt in Österreich systematisch erfasst. Die Ergebnisse dieser Marktbeobachtung werden in einem jährlich erscheinenden Bericht festgehalten, zuletzt in dem im Mai 2015 erschienenen Bericht "Innovative Energietechnologien in Österreich Marktentwicklung 2014".
Rückblickend lassen sich vier Marktentwicklungsphasen unterscheiden:

Phase 1 - 1976 - 1988: Der erste Wärmepumpen-Boom
Ausgelöst durch die Energiehochpreisphasen der 1970er Jahre begann ab Mitte der 1970er-Jahre die Wärmepumpentechnologie in Österreich Fuß zu fassen. Von wenig über Null im Jahr 1976 stieg der Absatz von Wärmepumpen kontinuierlich und erreichte 1986 mit etwa 13.000 in diesem Jahr verkauften Wärmepumpen einen ersten Höhepunkt. In dieser ersten Phase wurden überwiegend Brauchwasser-Wärmepumpen eingebaut.

Phase 2 - 1989 - 1999: Die Flaute der 1990er-Jahre
Im Jahr 1989 erfolgte ein deutlicher Rückgang der Verkaufszahlen. Dieser rückläufige Trend setzte sich während der 1990er-Jahre, die durch vergleichsweise sehr niedrige Ölpreise geprägt waren, fort. 1999 erreichte der Absatz von Wärmepumpen einen Tiefpunkt.

Phase 3 - 2000 - 2008: Der zweite Wärmepumpen-Boom
Ab dem Jahr 2000 stiegen die Verkaufszahlen, vor allem im Bereich der Heizungswärmepumpen, wieder rasant an. Im Jahr 2008 wurden über 18.700 Wärmepumpen verkauft, etwa viermal so viel wie im Jahr 2000.
Als Gründe für diesen Boom lassen sich steigende Energie-, insbesondere Ölpreise, Verbesserungen in der Technologie und im Qualitätsmanagement, und günstige Förderbedingungen anführen. Aber auch der Trend zu besser wärmegedämmten Gebäuden, die einen effizienteren Betrieb von Wärmepumpen ermöglichen, mag eine Rolle gespielt haben.

Phase 4 - 2009 - 2015: Konsolidierung
Bedingt durch die Einflüsse der Wirtschafts- und Finanzkrise kam es in den Jahren 2009 bis 2011 zu einem moderaten Rückgang der Verkaufszahlen, ab 2012 gibt es wieder einen moderaten Wachstumstrend. 2014 war mit beinahe 19.400 verkauften Wärmepumpen das Jahr mit dem bisher höchsten Wärmepumpenabsatz.

Besonders bemerkenswert ist der Siegeszug der Luft-Wasser-Wärmepumpe, also jenes Wärmepumpensystems, das zumeist die Außenluft als Wärmequelle verwendet.
Von einem Anteil von knapp unter 10% an insgesamt verkauften Wärmepumpen im Jahr 2000 stieg der Anteil der Luft-Wasser-Wärmepumpen auf etwa 63 % im Jahr 2014.
Dazu synchron verläuft die schwindende Bedeutung der beiden anderen Wärmequellen Erdreich und Grundwasser. Während im Jahr 2000 noch beinahe 80% aller Wärmepumpen mit der Wärmequelle Erdreich betrieben wurden, betrug der Anteil der Erdreich-Wärmepumpen im Jahr 2014 nur mehr etwa 30%. Der Anteil der Grundwasser-Wärmepumpen fiel von ca. 17% im Jahr 2000 auf 5,5% im Jahr 2014.
Im Bericht "Innovative Energietechnologien in Österreich Marktentwicklung 2014" ist der Aufstieg der Luft-Wasser-Wärmepumpe folgendermaßen begründet:

Die Hintergründe dieser Entwicklungen liegen einerseits an den geringeren Investitionskosten von Luft/Wasser Wärmepumpensystemen, andererseits ist die Wärmequelle Luft in der Regel einfacher zu erschließen als das Erdreich oder das Grundwasser. In manchen Gebäudestrukturen ist Luft überhaupt die einzige mögliche Wärmequelle.
Für die Wärmepumpe als Technologie ist diese Entwicklung jedoch auch kritisch zu bewerten, da die Verwendung von Luft als Wärmequelle bei einer konventionellen Anwendung systembedingt mit vergleichsweise geringeren Jahresarbeitszahlen verknüpft ist.

Karl Ochsner, Geschäftsführer der Ochsner Wärmepumpen GmbH, nimmt zu den Gründen für die Marktdominanz der Luft-Wasser-Wärmepumpe Stellung:

Teil 2: Maßzahlen für die Erfassung der Effizienz einer Wärmepumpenanlage

Kurzbeschreibung: Besprochen werden die beiden wichtigen Kennzahlen "Leistungszahl" und "Arbeitszahl". Bei der jeweiligen Kennzahl ist zu unterscheiden, welche stromverbrauchenden Elemente in die Bilanzierung eingeschlossen werden: nur Verdichter und Steuerung oder auch andere Verbraucher wie Sole- bzw. Brunnenpumpe, E-Heizstab sowie Speicher-Ladepumpen. Die Wärmepumpe in der Praxis - Teil 2: Maßzahlen für die Erfassung der Effizienz einer Wärmepumpenanlage
Wie wird die Effizienz einer Wärmepumpenanlage beschrieben bzw. gemessen?
Wie wird die Effizienz einer Wärmepumpenanlage erfasst?

Grundsätzlich werden bei den Maßzahlen, die die Effizienz einer Wärmepumpe beschreiben, immer zwei Energiemengen bzw. Leistungen gegenübergestellt:
Die nutzbare Wärmemenge bzw. Leistung, die von der Wärmepumpe geliefert wird, einerseits, und
die Menge bzw. Leistung an elektrischer Energie, die für den Betrieb der Wärmepumpe notwendig ist, andererseits.

Die erste wesentliche Maßzahl ist die Leistungszahl, meistens mit dem griechischen Buchstaben Epsilon bezeichnet, oder auch COP-Wert genannt. COP steht für Coefficient of Performance.
Leistungszahlen bzw. COP-Werte einer bestimmten Wärmepumpe sind die Werte, die in den Technischen Datenblättern der Hersteller zu finden ist. Leistungszahlen werden am Prüfstand bei bestimmten Betriebspunkten gemäß der Norm EN 14511 ermittelt.
Beispielsweise bezeichnet der Ausdruck "B0/W35" einen typischen Betriebspunkt für eine Sole-Wärmepumpe. B0 steht für die Temperatur der Wärmequelle, also der Sole mit einer Temperatur von 0 Grad. Der Buchstabe B, der der Zahl vorangestellt ist, kommt vom englischen brine, was übersetzt Sole bedeutet. W35 steht für die Austrittstemperatur des Heizungswassers, in diesem Fall von 35 Grad.
Ein COP-Wert von 5 beim Betriebspunkt B0/W35 bedeutet also, dass bei einer Sole-Temperatur von 0 Grad und einer Heizungswasser-Austrittstemperatur von 35 Grad eine Einheit an elektrischer Antriebsleistung zugeführt werden muss, um fünf Einheiten Wärmeleistung zu generieren.

Die zweite wesentliche Maßzahl ist die Arbeitszahl, abgekürzt AZ. Diese wird nicht unter Prüfstandsbedingungen bei einem bestimmten Betriebspunkt gemessen, sondern unter realen Bedingungen, also vor allem bei schwankenden Temperaturen der Wärmequelle und der Wärmesenke.
Wird die Arbeitszahl über den Zeitraum eines Jahres ermittelt, spricht man von der Jahresarbeitszahl, abgekürzt JAZ. Die Arbeitszahl kann aber beispielsweise auch für den Zeitraum eines Tages oder eines Monats bestimmt werden. Arbeitszahlen hängen daher nur mehr bedingt von der Qualität der Wärmepumpe selbst ab, da die Temperaturen der Wärmequelle und Wärmesenke, also die Einsatzbedingungen der Wärmepumpe nunmehr wichtig sind.
Im Idealfall wird die Arbeitszahl daher im realen Betrieb gemessen.
Die Jahresarbeitszahl wird aber bisweilen auch im vorhinein abgeschätzt. Dies erfolgt mit einem Berechnungsverfahren, dem Annahmen zum Temperaturprofil von Wärmequelle und -senke zugrundegelegt werden. Die Berechnung bzw. Abschätzung der Jahresarbeitszahl einer konkreten Wärmepumpe an einem bestimmten Einsatzort kann beispielsweise mit dem Tool JAZ-Calc oder gemäß der VDI-Richtlinie 4650 erfolgen.
Eine Jahresarbeitszahl von 4 bedeutet also, dass über den Zeitraum eines Jahres betrachtet, die Wärmepumpe viermal mehr Wärmeenergie liefert als an elektrischer Energie der Wärmepumpenanlage zugeführt wird.

Doch Vorsicht! Arbeitszahl ist nicht gleich Arbeitszahl.
Es kommt auf die Systemgrenze bzw. darauf an, was alles dem Stromverbrauch einer Wärmepumpenanlage zugerechnet wird.
In der vom Fraunhofer ISE durchgeführten Studie "Wärmepumpen Effizienz", auf die wir später noch genauer eingehen werden, werden vier verschiedene Arbeitszahlen unterschieden, die sich in der Systemgrenze unterscheiden.

Die Arbeitszahl 0 berücksichtigt nur den Stromverbrauch für Verdichter und Steuerung der Wärmepumpe. Bei der Arbeitszahl 1 kommt der Stromverbrauch der Solepumpe oder der Brunnenpumpe oder des Ventilators (im Fall einer Luft-Wasser-Wärmepumpe) hinzu. Arbeitszahl 2 berücksichtigt zusätzlich die Nachheizung durch einen E-Heizstab, bei Arbeitszahl 3 wird auch noch der Stromverbrauch für die Speicher-Ladepumpen dazugerechnet.

Diese Unterscheidungen können für einen Planer relevant sein, der zum Zweck der Optimierung seiner Planung unterschiedliche Anlagenteile vergleichen möchte.
Der Endkunde hingegen sollte mit diesem Schema nicht konfrontiert oder verwirrt werden bzw. sich immer an der Arbeitszahl 3 orientieren, da letzlich aus ihr abgeschätzt wird, wieviel Strom seine Wärmeerzeugungsanlage im Betrieb verbrauchen wird. Suchen Sie einen energieeffzienten Laptop, werden Sie sich auch nicht in erster Linie daran orientieren, wieviel Strom der Lüfter eines Geräts verbraucht, sondern wieviel Strom das gesamte Gerät in etwa verbrauchen wird.

Die gelieferte Wärmeenergie der Wärmepumpe wird in der Regel direkt nach der Wärmepumpe mit einem Wärmemengenzähler gemessen. Bzw. in dem Fall, dass die Wärmepumpe für Heizung und Warmwasserbereitung eingesetzt wird und die Wärme hier separat ausspeist, werden zwei Wärmemengenzähler - einer für die Heizung, einer für das Warmwasser eingebaut.

Teil 3: Die Effizienz von Wärmepumpen im realen Betrieb

Kurzbeschreibung: Wesentliche Ergebnisse zu Jahresarbeitszahlen aus zwei Feldstudien werden vorgestellt, einer deutschen und einer aus Kärnten. In den Studien wurden Wärmepumpen im realen Einsatz, also in Gebäuden – nicht lediglich am Prüfstand – vermessen. Speziell für Luft/Wasser-Wärmepumpenanlagen gilt – zumindest für solche, die bis zum Jahr 2009 installiert wurden -, dass sie im realen Betrieb in der Regel über eine Jahresarbeitszahl von 3,5 nicht hinauskommen. Die Wärmepumpe in der Praxis - Teil 3: Die Effizienz von Wärmepumpen im realen Betrieb

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme hat zwischen den Jahren 2007 und 2010 eine groß anlegte Feldmessung von Wärmepumpen-Anlagen in Deutschland durchgeführt. Insgesamt wurden die Messdaten von 77 Anlagen in die Auswertung einbezogen: 56 Anlagen mit der Wärmequelle Erdreich, 17 Anlagen mit Luft als Wärmequelle, 3 Anlagen mit der Wärmequelle Grundwasser.
Die Ergebnisse der Untersuchung sind im Bericht "Wärmepumpen Effizienz. Messtechnische Untersuchung von Wärmepumpenanlagen zur Analyse und Bewertung der Effizienz im realen Betrieb" dokumentiert.
Zunächst einige Eckpunkte zu den vom Fraunhofer-Institut untersuchten Anlagen und den Gebäuden, in denen diese installiert sind:

1. Alle Anlagen dienen sowohl der Raumheizung als auch der Warmwasserbereitung.
2. Bei der Wärmeverteilung überwiegt deutlich das System der Fußbodenheizung: 72 Anlagen sind mit Fußbodenheizung, 4 mit Radiatorenheizung und eine Anlage ist mit einer kombinierten Wärmeverteilung ausgestattet.
3. 38 Anlagen, also etwa die Hälfte der Anlagen, verfügen über keinen Pufferspeicher. Kein Gebäude verfügt über eine thermische Solaranlage.
4. Der durchschnittliche spezifische Heizwärmeverbrauch der untersuchten Gebäude betrug im Jahr 2009 72 kWh/m2 a und bewegte sich für dieses Jahr zwischen 33 und 170 kWh/m2 a. Damit sind die Gebäude in thermischer Hinsicht zwar besser als der Schnitt des Gebäudebestands, aber auch relativ weit von einem Niedrigstenergiestandard entfernt. Die durchschnittliche Wohnfläche der Gebäude ist mit ca. 200 m2 relativ groß.

Was sind nun die wesentlichen Ergebnisse dieser Untersuchung?

Für den Messzeitraum von 2007 bis 2010 erreichten Anlagen mit der Wärmequelle Erdreich im Schnitt eine Arbeitszahl von 3,9, Anlagen mit der Wärmequelle Luft eine durchschnittliche Arbeitszahl von 2,9. Dies liegt erwartungsgemäß etwas unter den heute bisweilen von Herstellern kolportierten Werten.
Selbst Anlagen mit Grundwasser als Wärmequelle blieben mit einer durchschnittlichen Arbeitszahl von 3,71 unter dem Wert von 4, einem aus ökologischen Gründen geforderten bzw. empfohlenen Wert für die Jahresarbeitszahl. Allerdings wurden nur drei Anlagen mit der Wärmequelle Grundwasser in die Auswertung aufgenommen.
Die genannten Werte beziehen sich immer auf die bereits erläuterte Arbeitszahl der Kategorie 2 gemäß dem erwähnten Schema zur Systemgrenze, es handelt werden also auch Hilfsantriebe und die Nachheizung durch einen E-Heizstab berücksichtigt.

Ein Teil der Anlagen überschritt allerdings während des Messzeitraums die Arbeitszahl von 4. Bei der Wärmequelle Erdreich waren dies 16 Anlagen, was einem Anteil von 28% der Erdreich-Anlagen entspricht. Die beste Erdreich/Wasser-Wärmepumpenanlage erreichte eine Arbeitszahl von 5,1, die schlechteste 3,1.
Keine der ausgewerteten Anlagen mit der Wärmequelle Luft überschritt eine Arbeitszahl von 4 über den Meßzeitraum. Während die beste Luft/Wasser-Wärmepumpe eine Arbeitszahl von 3,4 erreichte, betrug dieser Wert bei der schlechtesten Anlage mit Wärmequelle Luft nur 2,3.
Auch eine Arbeitszahl von 3,5 wird also von keiner der 17 Anlagen mit Luft als Wärmequelle überschritten. Wieder sei hier erwähnt, dass heute öfters mit Arbeitszahlen für Luft-Wasser-Wärmepumpen von 4 geworben wird, die durchaus erreichbar seien.

Die zweite Feldmessung von Wärmepumpen, deren Ergebnisse wir im folgenden kurz vorstellen, umfasste ausschließlich Luftwärmepumpen und wurde in den Jahren 2009 / 2010 in Kärnten von der AEE Energiedienstleistungen GmbH im Auftrag der Umweltabteilung der Kärntner Landesregierung durchgeführt.
Sieben Anlagen wurden von Dezember 2009 bis Juni 2010 vermessen. Alle Wärmepumpenanlagen waren damals noch relativ "frisch" installiert, also maximal bis zu zwei Jahre vor Beginn der Messung in Betrieb genommen worden.
Bei den Objekten handelte es sich in allen Fällen um Bestandsgebäude, die in einem Zeitraum von bis zu 15 Jahren vor der Messung thermisch saniert worden waren. Der spezifische Heizwärmebedarf variierte zwischen 60 und 120 kWh/m2 a und lag im Schnitt bei etwa 80 kWh/m2 a.
Die Anlagen waren grundsätzlich ähnlich aufgebaut: Jede Anlage hatte zwei Wärmespeicher - einen Pufferspeicher für die Heizung und einen Warmwasserspeicher. Das dominierende Wärmeverteilsystem waren Radiatorenheizungen, in fünf Gebäuden wurde die Wärme sogar ausschließlich über Radiatoren abgegeben, in zwei Gebäuden gab es eine Kombination von Fußboden- und Radiatorenheizung. Im Zuge der Sanierung wurden also bereits bestehende Radiatorenheizungen in der Regel nicht ersetzt, sondern belassen. Im Fall der vermessenen Anlagen bewegten sich die maximalen Vorlauftemperaturen zwischen 40 und 55 Grad.
Zu welchen Ergebnissen kam nun diese Kärnter Untersuchung von Luftwärmepumpen?

Im Durchschnitt betrug die gewichtete mittlere Arbeitszahl in der Messperiode für alle 7 gemessenen Anlagen 2,65. Die maximal an einem Tag gemessene Arbeitszahl betrug 4,76, der Minimalwert betrug 1,42. Bei nur zwei der sieben gemessenen Anlagen wurde überhaupt und nur an wenigen Tagen (während der Monate April und Mai) eine Arbeitszahl von größer 4 erreicht.
Die beste Anlage erreichte eine gewichtete mittlere Arbeitszahl in der Messperiode von 3,37, die schlechteste Anlage von 2,28. Bei der besten Anlage wurde allerdings während des relativ kalten Jänners nicht gemessen, die zweitbeste Anlage erreichte eine gewichtete mittlere Arbeitszahl von 2,96. Diese Anlage ist die einzige, die mit einer thermischen Solaranlage für die Warmwasserbereitung kombiniert ist. Durch den Einsatz der Solaranlage wird die Arbeitszahl für die Brauchwassererwärmung deutlich über 4 gehoben und an einigen Tagen im Mai wird keine Zusatzenergie von der Wärmepumpe angefordert.

Im Grunde bestätigt also die Kärntner Untersuchung die Ergebnisse der Studie des Fraunhofer-Instituts: Luft/Wasser-Wärmepumpenanlagen - zumindest solche, die bis zum Jahr 2009 installiert wurden - kommen im realen Betrieb in der Regel über eine Jahresarbeitszahl von 3,5 nicht hinaus. Oft wird nicht einmal eine Jahresarbeitszahl von 3 erreicht, schlechte Anlagen liegen sogar unter 2,5.
Die für die Wohnbauförderung in Kärnten geforderte minimale Jahresarbeitszahl beträgt übrigens 4.

Teil 4: Einflussfaktoren auf die Effizienz einer Wärmepumpenanlage, Empfehlungen für die Planung

Kurzbeschreibung: Viele Wärmepumpenanlagen werden leider noch immer schlecht geplant bzw. ausgeführt, da Standardschemata zugrundegelegt werden statt individuelle Planungen auszuführen. Wichtigste Punkte, die es in der Planung, die ein ausführliches Kundengespräch umfassen sollte, zu berücksichtigen gilt, sind:

1. Nutzen der Möglichkeiten zur Senkung des Heizwärmebedarfs bzw. der Heizlast (Dämmen, Luftdichtheit herstellen) und nicht alleiniger Fokus auf die Effizienz der Wärmepumpenanlage an sich
2. Minimieren des Temperaturhubs zwischen Heizkreis und Wärmequelle, z. B. durch Nutzung des Grundwassers
3. Abwägen, ob ein Pufferspeicher erforderlich ist (nach Möglichkeit darauf verzichten, z. B. durch Betonkernaktivierung) sowie richtige Dimensionierung des Speichers, falls einer erforderlich ist
4. Vermeidung zu leistungsstarker Förderpumpen, insbesondere bei Grundwasserpumpen.

Die Wärmepumpe in der Praxis - Teil 4: Einflussfaktoren auf die Effizienz einer Wärmepumpenanlage, Empfehlungen für die Planung



Soweit Heinrich Huber, Experte für Wärmepumpen am AIT, dem Austrian Instiute of Technology.

In der vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführten Studie, deren Ergebnisse wir bereits kurz vorgestellt haben, werden verschiedene Einflussfaktoren auf die Effizienz einer Wärmepumpenanlage ausführlich diskutiert und daraus Empfehlungen für die Planung abgeleitet.

Wir fassen hier die wichtigsten Empfehlungen zusammen:
1. Vor dem Einbau einer Wärmepumpe sollten Energieeinsparpotenziale, vor allem hinsichtlich der Gebäudehülle, mit dem Ziel eines geringen Heizwärmebedarfs analysiert und so gut wie möglich realisiert werden. Diese Maßnahmen treffen auf Neubauten ebenso zu wie auf Bestandsgebäude.

Das wäre der Optimalfall. Bei begrenzten finanziellen Mitteln steht der Hausbesitzer vor der Entscheidung, ob er dämmen soll oder das Heizsystem tauschen soll, beispielsweise indem er eine Ölheizung durch eine Wärmepumpe ersetzt.
Hier gibt es unterschiedliche Empfehlungen: Wärmepumpenhersteller beispielsweise verweisen darauf, dass ein Einbau einer Wärmepumpe, die in der Sanierung in der Regel eine Luft-Wasser-Wärmepumpe sein wird, auch ohne Wärmedämmung ökonomisch sinnvoll sein kann, und dass diese auch in einem nicht-gedämmten Haus funktionieren kann.
Klima:aktiv und Energieberatungsorganisationen der Bundesländer hingegen weisen in diesem Zusammenhang auf die energiewirtschaftlichen und ökologischen Probleme hin und empfehlen, Luft/Wasser- Wärmepumpen nur in thermisch sehr guten Gebäuden der Effizienzklasse A+ oder A++ einzusetzen.
Im Einzelfall mag es also schwierig sein, ökonomische Möglichkeiten und gesamtgesellschaftliche Verantwortung zu verbinden - dennoch: Wenn irgendwie möglich, sollte der Heizwärmebedarf vor Einbau einer Wärmepumpe möglichst gesenkt werden.

2. Der Temperaturhub, also die Differenz zwischen der Temperatur im Heizkreis und der Temperatur der Wärmequelle, ist der wesentlichste Einflussfaktor auf die Effizienz einer Wärmepumpenanlage. Es geht also um möglichst niedrige Temperaturen im Heizkreis, welche am effektivsten durch große wärmeübertragende Flächen erreicht werden können. Im Idealfall also durch Fußboden- oder Wandheizungen, im Fall von Bestandsgebäuden können auch Niedertemperatur-Radiatoren eingesetzt werden.

Die Wärmequellentemperatur sollte, vor allem in der Heizperiode, möglichst hoch sein.
Am günstigsten ist in dieser Hinsicht Grundwasser als Wärmequelle.
Doch um die Wärmequelle Grundwasser nutzen zu können, sind verschiedene Voraussetzungen zu erfüllen. Dazu der Energieberater Gerhard Los:



Als zweitbeste Wärmequelle gilt das Erdreich, im Vergleich zum Grundwasser ist die Temperatur während der Heizperiode niedriger und im Jahresverlauf stärkeren Schwankungen unterworfen. Die ungünstigste Wärmequelle ist - zumindest im Schnitt über die Heizperiode - die Außenluft. In der Übergangszeit bei relativ warmen Außentemperaturen läuft allerdings die Luft/Wasser-Wärmepumpe sehr effizient.
Relevant ist auch eine ausreichende Dimensionierung der Wärmequelle. Dazu Heinrich Huber:



3. Ein weiterer Punkt, der die Effizienz einer Wärmepumpenanlage beeinflusst, ist das Vorhanden- oder Nicht-Vorhandensein eines Pufferspeichers.
Die Fraunhofer-Studie "Wärmepumpen Effizienz" kommt bei einer Analyse der Messergebnisse zum Schluss, dass Wärmepumpen mit direkter Heizkreisbeladung, also ohne Pufferspeicher, höhere Arbeitszahlen aufweisen.
Dennoch werden häufig Pufferspeicher eingebaut. Dazu Heinrich Huber vom AIT:



4. Der Einsatz von zu leistungsstarken Förderpumpen ist ein weiterer Einflussfaktor, der die Anlageneffizienz durchaus erheblich beeinflussen kann. Dies betrifft insbesondere Brunnenpumpen bei Grundwasser-Wärmepumpen. Der Anteil des Stroms für die Brunnenpumpe kann im Bereich von 15% des gesamten Stromverbrauchs der Wärmepumpenanlage liegen. Bei Sole/Wasser-Wärmepumpen laufen die Solepumpen fallweise auf einer zu hohen Arbeitsstufe. Der Einsatz von Hocheffizienzpumpen ist daher dringend zu empfehlen.

Ein generell wichtiger Punkt in der Planungsphase ist das Kundengespräch, um die Kundenbedürfnisse entsprechend berücksichtigen zu können.



Zu guter Letzt: Effizienz ist nicht alles - Effizienz versus Effektivität

Ein zu eingeschränkter Fokus auf die Effizienz einer Wärmepumpenanlage kann die Sicht auf das größere Ganze verstellen. In der Studie "Wärmepumpen Effizienz" wird daher zwischen Effizienz und Effektivität im Zusammenhang mit Wärmepumpenanlagen unterschieden.
Schließlich geht es ja darum, das Ziel eines geringen Energieverbrauchs möglichst effektiv zu erreichen.

Vergleichen wir dazu zwei Fälle:
Haus A hat einen spezifischen Heizwärmebedarf von 80 kWh/m2 a und wird von einer Wärmepumpenanlage mit einer Jahresarbeitszahl von 4 von beheizt.
Haus B ist gleich groß wie Haus A und hat einen spezifischen Heizwärmebedarf von 25 kWh/m2 a und wird von einer Wärmepumpenanlage mit einer Jahresarbeitszahl von 3 beheizt.
Die Effizienz der Wärmepumpenanlage in Haus A, gemessen durch die Jahresarbeitszahl, ist zwar höher, aber aufgrund des deutlich höheren Heizwärmebedarfs ist der Stromverbrauch der Anlage im Haus A dennoch höher als im Haus B.
In Haus B kann also das Ziel eines niedrigen Energiebedarfs für Beheizung effektiver erreicht werden als in Haus A.

Hilfreiche Quellen

1. Peter Biermayr, Manuela Eberl, Monika Enigl, Hubert Fechner, Christa Kristöfel, Kurt Leonhartsberger, Florian Maringer, Stefan Moidl, Christoph Schmidl, Christoph Strasser, Werner Weiss und Elisabeth Wopienka. Innovative Energietechnologien in Österreich - Marktentwicklung 2014. url: http://www.nachhaltigwirtschaften.at/iea_pdf/201511_marktentwicklung_2014.pdf
2. Marek Miara, Danny Günther, Thomas Kramer, Thore Oltersdorf und Jeannette Wapler. Wärmepumpen Effizienz. Messtechnische Untersuchung von Wärmepumpenanlagen zur Analyse und Bewertung der Effizienz im realen Betrieb. 2011. url: http://wp-effizienz.ise.fraunhofer.de/german/index/
3. klima:aktiv Qualitätslinien Wärmepumpen. Apr. 2015. url: http://www.klimaaktiv.at/publikationen/bauen-sanieren/qualitaetslinien/waermepumpe.html
4. klima:aktiv Qualitätslinien Haustechnik. url: http://www.klimaaktiv.at/publikationen/bauen-sanieren/qualitaetslinien.html
5. Leitfaden zur Akustik von Luft-Wasser-Wärmepumpen. url: http://www.waermepumpe-austria.at/leitfaden-zur-akustik-von-waermepumpen
6. Heinrich Huber, Petra Schöfmann und Andreas Zottl. TechnologieleitfadenWaermepumpen (Wärme! pumpen zur effizienten Energieversorgung):. M¨ arz 2014. url: https://www.wien.gv.at/stadtentwicklung/energieplanung/pdf/waermepumpenleitfaden.pdf