Elektrische Wärmepumpen arbeiten auch im Altbau zuverlässig und ökologisch – das zeigte ein Forschungsprojekt des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE aus den Jahren 2018 und 2019. Ein aktueller Wärmepumpen-Feldtest im „WP-QS im Bestand“ Auch das Projekt kommt zu diesem Ergebnis: Die Zwischenergebnisse bestätigen einen effizienten Betrieb auch im Altbau; das Projekt läuft bis Ende 2024.
Derzeit forscht das Fraunhofer ISE gemeinsam mit neun Wärmepumpenherstellern und zwei Energieversorgern im Projekt „WP-QS im Bestand“, das bis Ende 2024 läuft. Neben Effizienz und Betriebsverhalten steht die Messung von Lärm im Fokus Schadstoffbelastungen durch Luftwärmepumpen sowie Studien zu bivalenten Systemen und photovoltaischer Stromnutzung. Die letzte einjährige Messperiode hat nun begonnen – in den Bereichen Effizienz- und Schallmessung liegen erste Zwischenergebnisse vor. Diese bestätigen den effizienten Betrieb von Wärmepumpen auch in Altbauten und belegen die langfristigen Klimavorteile gegenüber einer Gasheizung. Das aktuelle Forschungsprojekt liefert damit ein gutes Update zu einem bereits 2019 abgeschlossenen Feldversuch mit Wärmepumpen in Altbauten (siehe unseren Bericht unten).
Luftwärmepumpe im Altbau: An der Außenlufteinheit einer Wärmepumpe werden nicht nur der Wirkungsgrad, sondern auch die Geräuschemissionen gemessen
Wie sieht der Wärmepumpen-Feldtest aus? Bis Ende 2024 sollen rund 75 Wärmepumpen in Einfamilienhäusern der Baujahre 1826 bis 2001 messtechnisch untersucht werden. Die Effizienzanalyse umfasst den einjährigen Messzeitraum von September 2022 bis August 2023.
Erste Ergebnisse belegen die Effizienz der Wärmepumpen und ihre Klimavorteile.
Die 22 im Feldtest bewerteten Außenluft-Wärmepumpen erreichen eine durchschnittliche Jahresarbeitszahl (JAZ, kombinierter Generatorwirkungsgrad für Raumheizung und Trinkwassererwärmung) von 3,3, mit einer Spanne von 2,4 bis 4,0. Die JAZ der zehn mit Erdwärmesonden ausgestatteten Erdwärmepumpen liegen zwischen 3,6 und 5,2.
Im Vergleich zu einem Gaskessel als Referenz-Wärmeerzeuger läge die Einsparung an Treibhausgasemissionen unter Berücksichtigung der niedrigsten und höchsten gemessenen JAZ zwischen 18 und 62 Prozent. Die meisten der untersuchten Anlagen wurden um das Jahr 2020 herum installiert. Im Jahr 2030, etwa zur Zeit der durchschnittlichen Nutzungsdauer dieser Wärmepumpen, werden die Einsparungen je nach Anteil erneuerbarer Energien zwischen 58 und 80 Prozent und 77 und 89 Prozent liegen erreichten Strommix.
Auch die Lärmbelästigung durch Luftwärmepumpen wird untersucht
. Im Rahmen der Lärmmessung für Außenluftwärmepumpen wurden fünf Anlagen auch hinsichtlich möglicher Lärmbelästigungen in der Umgebung vermessen. Dabei kommen zwei Mikrofone zum Einsatz: eines in der Nähe der Wärmepumpe, um deren Schallemissionen aufzuzeichnen, ein weiteres in einiger Entfernung, um den Umgebungsschall zu messen. Aus den Messwerten in der Nähe der Wärmepumpe wird dann anhand einer bei der Inbetriebnahme erfassten Schallübertragungsfunktion die Lärmbelastung am nächstgelegenen Fenster des jeweiligen Nachbarhauses berechnet. Liegt dieser über dem Schallpegel der Umgebung, werden zur Beurteilung der Lärmbelastung die geltenden Grenzwerte gemäß der Technischen Anleitung zum Schutz vor Lärm herangezogen. Ansonsten ist davon auszugehen, dass die Wärmepumpe dort nicht zu hören ist.
Die Ergebnisse werden stark vom Aufstellort und der Umgebung der Wärmepumpe beeinflusst. In einem Einfamilienhaus in der Nähe einer stark befahrenen Umgehungsstraße ist der Umgebungslärm so dominant, dass die Wärmepumpe im Nachbargebäude überhaupt nicht zu hören ist. Bei einer Wärmepumpe in einer dicht bebauten, ruhigen Reihenhaussiedlung ergab die Lärmmessung auf dem Nachbargrundstück erhöhte Werte. Da der zulässige Grenzwert nachts mehrfach überschritten wurde, wurde der Betrieb dieser speziellen Wärmepumpe so angepasst, dass das Außenluftgerät nachts nur wenig arbeitet – im Untersuchungszeitraum geschah dies nur 72 Stunden im Jahr.
Bei den übrigen Anlagen werden tagsüber die Grenzwerte der Technischen Anleitung zum Lärmschutz nicht überschritten. In einer Anlage werden die Grenzwerte nachts um bis zu 5 dB(A) überschritten – Abhilfe könnte durch lärmmindernde Maßnahmen (z. B. Schallschutzhaube) geschaffen werden.
–> Schallschutz-Tipps der Fraunhofer-Akustikexperten: Nutzen Sie beim Aufbau von Luftwärmepumpen stets die Planungsmöglichkeiten und wählen Sie eine Wärmepumpe, die auch hinsichtlich der Schallemissionen dem neuesten Stand der Technik entspricht.
Und wie geht es weiter mit der Wärmepumpenforschung?
Bis Ende 2024 werden die Detailanalysen der Photovoltaik-Wärmepumpenkombinationen und der bivalenten Systeme (Wärmepumpe und Kessel) vorangetrieben und die erforderlichen Stammdaten zu den Messobjekten detailliert ausgewertet. Ende 2024 soll dann eine Gesamtbewertung aller Wärmepumpen erstellt werden.