Wärmepumpenleistung: Wie viel kW benötige ich?

Die Leistung von Wärmepumpen ist ein heiß diskutiertes Thema auf verschiedenen Online-Plattformen, von Foren bis hin zu Facebook-Gruppen. Die Bestimmung der richtigen Leistung einer Wärmepumpe ist entscheidend für den effizienten Betrieb des Heizsystems. In diesem Artikel werden einige nützliche Methoden zur schnellen Schätzung der erforderlichen Kapazität sowie die ultimative Methode vorgestellt: die Wärmeverlustberechnung oder Übertragungsberechnung.

Quelle: https://papagreen.org/energie/opwekken/warmtepomp/kw-vermogen-warmtepomp-bepalen/

Die Leistung einer Wärmepumpe ist ein Maß für die maximale Energiemenge, die die Wärmepumpe liefern kann. Es ist wichtig, eine Wärmepumpe mit der richtigen Leistung zu wählen – nicht zu viel und nicht zu wenig. Wenn die Leistung einer Wärmepumpe nicht ausreicht, besteht die Gefahr, dass Heizkörper nicht genügend Wärme produzieren oder ein Hybrid-Zentralheizungskessel zu oft eingeschaltet werden muss. Andererseits kann eine zu große Kapazität zu einer unnötig hohen Investition führen. Darüber hinaus muss die Untergrenze der Wärmepumpe so eingestellt werden, dass diese nicht zu häufig ein- und ausgeschaltet werden muss, um einen Taktwechsel zu vermeiden, der bei zu hoher Leistung auftreten kann.

Die Wärmeverlustberechnung, auch Transmissionsrechnung genannt, ist die genaueste Methode zur Ermittlung der erforderlichen Leistung einer Wärmepumpe. Bei dieser Berechnung werden mehrere Faktoren berücksichtigt, darunter die Isolierung des Gebäudes, die Größe der Räume, die Anzahl der Fenster und die Qualität der Verglasung sowie die Außentemperatur. Durch die Berücksichtigung all dieser Faktoren kann die Wärmeverlustberechnung ein genaues Bild der erforderlichen Kapazität zur Aufrechterhaltung eines angenehmen Raumklimas liefern, ohne Energie zu verschwenden oder unnötige Kosten zu verursachen.

Neben der Wärmeverlustberechnung gibt es auch einige schnelle, wenn auch weniger genaue Methoden, um die Leistung einer Wärmepumpe abzuschätzen. Eine häufig verwendete Methode besteht beispielsweise darin, die Anzahl der Quadratmeter der zu beheizenden Fläche mit einer Normleistung pro Quadratmeter zu multiplizieren. Obwohl dieser Ansatz schnell und einfach ist, berücksichtigt er keine spezifischen Gebäudeeigenschaften und kann zu einer Über- oder Unterschätzung der erforderlichen Kapazität führen.

Kurz gesagt, die Bestimmung der richtigen Leistung einer Wärmepumpe ist ein entscheidender Schritt bei der Planung eines effizienten Heizsystems. Obwohl schnelle Methoden verfügbar sind, ist die Wärmeverlustberechnung die zuverlässigste Methode, um ein genaues Bild der erforderlichen Kapazität zu erhalten und so unnötige Kosten und Energieverschwendung zu vermeiden.

Faktoren, die die maximal erforderliche Leistung einer Wärmepumpe beeinflussen

Die Wahl einer Wärmepumpe als Heizsystem erfordert eine gründliche Analyse verschiedener Faktoren, um die optimale Leistung zu ermitteln. Zu diesen Faktoren gehören:

1. Hausgröße in Quadratmetern und Kubikmetern:

Die Größe des Hauses ist ein wesentlicher Faktor bei der Bestimmung der erforderlichen Leistung der Wärmepumpe. Dabei spielen sowohl die Fläche als auch das Volumen des Hauses eine Rolle.

2. Isolationsqualität:

Die Dämmung von Böden, Dächern, Wänden, Türen und Fenstern hat wesentlichen Einfluss auf die benötigte Heizleistung. Eine gute Isolierung minimiert den Wärmeverlust und reduziert die Belastung der Wärmepumpe.

3. Nähe zu anderen beheizten Strukturen:

Häuser, die an andere beheizte Gebäude angrenzen, benötigen möglicherweise weniger Heizleistung, da sie die Wärme gemeinsam nutzen können. Dies gilt insbesondere für Reihenhäuser mit gemeinsamen Wänden.

4. Wärmerückgewinnung aus Lüftungsanlagen:

Falls vorhanden, kann ein Lüftungssystem mit Wärmerückgewinnung einen Teil des Heizbedarfs reduzieren, indem es Wärme aus der Abluft zurückgewinnt.

5. Lage des Hauses:

Die Ausrichtung des Hauses zur Sonne und die geografische Lage beeinflussen die Wärmebelastung. Ein Haus, das im Süden viel Sonnenlicht erhält, benötigt möglicherweise weniger Heizleistung als ein Haus an einem kalten Nordhang.

6. Erwärmungsverhalten:

Das Heizverhalten der Bewohner, beispielsweise die gewünschte Temperatur in verschiedenen Räumen und zu unterschiedlichen Zeiten, beeinflusst die erforderliche Leistung der Wärmepumpe.

7. Minimale Außentemperatur:

Die klimatischen Bedingungen des Standortes, insbesondere die Tiefsttemperaturen im Winter, bestimmen den Grad der benötigten Heizleistung. Eine Wärmepumpe muss über eine ausreichende Leistung verfügen, um auch bei niedrigen Temperaturen weiter funktionieren zu können.

8. Ausgangstemperatur der Heizungsanlage:

Niedrigere Vorlauftemperaturen, etwa bei Fußbodenheizungen, machen eine Wärmepumpe effizienter. Allerdings kann die erforderliche Kapazität je nach gewünschter Abgabetemperatur variieren.

Abgeleitete Werte:

Neben diesen direkten Faktoren spielen bei der Abschätzung der benötigten Leistung der Wärmepumpe auch abgeleitete Werte eine Rolle, etwa der aktuelle Gasverbrauch, die Anzahl der Betriebsstunden des Heizkessels, das Energielabel des Hauses und das Jahr des Bauwesens.

Berechnungsmethoden zur Kapazitätsermittlung:

Es gibt verschiedene Methoden, um die erforderliche Leistung einer Wärmepumpe abzuschätzen, darunter Schätzungen auf der Grundlage des Gasverbrauchs, Energieetiketten und Wärmeverlustberechnungen pro Raum.

Warum ist der Leistungsbedarf bei Wärmepumpen wichtiger als bei Zentralheizungskesseln?

Im Gegensatz zu Gaskesseln, deren Standardleistung oft für die meisten Haushalte mehr als ausreichend ist, erfordert die Wahl einer Wärmepumpe eine genaue Anpassung der Leistung an die spezifischen Bedürfnisse des Hauses. Eine zu große Wärmepumpe verursacht unnötige Kosten und möglicherweise Ineffizienz, während eine zu kleine Wärmepumpe nicht ausreichend Wärme liefern kann. Daher ist die richtige Wahl der Leistung entscheidend für den effizienten Betrieb der Heizungsanlage.

Abschätzung der Leistung einer Hybrid-Wärmepumpe basierend auf dem täglichen Gasverbrauch

Die Bestimmung der richtigen Leistung einer Hybrid-Wärmepumpe, bei der der zentrale Heizkessel bei Außentemperaturen unter 5 Grad Celsius die Heizung übernimmt, ist entscheidend für ein effizientes und effektives Heizsystem. Diese Schätzung berücksichtigt den täglichen Gasverbrauch bei 5 Grad Außentemperatur und ohne Sonne und wird dann in Kilowatt (kW) Leistung für die Wärmepumpe umgerechnet.

Formel zur Berechnung:

Die Formel zur Berechnung der Leistung einer Hybridwärmepumpe lautet wie folgt:

Leistung der Hybrid-Wärmepumpe (in kW) = (Gasverbrauch in m³ pro Tag bei 5 Grad Außentemperatur und ohne Sonne / 24 Stunden) * 9

Beispiel:

Angenommen, der Gasverbrauch beträgt 30 m³ pro Tag ohne Sonne und bei einer Außentemperatur von 5 Grad Celsius.

Kapazität = (30 m³ / 24 Stunden) * 9 = 11,25 kW

Nachteil:

• Die Schätzung ist stark tagesabhängig.
• Es ist notwendig, den Durchschnitt mehrerer dieser Tage heranzuziehen, an denen es 5 Grad Celsius beträgt.
• Nur zur Berechnung der Leistung von Hybrid-Wärmepumpen geeignet.

Vorteil:

• Einfach anzuwenden und zu berechnen.

Schätzung der Leistung einer Wärmepumpe basierend auf dem jährlichen Gasverbrauch und dem Baujahr des Hauses

Diese Methode wurde von der ISSO-Wissensplattform für Bau- und Installationsprofis entwickelt. Berücksichtigt wird der durchschnittliche Dämmgrad des Baujahres des Hauses. ISSO stellt Fachleuten Fachwissen zur Verfügung und diese Berechnungsmethode wurde in Zusammenarbeit mit großen Wärmepumpenlieferanten entwickelt, teilweise finanziert durch die Nationalregierung (RVO), Techniek Nederland und Wij Techniek.

Formel zur Berechnung:

Die Formel zur Berechnung der Leistung einer Wärmepumpe nach der ISSO-Methode lautet wie folgt:

Wärmepumpenleistung (in kW) = ((Jährlicher Gasverbrauch in m³ – Gasverbrauch in m³ für Dusch-, Bade- und Leitungswasser) * Energieinhalt von 1 m³ Gas in kW) / Volllaststunden der Zentralheizung basierend auf dem Baujahr und Vorhandensein einer Wärmerückgewinnung (WTW).

Volllaststunden zur Berechnung:

Beispiel:

Nehmen wir als Beispiel ein Haus mit Baujahr 1850 und einem durchschnittlichen Gasverbrauch von 2400m³ in den letzten 5 Jahren, davon 600m³ für Warmwasser für 6 Personen.

Kapazität = ((2400m³ – 600m³) * 9) / 1750 = 9,24 kW

Nachteile:

• Berücksichtigen Sie nicht die Lage des Hauses, sondern nur indirekt über den Gasverbrauch.
• Die Schätzung des Heizkostenanteils kann schwierig sein.
• Der jährliche Gasverbrauch kann zwischen einem gemäßigten und einem strengen Winter variieren.
• Zusätzliche Dämmungen nach dem Bau oder zukünftige Dämmplanungen werden nicht berücksichtigt.

Vorteile:

• Relativ einfache Berechnungsmethode.
• Berücksichtigt den jährlichen Gasverbrauch und die indirekte Wärmerückgewinnung über die Volllaststunden.\

Schätzung der Leistung einer Wärmepumpe basierend auf dem Energielabel und der Fläche des Hauses

Ein entscheidender Aspekt bei der Auswahl der richtigen Wärmepumpe für ein Haus ist die Schätzung der erforderlichen Leistung. Für diese Schätzung stehen mehrere Methoden zur Verfügung, eine davon basiert auf der Energiebewertung des Hauses und der zu beheizenden Fläche. Dieser Ansatz berücksichtigt die Tatsache, dass mit der Verschlechterung der Energiekennzeichnung eines Hauses mehr Watt Heizleistung pro Quadratmeter benötigt wird.

Schätzung basierend auf dem Energielabel

Eine Übersicht über die erforderliche durchschnittliche Wattleistung pro Quadratmeter, gruppiert nach Energielabel, finden Sie in der folgenden Tabelle:

Die Leistung der Wärmepumpe, ausgedrückt in Kilowatt (kW), lässt sich nach folgender Formel berechnen:

Ein Beispiel für diese Berechnung wäre ein Haus mit Energielabel D aus dem Jahr 1850 mit einer Fläche von 180 Quadratmetern. Die Berechnung wäre: ((68 * 180) / 1000) = 12,3 kW.

Die einzig wahre Berechnung: Wärmeverlustberechnung

Zusätzlich zu diesen Schätzungen ist eine genauere Betrachtungsweise durch eine Wärmeverlustberechnung möglich. Bei dieser Berechnung werden verschiedene Faktoren wie Raumgröße und -höhe, Dämmwerte von Wänden, Böden und Fenstern, Temperaturunterschiede pro Wand und mehr berücksichtigt. Für die Berechnung des Wärmeverlusts ist häufig die Fachkenntnis eines Spezialisten erforderlich.

Ein Beispiel für eine solche Wärmeverlustberechnung wurde mithilfe einer umfangreichen Tabellenkalkulation unter Anleitung des Energieberaters Ernst van Tongeren von ID Energy durchgeführt. Auf Wunsch kann eine Erklärungsvorlage zur Durchführung einer eigenen Wärmeverlustberechnung zur Verfügung gestellt werden.

Vor- und Nachteile der Wärmeverlustberechnung

Vorteile:

• Die genaueste Berechnungsmethode, die über bisherige Schätzungen hinausgeht.
• Möglichkeit, pro Raum unterschiedliche Wunschtemperaturen einzustellen.
• Möglichkeit, Szenarien mit unterschiedlichen Außentemperaturen zu analysieren, um die erforderliche Mindestkapazität zu ermitteln.
• Integration von Faktoren wie Ausrichtung des Hauses, Art der Wärmerückgewinnungslüftung pro Raum sowie zukünftige Renovierungen und Isolierungen in Szenarien.

Nachteile:

• Erfordert einen erheblichen Zeit- oder Finanzaufwand.
• Fachkenntnisse über Dämmwerte von Wänden, Böden, Dächern etc. erforderlich.

Eine vereinfachte Version der Heat-Box kann auf Websites wie Bouw-energie.be verwendet werden, um selbst eine Wärmeverlustberechnung durchzuführen.