Bivalent heizen: Wärmepumpen effizient kombinieren

Wärmepumpen sind eine vielversprechende Technologie, um die Heizkosten langfristig niedrig zu halten. Mit wenig Grundenergie wird viel kostenlose Umgebungswärme aus der Natur (Grundwasser, Erdreich oder Luft) für die Heizung nutzbar gemacht. Sie sind störungs- sowie wartungsarm, brauchen wenig Platz, arbeiten lokal emissionsfrei, Lagerräume für Brennmaterial und Kamine entfallen.

Um die Vorteile voll ausschöpfen zu können, muss eine Wärmepumpenanlage für das betreffende Gebäude jedoch gut geplant werden. Je höher die Effizienz einer Wärmepumpenanlage, desto weniger Strom wird für ihren Betrieb und die Gewinnung der gewünschten Wärme benötigt. (Mehr zur Effizienz einer Wärmepumpe erfahren Sie unter: "Effizienz und Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe".) Ob die Wärmepumpe sparsam läuft, hängt im Wesentlichen von drei Faktoren ab:

dem Wärmeabgabesystem: Wärmepumpen arbeiten richtig effektiv, wenn Niedertemperatur-Heizsysteme zum Einsatz kommen. Fußboden- oder Wandheizung sind besser als Radiatoren aufgrund der niedrigeren Vorlauftemperatur;

der verwendeten Umweltwärme: Grundwasser- und Erdwärmepumpen erzielen etwas höhere Jahresarbeitszahlen als Luftwärmepumpen, sind aber mit höheren Investitionskosten verbunden. Die Jahresarbeitszahl gilt als sehr realistischer Wert in Bezug auf die Effizienz der Wärmepumpe;

der Energiekennzahl des Hauses: Je niedriger, desto besser. Wärmepumpen sind vor allem dann effizient einsetzbar, wenn Gebäude gut gedämmt sind.

Wärmepumpe: Was heißt bivalenter Betrieb?

Passen die Rahmenbedingungen, kann der gesamte Wärmebedarf für Raumheizung und Warmwasserbereitung mit einer Wärmepumpe effektiv gedeckt werden. In diesem Fall wird sie monovalent betrieben.

Bivalent heißt, die Anlage wird mit einer zweiten Heizung kombiniert, die die Wärmepumpe in Spitzenzeiten unterstützt (z.B. eine Verbrennungsheizung mit Öl, Gas oder Holz; auch die Kombination mit einem Heizstab ist möglich).

Wo verwendet man bivalente Heizsysteme?

Diese können zum Einsatz kommen, wenn die Wärmepumpe die für die Heizung oder die Warmwasserbereitung geforderte Vorlauftemperatur nicht ganzjährig zur Verfügung stellen kann. Dies ist vor allem in schlecht gedämmten Altbauten der Fall. Dann kann ein zweiter Wärmeerzeuger entweder einspringen oder die Wärmepumpe ergänzen.

Der Vorteil eines bivalenten Systems liegt darin, dass die Wärmepumpe nicht auf die maximale Heizlast ausgelegt werden muss. Dies reduziert die Investitionskosten für die Anlage spürbar.

Vor allem in schlecht gedämmten Gebäuden und beim Ein­satz von Luft­wärme­pumpen kann ein bivalentes Heiz­system sinnvoll sein.

Der richtige Bivalenzpunkt für mehr Effizienz

Einen großen Einfluss auf die ökonomische und ökologische Effizienz der bivalenten Anlage hat die richtige Wahl des sogenannten Bivalenzpunktes, an dem auf das zweite Heizsystem um- bzw. dieses zugeschaltet wird.

Er beschreibt die Außentemperatur, bei der die Wärmepumpe gerade noch den Wärmebedarf des Gebäudes alleine effizient abdecken kann. Wird es noch kälter, muss der zusätzliche Wärmeerzeuger in Betrieb genommen werden.

Kann das bestehende Heizsystem bestehen bleiben?

Wärmepumpen lassen sich grundsätzlich mit vorhandenen Heizungssystemen bivalent kombinieren. Oft geschieht dies bei Haussanierungen, wenn die bisherige Heizung noch nicht alt ist, aber hohe Betriebskosten aufweist. Die Wärmepumpe deckt dann deutlich effizienter und kostengünstiger die Grundlast ab, das bestehende Heizungssystem kommt nur noch im Winter zu Spitzenzeiten zum Einsatz. Das spart Heizkosten und senkt die CO₂-Emissionen.

Es gibt aber auch kompakte Hybridwärmepumpen. Das heißt, dass beide Heizungen in einem Gerät verarbeitet sind und bivalent eingesetzt werden. Bei der Neuinstallation eines bivalenten Wärmepumpensystems werden diese Hybridwärmepumpen häufig eingesetzt. Sie sind mit einer speziellen, auf einen bivalenten Betrieb abgestimmten Wärmepumpenregelung ausgestattet.

Wie arbeiten die bivalenten Systeme zusammen?

Das Zusammenspiel der bivalenten Heizsysteme kann – abhängig von den Gegebenheiten – auf drei Arten erfolgen.

• Die Heizsysteme arbeiten abwechselnd: Werden die Heizsysteme abwechselnd zugeschaltet, sodass immer nur ein Wärmeerzeuger arbeitet, nennt man das bivalent-alternativen Betrieb. Dabei deckt die Wärmepumpe den Wärmebedarf so lange wie möglich. Liegt die benötigte Vorlauftemperatur über dem Einsatzbereich der Wärmepumpe, wird sie abgeschaltet und der zweite Wärmeerzeuger übernimmt die Wärmebereitstellung komplett.
  
  
• Die Heizsysteme arbeiten gleichzeitig: Beim bivalent-parallelen Betrieb deckt die Wärmepumpe den Wärmebedarf, solange die Leistung ausreicht. Ist die benötigte Heizleistung höher, wird der zweite Wärmeerzeuger zugeschaltet und erbringt die restliche, noch benötigte Leistung. Das heißt, ab einer gewissen Außentemperatur sind beide Heizsysteme immer gleichzeitig im Einsatz. Diese Betriebsart wird gewählt, wenn zum Beispiel bei einer Gebäuderenovierung eine Wärmepumpe mit einer bestehenden Heizungskesselanlage kombiniert wird.
  
  
• Das zusätzliche Heizsystem wird bedarfsbezogen zugeschaltet: Dieser sogenannte bivalent-teilparallele Betrieb bedeutet, dass ab einer bestimmten Außentemperatur Wärmepumpe und zweiter Wärmeerzeuger gemeinsam in Betrieb sind – jedoch lastabhängig. Denn ab einem zweiten Bivalenzpunkt übernimmt der zweite Wärmeerzeuger die volle Heizlast. Diese Betriebsweise wird meist in Verbindung mit der Wärmequelle Luft oder bei Heizungssystemen mit hoher Rücklauftemperatur gewählt.

Sind zwei verschiedene Heizsysteme nicht zu teuer?

• Der Einsatz von Wärmepumpen bietet generell sowohl bezüglich der Kosten und der Effizienz als auch bezüglich der Umweltfreundlichkeit zahlreiche Vorteile gegenüber anderen Heizsystemen Dazu zählen z.B. um bis zu 50% weniger Heizkosten, Energie zu drei Vierteln aus kostenloser Umweltwärme, Rohstoffunabhängigkeit usw. Das heißt also, dass auch bei der Kombination mit einem bestehenden System Kosten gespart werden können.
  
  
• Oft machen die jeweiligen Heizwärmeanforderungen den bivalenten Einsatz von Wärmepumpen nötig. Besonders bei der Haussanierung kann der bivalente Betrieb eine vernünftige Lösung sein.

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