Wärmepumpen in der Praxis richtige Planung und korrekte Installation als Grundlage für beste Anlageneffizienz

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1 Wärmepumpen in der Praxis richtige Planung und korrekte Installation als Grundlage für beste Anlageneffizienz Alexander Sperr Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e.v.

2 Überblick Warum Effizienz? Status quo Was ist Energieeffizienz? Gebäudeenergieeffizienz Wärmepumpeneffizienz Effizienz in der Praxis Feldtestergebnisse Auswirkungen Ursachen Fazit 2

3 Warum Effizienz?

4 Ziele Die Ziele sind schon lange bekannt EU-Klimaschutzpaket (2008): bis % weniger Treibhausgase 20 % erneuerbare Energien 20 % mehr Energieeffizienz EPBD 2010 Bis müssen alle neuen Gebäude Niedrigstenergiegebäude sein Definition: Der fast bei Null liegende oder sehr geringe Energiebedarf sollte zu einem ganz wesentlichen Teil durch Energie aus erneuerbaren Quellen [ ] gedeckt werden. 4

5 Ziele Klimakonzept der Bundesregierung aus dem Jahr 2010 Schlüssel: Energieeffizienz und Gebäudebereich Klimaneutraler Gebäudebestand bis 2050 Verdoppelung der Sanierungsrate Sanierungsfahrplan für Bestandsgebäude ab 2020 Einhaltung des Wirtschaftlichkeitsgebots 5

6 Status quo

7 Status quo Endenergieverbrauch in Deutschland nach Anwendungsbereichen Prozesskälte 2,3 3,3 Beleuchtung ~ 56 % Wärme und Kälte 26,9 Mechanische Energie Raumwärme 38,8 Warmwasser 5,3 Prozesswärme IKT 1,7 0,4 Klimakälte 21,4 Daten: AGEB

8 Status quo Endenergieverbrauch der Haushalte nach Anwendungsbereichen Prozesskälte 0,5 4,5 2,0 3,8 IKT Beleuchtung ~ 89 % Wärme 6,1 Prozesswärme 16,4 Warmwasser Raumwärme 66,8 Daten: AGEB

9 Strom aus erneuerbaren Quellen Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien 35 32, , ,7 25, , ,2 15,1 16, ,6 10 9,3 10,2 5 3,2 3,8 4 4,3 4,6 4,2 4,4 4,7 5,2 6,5 6,7 7,8 7,

10 Wie können die Ziele erreicht werden? Gesetzliche Vorgaben und Förderung EPBD EnEV RES EEWärmeG Ökodesign Energieverbrauchskennzeichnung MAP-Förderung KfW-Förderung Effizienz Erneuerbare Effizienz Erneuerbare Effizienz EU-weit unmittelbar verbindlich Wärmepumpen tragen in allen Bereichen zur Zielerreichung bei! 10

11 Was ist Energieeffizienz?

12 Was ist Energieeffizienz? Energieeffizienz Definition: Die Energieeffizienz ist ein Maß für den Aufwand an Energie zur Erreichung eines bestimmten Nutzens. Am Beispiel Gebäude: Die Erzielung behaglicher Raumtemperaturen mit möglichst geringem Energieeinsatz. In Deutschland (EnEV) bzw. Europa (EPBD) ist konkret der Primärenergieeinsatz gemeint. 12

13 Verbesserung der primärenergetischen Gebäudeenergieeffizienz 13

14 Effizienz von Wärmepumpen Was bedeutet Effizienz für Wärmepumpen? Effizienzkennzahlen: Quelle: Fraunhofer ISE 14

15 Energieverbrauchskennzeichnung Maßstab: h s (für WP aus SCOP nach EN und CC) Ab A+++ 15

16 Energieverbrauchskennzeichnung Abhängig von der jahreszeitbedingten Raumheizungs-Energieeffizienz Effizienzklasse ηs in % ηs in % für NT-Wärmepumpen 16 A +++ ηs 150 ηs 175 A ηs < ηs < 175 A + 98 ηs < ηs < 150 A 90 ηs < ηs < 123 B 82 ηs < ηs < 115 C 75 ηs < ηs < 107 D 36 ηs < ηs < 100 E 34 ηs < ηs < 61 F 30 ηs < ηs < 59 G ηs < 30 ηs < 55

17 Energieverbrauchskennzeichnung Einordnung von Verbundanlagen 17

18 Effizienz von Wärmepumpen Jahresarbeitszahlen nach VDI 4650 Blatt 1 Momentan wichtig, weil: Anforderungen aus EEWärmeG Grundlage für MAP-Förderung Status: Bisherige Ausgabe (März 2009) wurde aktualisiert Weißdruck erscheint im Dezember 2016 Einfaches Verfahren (Tabellenwerte und Taschenrechner) Keine Berücksichtigung der Primärenergie Kritik bei Abweichungen zwischen Berechnung und Betrieb 18

19 Effizienz von Wärmepumpen Die Bilanzgrenze zur Berechnung der JAZ nach VDI 4650 Blatt 1 ist die Wärmepumpenanlage JAZ = Q th Q el 19 Quelle: Entwurf VDI 4650 Blatt 1, November 2014

20 Effizienz von Wärmepumpen Stand der Technik: COPs z.b. aus BAFA-Liste JAZen z.b. Berechnung mit BWP JAZ-Rechner MAP-Förderung Bestand Sole/Wasser und Wasser/Wasser: 3,8 Luft/Wasser: 3,5 Warmwasser-Wärmepumpen: 3,2 Anforderung für MAP Innovationsförderung: 4,5 (rechnerisch und praktisch erreichbar, mit Luft/Wasser-WP nicht ganz so einfach) Derzeit möglich (je nach Technologie) auch über 6 20

21 Effizienz in der Praxis

22 Effizienz in der Praxis Feldtests Fraunhofer ISE WP im Gebäudebestand WP Effizienz WP Monitor 22

23 Auswirkungen

24 Effizienzvergleich Primärenergieeinsatz 130,00% Heizkessel, Jahresnutzungsgrad 80 % Heizkessel, Jahresnutzungsgrad 90 % Heizkessel, Jahresnutzungsgrad 100 % 120,00% 110,00% 100,00% 90,00% 80,00% Gas-Wärmepumpe, JHZ 1,4 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% JAZ 30,00% JAZ JAZ 20,00% JAZ 3,00 2,80 2,60 2,40 2,20 2,00 Primärenergiefaktoren Strom 1,80 1,60 1,40 1,20 10,00% 1,00 JAZ JAZ 24

25 Effizienzvergleich 110,00% Primärenergieeinsatz 100,00% 90,00% 80,00% -27 % 70,00% -63 % 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% Wärmepumpe, Jahresarbeitszahl 2,0 Primärenergiefaktor 1,8 Heizkessel, fossil, Jahresnutzungsgrad 90 % Primärenergiefaktor 1,1 Wärmepumpe, Jahresarbeitszahl 4,0 Primärenergiefaktor 1,8 10,00% 0,00% 1 25

26 CO 2 CO 2-Äq -Emissionseinsparung der Elektrowärmepumpe gegenüber Gas/Öl-Kessel 80% 70% 60% 50% 40% CO 2-Äq -Emissionsfaktoren (nach GEMIS 4.94) Elektroenergie 606 g/kwh - Heizöl 320 g/kwh - Erdgas 250 g/kwh 80% Jahresnutzungsgrade Ölkessel 90% 100% 80% 90% 100% Jahresnutzungsgrade Gaskessel 30% 20% 10% 0% 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5-10% Jahresarbeitszahl 26

27 CO 2 CO 2Äq -Emissionseinsparung der Elektrowärmepumpe gegenüber Gas/Öl-Kessel 80% 70% 60% 50% Jahresnutzungsgrade Ölkessel 80% 90% 100% 80% 90% Jahres- 100% nutzungsgrade Gaskessel 40% 30% 20% CO 2Äq -Emissionsfaktoren (nach Ecolabel 2014/314/EU) Elektroenergie 384 g/kwh - Heizöl 292 g/kwh - Erdgas 202 g/kwh 10% 0% 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5-10% Jahresarbeitszahl 27

28 Ursachen

29 Effizienz in der Praxis Ursachen für niedrige Arbeitszahlen Niedrige Quellentemperaturen (z.b. durch falsche Auslegung) Hohe Vorlauftemperaturen (zu kleine Heizflächen) Hoher Trinkwarmwasseranteil (Niedrigenergiehaus) Temperaturhub ist entscheidend! Weitere Ursachen für Abweichungen zwischen Messung und Berechnung Klima Nutzerverhalten Messfehler, andere Anordnung der Fühler, andere Bilanzgrenzen Hoher Heizstabeinsatz bei nicht erkannter Störung (fällt bei hoher Stromrechnung auf!) 29

30 kwh bzw. pro Jahr Effizienz in der Praxis Schaden niedrige Arbeitszahlen? Nicht unbedingt! 3000 Endenergie und Jahresverbrauchskosten ,6 4,3 4,3 5,2 Luft/Wasser Luft/Wasser Sole/Wasser Sole/Wasser Endenergie gesamt Jahreskosten 30 KfW-55-EFH, Nutzfläche 155,8 m², Fußbodenheizung 35/28, Lüftung mit WRG 80 %, Trinkwarmwasser über Wärmepumpe

31 Effizienz in der Praxis Maßnahmen zur Effizienzverbesserung Korrekte Planung und Auslegung (Heizlastberechnung, hydraulischer Abgleich) Niedrige Systemtemperaturen Ausführung durch erfahrenen WP-Installateur Vermeidung komplizierter Hydrauliken und Anlagenkonfigurationen Sorgfältige Reglereinstellungen (Heizkurve) Laufende Überprüfung der Anlage und der Einstellungen spätestens nach einem Betriebsjahr bzw. jährlich Nutzerverhalten anpassen (Fensterlüftung, Jacuzzi-Nutzung, Innentemperaturen, ) 31

32 Fazit

33 Fazit Berechnete Jahresarbeitszahlen weichen immer von den gemessenen ab. Geringe Effizienz liegt meist nicht am Gerät sondern an System, Einstellungen oder Nutzer. Selbst mit niedrigen Jahresarbeitszahlen sind Primärenergieeinsatz und CO 2 -Emissionen bei Wärmepumpen geringer als bei fossilen Wärmeerzeugern. Effizienz ist wichtig, aber nicht immer entscheidend. In Niedrigenergiehäusern können Wärmepumpen trotz augenscheinlich niedriger Effizienz sehr sparsam sein. Bei geringem Energiebedarf ist der Effekt besserer Jahresarbeitszahlen gering. Es gibt Möglichkeiten, die Effizienz zu erhöhen (am besten schon während der Planung) 33

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35 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Alexander Sperr