Gasheizung + Wärmepumpe?
Bekommt Albrecht alles geregelt!

Bernsdorf, eine beschauliche Gemeinde, gelegen zwischen Chemnitz und Zwickau. Wenn nicht gerade ein Event auf dem nahegelegenen Sachsenring stattfindet, haben es die Bernsdorfer*innen eher ruhig. Auch Albrecht Franke, der seit einiger Zeit im Ruhestand ist. Das mit der Ruhe ist bei ihm allerdings so eine Sache. Als studierter Regelungstechniker war er es gewohnt, aktiv und lösungsorientiert zu sein. Sich von heute auf morgen komplett zurückzulehnen, war für ihn, wenn nicht unvorstellbar, so doch zumindest gewöhnungsbedürftig. Und als im Februar 2022 die 2.000 Kilometer entfernte Volksrepublik Donezk angegriffen wurde, nahm er dies zum Anlass, sein Dreifamilienhaus heiztechnisch auf den neuesten Stand zu bringen. Wie zeitintensiv dieses Vorhaben war und wie es gelaufen ist, erzählt er hier.

Warum hast du dich für eine Hybridheizung entschieden?

Eine monovalente Wärmepumpenheizung als Alternative schied für mich aus folgenden Gründen aus:

• Bei einer Heizlast von 32 kW hätte ich mindestens zwei Wärmepumpen als Kaskade benötigt.
• Die Spitzenlast hätte zwar mit der Elektroheizung der Wärmepumpe von je 9 kW abgefangen werden können, jedoch zum normalen Hausstromtarif von 30 Cent/kWh, der zu dem Zeitpunkt auf 45 Cent/kWh gestiegen war.
• Im gesamten Wohnhaus waren Konvektionsheizkörper installiert, die bei −14 Grad Celsius eine Vorlauftemperatur von Grad Celsius erforderten.

Das waren und sind keine optimalen Randbedingungen, um eine Wärmepumpe effizient zu betreiben.

Meine Idee:

Zusätzlich zum bestehenden Gas-Brennwertkessel sollte eine Hochtemperatur-Wärmepumpe für den bivalenten, parallelen Betrieb installiert werden. Die Wärmepumpe sollte die Grundlast der Heizung allein übernehmen. Der neun Jahre alte Brennwertkessel mit 35 kW sollte anstelle der Elektrozusatzheizung der Wärmepumpe bei Bedarf die notwendige Spitzenleistung für die Heizung und Warmwasserproduktion erbringen. Dazu wird das in der Wärmepumpe vorgeheizte Heizungswasser im Brennwertkessel entsprechend den Erfordernissen nachgeheizt.

Die Warmwasserproduktion sollte durch einen großen Wärmepumpen-Hygiene-Schichtkombispeicher mit 800 Litern erfolgen, der gleichzeitig eine dreifache Funktion mit minimalem Anlagenaufwand erfüllen sollte.

1. Hydraulische Weiche im untersten 2/3 des Speichers
2. Warmwasserpuffer im obersten 1/3 der Speicher, der durch natürliche Schichtung ohne zusätzliche Pumpe und Stellventile funktioniert.
3. Ein 800-Liter-Wärmepumpenpufferspeicher gewährleistet lange Laufzeiten, kürzere Abtauphasen und eine stabile Regelung.

Der Einsatz der Wärmepumpe ermöglichte gleichzeitig, diese bei entsprechendem Solarüberschuss auch mit Solarstrom zu betreiben. Durch eine senkrechte Anordnung der Solarpaneele in Südost- und Südwestrichtung wird der Solarertrag über den Tag verteilt und „winteroptimiert“. Das spart Solarspeicherkapazität, erweitert die Verwendungsmöglichkeiten des Solarstroms für die Wärmepumpe und ermöglicht eine maximale Eigennutzung von Solarstrom bei minimalem Aufwand.

Zur Steuerung und Regelung der komplexen Anlage kommt eine frei programmierbare Regelung zum Einsatz.

Was hat gut funktioniert – und was nicht?

Die Installation und Inbetriebnahme haben sehr gut funktioniert. Wir können bereits in der zweiten Heizperiode ganz ohne Gas die nötige Wärme erzeugen. In den letzten beiden Heizperioden haben wir nur marginal (ca. 20 kWh) Gas verbraucht.

Entscheidend für den Erfolg war, dass wir mit einiger Geduld und Akribie einen guten hydraulischen Abgleich im Gebäude vorgenommen haben. So kommen wir auch an kalten Tagen mit Vorlauftemperaturen von unter 55°C aus.

Was nur mäßig gut funktioniert, ist die Beheizung einer der drei Wohnungen mit alten Radiatoren. Diese sind in der Dimensionierung ihrer Heizleistung an der unteren Grenze und stellen aktuell den kritischen Teil der Anlage dar.

Was hat dich verunsichert oder gar frustriert?

Verunsichert oder gar frustriert hat mich persönlich eigentlich nichts. Ich war immer von meinem Lösungsansatz überzeugt. Selbst wenn es nicht sofort so lief wie gewünscht, gab es immer Mittel und Wege, das Problem entsprechend meinen Vorstellungen doch noch zu realisieren. Auf dem Markt (Internet) gibt es sehr interessante Lösungsvarianten für Einzelprobleme, die auch innerhalb kürzester Zeit nutzbar sind. Trotzdem habe ich mich manchmal über industrielle Standardlösungen gewundert, die nicht zu Ende gedacht waren. Hier ein Beispiel:  

Der für Wärmepumpen optimierte Hochleistungs-Hygiene-Schichtkombispeicher EHSWP 800 von Jura-Therm wird mit einer ein Meter langen Warmwasserlanze aus strahlenvernetztem Polyethylen geliefert. Diese Länge ist natürlich viel zu kurz, um das Warmwasser in der Zirkulationsleitung auf eine Temperatur nahe der Speichertemperatur zu erwärmen. Längere Warmwasserlanzen sind laut Hersteller nicht üblich und deshalb auch nicht am Markt erhältlich. Abhilfe schaffte eine individuelle Bestellung eines abmessungsgleichen PTFE-Schlauchs direkt beim Schlauchhersteller sowie der Austausch des Originalteils von einem Meter Länge durch ein sieben Meter langes Ersatzstück. Damit konnte ich die Temperaturdifferenz von 6 Kelvin auf die gewünschten 1 K reduzieren und die minimale Speichertemperatur von 50 Grad auf 45 Grad senken. Die damit verbundenen konstruktiven Effizienzreserven im System wurden vollständig erschlossen.

Wie hast du dich im Vorfeld informiert?

Ich habe mich im Vorfeld ausschließlich über das Internet informiert. Dies betrifft sowohl die Hard- als auch die Software. Dabei wurde folgende Auswahl der Hauptkomponenten getroffen:

• Brennwertkessel (Bestand): Buderus GB 162-35-V3
• Wärmepumpe Monoblock: Daikin Altherma 3 H HT W (Außengerät) und Daikin Altherma 16D9W (Innengerät).
• Wärmespeicher: Hochleistungshygiene-Schichtkombispeicher EHSWP 800 von Jura-Therm.
• Frei programmierbarer Regler UVR16x2 mit kostenloser Software zur Programmierung.
• zwei Solarsensoren GBS01 zur Steuerung der Umschaltung von WP-Strom auf Solarstrom.
• Solaranlage von Sungrow: Hybrid-Wechselrichter SH10RT, Solarspeicher SBR 160 (16 kWh), 22 Solarplatten à 400 W senkrecht nach Südwesten und 15 Solarplatten à 400 W senkrecht nach Südosten.

Wie zufriedenbist du mit deiner Entscheidung?

Mit dem Umbau der Heizungsanlage konnten alle gesteckten Ziele erreicht werden. Es wurde eine detaillierte Statistik geführt. Die externen Rechnungen beliefen sich auf 57.000 Euro. Abzüglich der staatlichen Förderung in Höhe von 12.000 Euro beliefen sich die Kosten auf 45.000 Euro. Dabei ist Folgendes anzumerken: Die unzähligen Stunden für die Erstellung des Projekts, die Projektbetreuung und die Einfahrarbeiten der Anlage wurden in Eigenleistung erbracht. Diese Kosten sind also nicht enthalten. Außerdem wurde die komplette Solaranlage in Eigenleistung montiert und eingefahren. Folglich fehlen auch diese Kosten in meiner Berechnung.

Unter Berücksichtigung der angefallenen Fremdkosten von 45.000 Euro beträgt die Amortisationszeit der Anlage etwa zehn Jahre.

Was empfiehlst du anderen Hausbesitzer*innen?

Die von mir projektierte und realisierte bivalente, parallele Hybridheizung mit Solarunterstützung erfordert nur einen minimalen gerätetechnischen Aufwand. Es wurde bewiesen, dass sie in einem Altbau mit Konvektionsheizkörpern funktioniert und das Potenzial hat, die laufenden Energiekosten um fast 50 Prozent zu reduzieren.

Diese hohe Einsparung ist vor allem darauf zurückzuführen, dass 78 Prozent der Heizleistungsgrundlast bei relativ niedrigen Temperaturen von maximal 50 Grad Celsius und einer JAZ von 3,6 durch die Wärmepumpe erbracht werden.

• Der Gasbrennwertkessel erbringt die restlichen 22 Prozent der Heizleistung auch bei erforderlichen höheren Temperaturen, also in einem Bereich, in dem die Wärmepumpe in ihrer Effizienz stark nachlässt bzw. eine Elektrozusatzheizung etwa die dreifachen Kosten im Vergleich zu Gas verursacht. Vorsicht Falle!!!
• Außerdem ist mit dem leistungsstarken Gas-Brennwertkessel die Warmwasserbereitung in meinem Dreifamilienhaus sicher und ohne Engpässe gewährleistet, da er im Bedarfsfall sofort mit voller Leistung nachheizt.
• Reine Wärmepumpenlösungen haben in solchen Fällen vielfach erhebliche Engpässe oder bedürfen weiterer Wärmeerzeuger, wodurch Zusatzkosten entstehen.
• Darüber hinaus besitzt die Hybridheizung durch die zwei unabhängigen, aber verbundenen Wärmeerzeuger eine erhöhte Ausfallsicherheit durch Redundanz.