Ob Wärmepumpen auch für bestehende Gebäude geeignet sind, dafür gibt es bisher wenige systematische Untersuchungen. Bei 30 Stuttgarter Häusern, unterschiedlicher Baujahre und Dämmzustände, wurden rund 6 Monate lang kontinuierlich die Systemtemperaturen der Heizungsanlagen gemessen. Erste Auswertungsergebnisse zeigen, dass gut 2/3 der Gebäude für den energieeffizienten und wirtschaftlichen Einsatz von Wärmepumpen geeignet sind. Besonders erwähnenswert dabei ist, dass dafür vorher keine umfangreichen Sanierungsmaßnahmen notwendig werden.
Rund 37 Prozent der CO2-Emissionen in Stuttgart werden aktuell durch Heizung und Trinkwassererwärmung verursacht. Um die Klimaneutralität 2035 und die Wärmewende in allen Stadtgebieten zu erreichen, sowie die Bürger und Bürgerinnen dabei zu unterstützen, die Anforderungen des künftigen Gebäudeenergiegesetzes (GEG) zu erfüllen, fördert die Landeshauptstadt Stuttgart im Rahmen des Stuttgarter Klima-Innovationsfonds ambitionierte Projekte. Eines davon ist das Messreihenprojekt zum Check der Wärmepumpen-Eignung für Bestandsgebäude.
Energie-effizient und wirtschaftlich: Wärmepumpen in Bestandsgebäuden
In 30 Stuttgarter Häusern, zum Großteil private 1-2 Familienhäuser, wurden über die Heizungsperiode Winter 2022 bis Frühsommer 2023 kontinuierlich die Systemtemperaturen der bestehenden Gas-Heizsysteme aufgezeichnet. Im Abstand von einer Minute, 24/7, also auch am Wochenende und an Feiertagen wurden Vor- und Rücklauftemperatur gemessen, um daraus die Effizienz der bestehenden Heizungsanlage abzuleiten.
Eine Wärmepumpen-Heizung nutzt Wärme aus der Umwelt, z. B. aus der Umgebungsluft oder dem Erdreich und hebt diese Wärme auf ein höheres Temperaturniveau. Wärmepumpen arbeiten besonders dann effizient, wenn die im Gebäude benötigten Systemtemperaturen möglichst niedrig sind. Deshalb gelten moderne Gebäudedämmung und Fußbodenheizungen aktuell als Voraussetzung für einen wirtschaftlichen Wärmepumpenbetrieb.
Die Ergebnisse der Stuttgarter Messreihe sind in dieser Hinsicht besonders interessant. Denn die untersuchten Gebäude sind aus ganz unterschiedlichen Baujahren, entsprechenden Standards bei der Dämmung, werden mit Gas beheizt und haben Heizkörper. Fußbodenheizungen sind nur in Einzelfällen unterstützend vorhanden.
Trotzdem ergeben die Auswertungen erste positive Ergebnisse:
20% der Gebäude, bei denen Messungen durchgeführt wurden, sind ohne weitere Maßnahmen direkt für die effiziente Umstellung auf Wärmepumpen geeignet. Das ist besonders bemerkenswert, weil u.a. auch ein Haus aus 1905, das unter Denkmalschutz steht, enthalten ist. Die bisherigen Auswertungen erlauben die Schlussfolgerung, dass z.B. für Luft-Wasser-Wärmepumpen eine Jahresarbeitszahl (JAZ) selbst bei Gebäuden älteren Baujahrs von 3,5 und höher erreicht werden kann. Die JAZ ist die Kenngröße für das Verhältnis von produzierter Wärme zu eingesetztem Strom. Eine JAZ von 3,5 bedeutet, dass mit 1,0 Kilowattstunde Strom 3,5 Kilowattstunden nutzbare Wärme zur Beheizung der Wohnung erzeugt werden kann. Der benötigte Strom kann dabei teilweise auch aus einer PV-Anlage kommen.
Damit bestätigt die Stuttgarter Messreihe der Effizienzpioniere und Stadtwerke, das bereits 2020 vom Fraunhofer ISE, Freiburg und Dr. M. Miara, veröffentlichte Ergebnis einer breit angelegten Studie: Es gibt keine Korrelation zwischen den Effizienzwerten von Wärmepumpen und den Baujahren der Gebäude. Die Studie des Fraunhofer ISE wurde mit den Stadtwerken Stuttgart als Projektpartner durchgeführt. Wärmepumpen in Bestandsgebäuden: Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt "WPsmart im Bestand" (Abschlussbericht) (fraunhofer.de)
Bei 50% der untersuchten Stuttgarter Gebäude empfiehlt sich, die Heizungsanlage vor dem Einbau zu optimieren, um einen effizienten und wirtschaftlichen Betrieb mit einem Wärmepumpen-System möglich zu machen.
In der Messreihe wird deutlich, dass sich unabhängig von der verwendeten Heizungstechnologie und vom eingesetzten Energieträger eine regelmäßige Wartung und Optimierung zur Sicherstellung der bestmöglichen Effizienz unerlässlich ist. Vor dem Einbau einer Wärmepumpe ist es jedoch unumgänglich, die Leistungsfähigkeit der Heizkörper im Hinblick auf den Wärmepumpenbetrieb zu überprüfen. Dies geschieht durch den sog. „Hydraulischen Abgleich“, der u.a. auch Voraussetzung für alle staatlichen und städtischen Förderungen ist.
Lediglich bei 9 untersuchten Gebäuden sollte vor dem Umstieg auf eine Wärmepumpe eine thermische Sanierung am Gebäude durchgeführt werden. Welche Maßnahmen dafür besonders sinnvoll und wirtschaftlich sind, liefert beispielsweise ein individueller Sanierungsfahrplan (iSFP).
Energieberatungen wie die Effizienzpioniere GmbH beraten und erstellen individuelle Sanierungsfahrpläne. Diese Leistungen können bis zu 80% förderfähig sein.
Häufige Empfehlungen zur Sanierung sind Fassaden- und Dachdämmung, der Austausch der Fenster oder auch die Dämmung der Kellerdecke.
Energie- und Wärmewende ist nur gemeinsam zu stemmen
Die Herausforderungen der Energie- und Wärmewende sind vielfältig. Insbesondere für Eigentümer von Ein- und Zweifamilienhäusern müssen die Lösungen einfach, schnell umsetzbar und bezahlbar sein. Dies gelingt nur, wenn regionale Installationsbetriebe, Stadtwerke und die für Förderprogramme zuständigen Stellen – wie das Energieberatungszentrum Stuttgart (EBZ) und Energieberatungs-unternehmen wie die Effizienzpioniere GmbH – zusammenarbeiten.
Das Messprojekt wurde in Kooperation zwischen dem Sanitär- und Heizungsinstallationsbetrieb Bott aus Feuerbach, der Effizienzpioniere GmbH und den Stadtwerken Stuttgart entwickelt und umgesetzt.
Die Effizienzpioniere und die Stadtwerke Stuttgart arbeiten bis Jahresende an der vertieften wissenschaftlichen Auswertung der Messdaten und einer allgemeingültigen Abschätzung zum wirtschaftlichen Betrieb von Wärmepumpen in Bestandsgebäuden. Gleichzeitig werden kundenorientierte und schnittstellenarme Prozesse vom ersten Interesse an einer Wärmepumpe bis zur Installation, Inbetriebnahme und Wartung des Wärmepumpensystems entwickelt.
Die 30 Hauseigentümer, die ihre Gebäude sowie die Gebäude- und Verbrauchsdaten für die Messreihe zur Verfügung gestellt haben, werden von den 3 Projektpartnern über die Auswertung der Messergebnisse für einen möglichen Heizungstausch hin zur Wärmepumpe informiert. Außerdem erhalten sie Tipps für Einsparmaßnahmen mit dem bestehenden Heizungssystem sowie Empfehlungen für die nächsten Schritte zum Austausch ihrer bestehenden Heizungssysteme mit einer Wärmepumpe.