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Luft-Wasser Wärmepumpe
Leistung 2,3 kW bis 20 kW
Die Auslegung einer Wärmepumpe ist entscheidend für die Auswahl des passenden Gerätes und einen effizienten Betrieb. Eine zu kleine Anlage schafft es an kalten Wintertagen nicht, das Gebäude auf wohlige Temperaturen zu bringen. Eine überdimensionierte Wärmepumpe hingegen erreicht die Solltemperatur zu schnell und schaltet sich wieder ab, nur um kurz darauf erneut zu starten. Dieses sogenannte Takten erhöht den Verschleiß und senkt die Effizienz. Wie sich die benötigte Leistung berechnen lässt, welche Verfahren es gibt und welche Faktoren die Dimensionierung beeinflussen, fasst der folgende Leitfaden zusammen. Er bezieht sich dabei auf Luft-Wasser-Wärmepumpen, die hierzulande mit am Abstand am häufigsten eingesetzte Wärmepumpenart.
Inhalt der Seite
Heizlastberechnung nach DIN EN 12831
Überschlägige Berechnungen und Faustformeln
Möglichkeit 1: Überschlägige Heizlastberechnung
Warum die Heizlast erst die Grundlage bildet
Dimensionierung der Wärmepumpe
Monoenergetischer Betrieb: Heizstab als Spitzenlast-Unterstützung
Diese Faktoren beeinflussen die Dimensionierung der Wärmepumpe
Wer die Installation einer Wärmepumpe plant, kommt an der normierten Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 nicht vorbei. Die Berechnung erfolgt durch einen qualifizierten Heizungsbauer oder Energieberater und ist Voraussetzung für den Erhalt von staatlichen Zuschüssen wie der BEG-Förderung.
In die Berechnung der Heizlast fließen unter anderem die Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Werte) aller Bauteile ein. Hinzu kommen Lüftungswärmeverluste, thermische Wärmebrücken sowie die für den jeweiligen Standort geltende Norm-Außentemperatur. Letztere beträgt in Köln beispielsweise etwa -12 °C, während sie in München bei rund -16 °C liegt. Das Ergebnis ist die Norm-Heizlast: die maximale Wärmeleistung in Kilowatt, die das Gebäude am kältesten Auslegungstag benötigt.
In diesem Artikel erhalten Sie eine umfassende Übersicht zur Berechnung der Heizlast nach DIN EN 12831.
Ist die Anlage zu klein, erreicht sie an kalten Tagen nicht die nötige Vorlauftemperatur und die Räume bleiben kalt. Eine überdimensionierte Anlage taktet häufig, weil sie die Solltemperatur zu schnell erreicht und wieder abschaltet. Das häufige Takten belastet den Verdichter, erhöht den Verschleiß und senkt die Jahresarbeitszahl spürbar. Eine sorgfältige Dimensionierung ist somit die Grundlage für einen wirtschaftlichen und langlebigen Betrieb.
Eine raumweise Heizlastberechnung ist durchaus komplex und kostet zwischen 500 und 1.000 Euro. Für eine erste Orientierung eignen sich überschlägige Berechnungen und Faustformeln. Sie geben eine Vorstellung über die Kosten einer Wärmepumpe und darüber, ob sie sich als Heizlösung für die jeweilige Immobilie grundsätzlich eignet. Dabei bieten sich verschiedene Möglichkeiten:
Die überschlägige Heizlastberechnung erfolgt in zwei Schritten. Dabei gilt es zunächst, den spezifischen Wärmebedarf der Immobilie zu ermitteln. Dieser steht im Energieausweis.
Liegt kein Energieausweis vor, lässt sich der spezifische Wärmebedarf aus dem bisherigen Öl- und Gasverbrauch ableiten. Ein Liter Heizöl besitzt gleich viel Wärmeenergie wie ein Kubikmeter Erdgas, nämlich 10 Kilowattstunden (kWh). Um den jährlichen Wärmebedarf der Immobilie zu ermitteln, wird der Jahresverbrauch an Öl beziehungsweise Erdgas mit 10 kWh multipliziert.
Beispiel: Bei einem jährlichen Gasverbrauch von 2.000 m³ beziehungsweise 2.000 l Heizöl lautet die Formel:
2.000 m³/l x 10 kWh = 20.000 kWh Wärmebedarf pro Jahr
Im nächsten Schritt gilt es, den Wärmebedarf durch die jährlichen Betriebsstunden der Wärmepumpe zu teilen. Letztere sind vom Gebäudetypen abhängig und davon, ob die Heizung lediglich Raumwärme oder auch Warmwasser bereitstellt. Die folgende Tabelle gibt eine Orientierung:
| Gebäudetyp | Vollbenutzungsstunden (h/a) |
| Einfamilienhaus ohne Warmwasserbereitung | 1.500 bis 1.800 |
| Einfamilienhaus mit Warmwasserbereitung | 1.800 bis 2.100 |
| Mehrfamilienhaus | 1.600 bis 2.000 |
| Bürogebäude | 1.400 bis 1.900 |
| Schulgebäude | 1.100 bis 1.400 |
Angenommen es handelt sich um eine Wärmepumpe in einem Einfamilienhaus ohne Warmwasserbereitung, dann müssten der Wärmebedarf von 20.000 Kilowattstunden (kWh) durch etwa 1.500 Vollbenutzungsstunden (h/a) geteilt werden:
20.000 kWh Wärmebedarf pro Jahr / 1.500 Vollbenutzungsstunden (h/a) = 13,3 Kilowatt (kW)
In dem genannten Beispiel benötigt die Wärmepumpe somit eine Heizleistung von 13,3 Kilowatt (kW).
Um die Heizlast pro Quadratmeter zu ermitteln, gilt es lediglich, die Heizleistung durch die Größe der Wohnfläche der Immobilie zu teilen. Bei einer Immobilie mit 100 Quadratmetern läge die Heizleistung pro Quadratmeter demnach bei 0,13 kW:
13,3 kW / 100 m² Wohnfläche = 0,13 kW pro m²
Weniger aufwändig, dafür jedoch auch weniger präzise als die vorherige Berechnung ist eine einfache Faustformel. Sie eignet sich für eine grobe erste Orientierung und lautet:
Spezifischer Wärmebedarf des Gebäudes (in Watt (W) pro m²) x Wohnfläche in m² = Leistung (in kW)
Liegt kein Energieausweis vor, finden Sie im vorherigen Abschnitt eine Anleitung, wie sich der Wärmebedarf aus dem vergangenen Öl- oder Gasverbrauch ableiten lässt.
Angenommen, ein Einfamilienhaus besitzt eine Wohnfläche von 150 Quadratmetern und kommt auf einen spezifischen Wärmebedarf von 70 Watt pro Quadratmeter, dann lautet die Berechnung:
70 W pro m² spezifischer Wärmebedarf x 150 m² Wohnfläche = 10.500 W (10,5 kW)
Daraus ergibt sich eine überschlägige erforderliche Heizleistung des Gebäudes von 10,5 kW. Auf dieser Grundlage kann anschließend eine geeignete Wärmepumpe dimensioniert werden.
Allen voran ist hier der Heizlastrechner des Bundesverbands Wärmepumpen e.V. zu nennen. Dieser bietet mehrere Berechnungsverfahren. Das einfachste ist die Berechnung der Wärmepumpe nach Baualtersklassen: Nutzer geben Baujahr, Postleitzahl und Gebäudetyp ein. Der Rechner greift dann auf hinterlegte Erfahrungswerte zurück und liefert eine Schätzung der Gebäudeheizlast. Seit einem Update 2024 werden die Klimadaten direkt mit den Messdaten des Deutschen Wetterdienstes (DWD) verschnitten, was die Genauigkeit weiter erhöht.
Das Verfahren nach Jahresverbrauch basiert auf dem Volllaststundenverfahren der DIN/TS 12831-1. Die Auslegung der Wärmepumpe erfolgt dabei auf Basis der bisherigen Verbrauchsdaten. Dieses Verfahren eignet sich besonders dann, wenn keine detaillierten Gebäudedaten vorliegen, jedoch Daten über den bisherigen Gas- oder Ölverbrauch.
Die Heizlast beschreibt die maximale Heizleistung, die ein Gebäude bei der für seinen Standort maßgeblichen Norm-Außentemperatur benötigt. Sie ist somit eine Eigenschaft des Gebäudes. Die erforderliche Gerätegröße einer Wärmepumpe ergibt sich dagegen erst aus der Heizlast sowie den Leistungsdaten des konkreten Geräts und den Betriebsbedingungen.
Hersteller geben für ihre Wärmepumpen eine Nennheizleistung unter festgelegten Prüfbedingungen an. Ein Gerät kann beispielsweise mit einer Heizleistung von 12 kW bei A7/W35 ausgewiesen sein. Dabei steht A7 für eine Außentemperatur von 7 °C und W35 für eine Vorlauftemperatur von 35 °C.
Zwei Wärmepumpen mit derselben ausgewiesenen Heizleistung von 12 kW bei A7/W35 können sich bei niedrigeren Außentemperaturen deutlich unterscheiden. Liefert Modell A bei einer Außentemperatur von -10 °C , also A-10/W35, beispielsweise nur noch 9,4 kW, erreicht Modell B unter denselben Bedingungen immer noch 10,6 kW. Für ein Gebäude mit einer berechneten Heizlast von 10 kW wäre Modell B damit für einen monovalenten Betrieb geeignet, während Modell A die erforderliche Heizleistung nicht vollständig bereitstellen würde.
Um also von der Heizlast zur richtigen Dimensionierung der Wärmepumpe zu gelangen, ist es demnach erforderlich, die Heizlast des Gebäudes mit den Leistungsdaten verschiedener Wärmepumpen abzugleichen. Maßgeblich ist dabei nicht die Nennleistung unter günstigen Prüfbedingungen, sondern die tatsächlich verfügbare Heizleistung unter den Betriebsbedingungen des Gebäudes. Übernimmt die Wärmepumpe zusätzlich die Warmwasserbereitung, ergibt sich die erforderliche Leistung aus der Heizlast des Gebäudes zuzüglich dem Energiebedarf für das Warmwasser.
Als Faustregel gilt: Die Wärmepumpe sollte so dimensioniert sein, dass sie die berechnete Heizlast am Auslegungspunkt zuverlässig decken kann, ohne dabei unnötig groß gewählt zu werden.
Während Öl- und Gasheizungen in der Vergangenheit oft überdimensioniert wurden, gehen solche Sicherheitsreserven bei Wärmepumpen deutlich zulasten der Effizienz. Eine überdimensionierte Wärmepumpe arbeitet über weite Teile des Jahres außerhalb ihres optimalen Leistungsbereichs, taktet häufiger und erreicht eine geringere Jahresarbeitszahl (JAZ). Je nach Anlagenkonzept kann es deshalb wirtschaftlicher sein, die Wärmepumpe für den überwiegenden Teil des Heizbetriebs auszulegen und seltene Leistungsspitzen an besonders kalten Wintertagen durch einen integrierten elektrischen Heizstab abzudecken oder als Hybrid-Wärmepumpe in Kombination mit einem weiteren Wärmeerzeuger.
Eine Wärmepumpe muss nicht zwingend die volle Norm-Heizlast allein abdecken. Im sogenannten monoenergetischen Betrieb wird sie etwas kleiner ausgelegt, wobei an besonders kalten Tagen ein elektrischer Heizstab im Vorlauf unterstützt. Weil solche Tage selten sind, liefert der Heizstab über das gesamte Jahr betrachtet nur einen kleinen Teil der Wärme.
Als allgemeine Faustformel gilt: Eine kleinere Auslegung ist sinnvoll, solange der Heizstab nicht mehr als etwa 3 Prozent des jährlichen Wärmebedarfs übernimmt. Wird sein Anteil größer, lohnt sich die Einsparung meist nicht mehr, denn der Heizstab wandelt Strom 1:1 in Wärme um und arbeitet damit deutlich weniger effizient als die Wärmepumpe. Richtig ausgelegt bringt die kleinere Anlage jedoch Vorteile. So taktet sie in der Übergangszeit seltener, arbeitet effizienter und ist günstiger in der Anschaffung.
Welche Auslegungsstrategie die sinnvollste ist, hängt von den Eigenschaften des Gebäudes, der gewählten Wärmepumpe und den individuellen Anforderungen an Komfort, Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit ab. Die fachgerechte Dimensionierung durch einen Heizungsbauer ist deshalb unverzichtbar.
Wer die wesentlichen Faktoren kennt, kann die Dimensionierung besser einschätzen und versteht, warum zwei baugleiche Häuser in verschiedenen Regionen oder mit unterschiedlichem Heizverhalten sehr unterschiedliche Wärmepumpen benötigen können.
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