Sammlung kritischer Anmerkungen zu elektrischen Kompressionswärmepumpen

Grenzen der Berechnungsverfahren

In der Fachunternehmererklärung zum Beantragen der MAP-Förderzuschüsse für effiziente WP ist die nach VDI 4650-12 berechnete Mindest-Jahresarbeitszahl (JAZ) auszuweisen.

Der ausführende Fachbetrieb muss z. Z. mit dem überschläglichen Verfahren nach VDI 4650-1 die JAZ ohne Trinkwassererwärmung, ohne Heizstabeinsatz und ohne konkrete Randbedingungen (Klimadaten etc.) ermitteln.

Erst ab 2009 soll die Trinkwassererwärmung etc. mit berücksichtigt werden.

Damit wird aber keine Prognose oder Garantie für die tatsächlich erreichte JAZ abgegeben.

Das VDI-Verfahren ist analog zum Energiebedarfsausweis als Qualitätskontrolle geeignet, darf aber nicht mit einer wesentlich aufwendigeren Simulationsrechnung für die konkreten Randbedingungen verwechselt werden.

Von Handwerkern und besonders Kunden werden die so ermittelten JAZ nach VDI aber z. T. mit einer tatsächlichen Prognose für die Wirtschaftlichkeit verwechselt.

Einige Größen (Erdreichtemperatur bei Wärmeentzug etc.) können nur durch eine Simulationsrechnung gewonnen werden.

Tatsächlich werden sie aber nur unabhängig von der WQ-Auslegung und der Laufzeit z. B. mit 0°C angesetzt.

Veränderungen der Randbedingungen

Besonders die nachträgliche Veränderungen der Randbedingungen beim Nutzer haben großen Einfluss auf die JAZ und den Stromverbrauch für Kompressor, Soleumwälzpumpe/Ventilator, Regelung, E-Heizstab, Abtauen.

Veränderte Randbedingungen sind z.B.:

1. Nutzerbedingte Abweichungen

2. Konzeptbedingte Abweichungen

3. Abweichungen in Gebäudehülle

Dazu kommen noch Einflüsse, die rechnerisch nur schwer erfassbar sind, z. B.:

- Regelungsfehler

- Zirkulationsverluste und Nachheizung mit thermostatisch gesteuerten Heizstab

- zusätzlicher Stromverbrauch durch passive Kühlung (Pumpen, Regelung)

Aus dem Rechenbeispiel (Simulationsrechnung s. u.) wird deutlich, dass es in fast allen Fällen bei nachträglicher Änderungen der Randbedingungen z. T. zu beträchtlichen Erhöhungen der Betriebskosten kommt.

Die Betriebskosten liegen von ca. 6,3 % bis 68,4 % höher als angenommen!

Eine Ausnahme bildet Fall 1.5. mit -37,1% weniger Stromverbrauch, bei dem das Gebäude nur zu 50% beheizt wird.

Fazit

Die Randbedingungen müssen vorher mit dem Kunden genau definiert werden, um im Vorfeld realistische JAZ ermitteln zu können.

Zu einer qualifizierten Beratung gehört auch das individuelle Abklären der konkreten Nutzerbedürfnisse.

Der Nutzer sollte damit schon im Vorfeld den Einfluss der verschiedenen Parameter auf die Betriebskosten erkennen können.

Die Anlage muss also nicht nur zum Haus passen, sondern auch zum Betreiber.

0. Praxisbeispiel

Verwendete Simulationssoftware WP-OPT*

Annahmen EFH/NB:

- FBH 35/28 °C mit hydraulischen Abgleich

- Trinkwarmwasser 150 l/d, 48 °C

- Speicher mit sehr großen innenliegenden WT

-Heizwärmebedarf

  Gebäude 10.428 kWh/a, Trinkwarmwasser 2.247 kWh/a

- simulierte WQ-Temperatur -0,1°C, Flächenabsorber 250 m²

- Sole/Wasser-WP 9,2 kW Heizleistung, LZ 4,49 bei B0/W35

Ergebnisse

Mit vereinfachter Berechnung nach VDI 4650-12: JAZ 4,4

Simulation mit WP-OPT*: JAZ 4,21

Stromverbrauch mit Simulation: 3.129 kWh/a

Abweichungen bei einer Messung der JAZ in der installierten Anlage können außer klimatischen Schwankungen vielseitige Ursachen haben, z. B.:

1. Nutzerbedingte Abweichungen

Fall 1.1: Doppelter Trinkwarmwasserbedarf

-> JAZ 4,1, Verbrauch 3.802 kWh/a  (++21,5%)

Fall 1.2: Trinkwarmwassertemperatur 60 °C, ab 49°C elektrische Nachheizung

-> JAZ 3,54 / Verbrauch 3.939 kWh/a  (++25,9%)

Fall 1.3: Höhere Heizlast wegen häufig gekippter Fenster

-> JAZ 3,95 / Verbrauch 4.122 kWh/a ( ++31,7%)

Fall 1.4. Raumtemperatur 23 °C statt 20°C

-> JAZ: 3,93 / Verbrauch 4.710 kWh/a  (+++50,5%)

Fall 1.5: 50% des Gebäudes wird nicht beheizt

-> JAZ 4,15 / Verbrauch 1.969 kWh/a  (-37,1%)

2. Konzeptbedingte Abweichungen

Fall 2.1: FBH mit Teppich statt mit Fliesen -> 8 K höhere VL-Temp.

-> JAZ 3,96 / Verbrauch 3.326 kWh/a  (+6,3%)

Fall 2.2: Trinkwarmwasserbereitung immer mit hoher Temperatur

-> JAZ 3,89 / Verbrauch 3.392 kWh/a  (+8,4%)

Fall 2.3: Monoenergetischer Betrieb durch Unterdimensionierung, parallel ab -2°C

-> JAZ 3,53 / Verbrauch 3.536 kWh/a  (+13%)

Fall 2.4: Solepumpe mit 600 W statt 250 W

-> JAZ 3,64 / Verbrauch 3.622 kWh/a  (+15,8%)

Fall 2.5: Luft/Wasser-WP monovalent, 12.8 kW bei A2/W35, LZ 3,41

-> JAZ 3,87 / Verbrauch 3.673 kWh/a  (+17,4%)

Fall 2.6: Heizung wird mit 55°C VL betrieben

-> JAZ 3,55 / Verbrauch 3.714 kWh/a  (+18,7%)

Fall 2.7: Luft/Wasser-WP monoenerg. parall. ab -2°C, 5,4 kW bei A2/W35, LZ 3,18

-> JAZ 3,35 / Verbrauch 4.331 kWh/a  (++38,4%)

Fall 2.8: Pufferspeicher für WW + Heizung ständig mit 55 °C betrieben

-> JAZ 2,5 / Verbrauch 5.270 kWh/a  (+++68,4%)

3. Abweichungen in Gebäudehülle

Fall 3.1: Starke Wärmebrücken oder Austrocknungsbedarf bzgl. Heizwärmebedarf von 15%

-> JAZ 4,16 / Verbrauch 3.730 kWh/a  (+19,2%)

Fall 3.2: AW 36 cm Eder-Ziegel Wärmeleitfähigkeit 0,09 W/mK -> U=0,23 W/m²K in Baubeschreibung; verbaut wurde aber Steine mit 0,16 W/mK -> U=0,39

-> JAZ 4,14 / Verbrauch 4.744 kWh/a  (+++51,6%)

*) WPsoft GbR 01189 Dresden, www.wp-opt.de

Alles hat zwei Seiten

Da in d. R. dem Verbraucher über die Werbung immer nur mit den positiven Seiten der Kauf eines Produktes schmackhaft gemacht wird, ist es angebracht, auch die andere Seite näher zu betrachten, ohne damit Elektrowärmepumpen grundsätzlich schlecht zu reden bzw. zu rechnen.

Dazu als Beispiel vier unterschiedliche Berechnungsansätze:

Variante A - Ansatz mit Heizenergiekosten/Mehrinvestkosten

(Wirtschaftlichkeit/Amortisation nur auf die Mehrkosten der Investition gegenüber einer Öl/Gas-Heizung bezogen).

Variante A1 - Ansatz mit Heizenergiekosten/ Investkosten

(Wirtschaftlichkeit/Amortisation auf die Investkosten der WP bezogen)

Bei den Berechnungen, mit denen Hersteller und Energieversorger werben, werden oftmals nur die reinen Heizenergiekosten angesetzt.

Damit werden die Ergebnisse bzgl. Wirtschaftlichkeit/Amortisation besser dargestellt, als sie in Wirklichkeit sind.

Wer den billigsten, verfügbaren Strom einkauft, bekommt die kWh Nutzenergie am Ende preiswerter als die gleiche Energiemenge aus der Verbrennung von Öl und Gas.

Bzgl. der Heizenergiekosten sind Wärmepumpen eindeutig eine preiswerte Alternative.

Sehr schön für Hersteller, evtl. weniger schön für Verbraucher, die auch nach der Wirtschaftlichkeit fragen.

Variante B - Ansatz mit teilweiser Vollkostenrechnung

(Wirtschaftlichkeit/Amortisation und Kapitalkosten nur auf die Mehrinvestkosten gegenüber Öl/Gas bezogen)

Wer ökonomisch seriös eine Vollkostenrechnung (inkl. Investkosten, Kapitalkosten etc. nach VDI 2067 ) macht, kommt zum Ergebnis, dass die deutlich höheren Investitionen die erhofften Kostenvorteile z. T. wieder zunichte machen und eine längere Amortisation zur Folge haben.

Variante B1 - Ansatz mit Vollkostenrechnung

(Wirtschaftlichkeit/Amortisation und Kapitalkosten auf die Investkosten bezogen)

In eine Vollkostenrechnung gehen natürlich noch wesentlich mehr Werte ein (z. B. Wartungskosten, Dynamik des Öl-/Gaspreises etc.). Zur Vereinfachung wurden im Beispiel nur die Kosten mit großen Einfluss berücksichtigt!

Unter der berechtigten Annahme, dass die Strompreise zukünftig genauso stark steigen, wie die Öl- und Gaspreise (oder für die "Edelenergie" Strom auch wesentlich stärker!)

und die Wärmepumpen nicht billiger werden,

ist je nach angewendeten Berechnungsverfahren eine WP trotz akzeptabler Energiekosteneinsparung demzufolge von mehr oder weniger wirtschaftlich bis unwirtschaftlich oder sie amortisiert sich mehr oder weniger oder auch überhaupt nicht.

Alles nur Zahlenspielerei?

An den "nackten" Zahlen in den Berechnungsvarianten ist zu erkennen, wie man Ergebnisse positiv oder auch negativ beeinflussen kann. Trotzdem, Zahlen allein sind auch nicht alles.

Rechenbeispiele überspringen und gleich zur > Zusammenfassung

Kosteneinsparung Luft-WP gegenüber Öl/Gas (bei 1000 l/a)

Die Ansatzzahlen sind dem Bundesverband Wärmepumpen entnommen: Heizkostenrechner unter www.heizpower.de/rechner.html

Beispielhaus:

150 m², 65 kWh/m², Fußbodenheizung

Öl-/Gasverbrauch 1000 l/a bzw. m³/a

Ölpreis 75 Ct/l bzw. Gaspreis 75 Ct/m³ (ca. 7,5 Ct/kWh)

Strompreis (WP) 12 Ct/kWh

-> Energiekosten Öl-/Gas ca. 750 €/a; Investkosten 5.000 €

-> Energiekosten Luft-WP ca. 338 €/a; Investkosten 10.000 €

Energiekostenrechnung (Variante A)

Energiekosteneinsparung  -> ca. 750 (Öl) - 338 (Luft-WP) = 412 €/a

Mehrinvestition für Luft-WP -> ca. 10.000 - 5.000 = 5.000 €

Ergebnis Var. A

Energiekosteneinsparung ca. 412 €/a

Amortisation der Mehrinvestition durch die Energiekosteneinsparung

-> 5.000 € : 412 €/a = 12 Jahre*

Gesamtkostenrechnung** (Variante B)

Investkosten Luft-WP ca. 10.000 bis 12.000 €

Erschließung Wärmequelle Luft ca. 250 bis 500 €

Investkosten Gasbrennwertkessel ca. 4.000 bis 5.000 €

Mehrinvestition für Luft-WP -> ca. 10.000 - 5.000 = 5.000 €

Kapitalkosten bzgl. Mehrinvestition (4 % Zinsen, 30 Jahre, -> Annuitätsfaktor=0,578)

-> 5000 x 0,0578 = 289 €/a

Ergebnis Var. B

412 €/a Energiekosteneinsparung - 289 €/a Kapitalkosten = 123 €/a Gesamteinsparung.

Gesamtkosteneinsparung ca. 123 €/a

Amortisation -> 5.000 € : 123 €/a = 40,6 Jahre*,

wenn die Kapitalverzinsung berücksichtigt wird.

*) Abweichungen ergeben sich bei anderen Investkosten

Kosteneinsparung Sole-WP gegenüber Öl/Gas (bei 1000 l/a)

Öl-/Gasverbrauch 1000 l/a bzw. m³/a

Ölpreis 75 Ct/l bzw. Gaspreis 75 Ct/m³ (ca. 7,5 Ct/kWh)

Strompreis (WP) 12 Ct/kWh

-> Energiekosten Öl-/Gas ca. 750 €/a; Investkosten 5.000 €

-> Energiekosten Sole-WP ca. 253 €/a; Investkosten 15.100 €

Energiekostenrechnung (Variante A)

Energiekosteneinsparung -> ca. 750 (Öl) - 253 (Sole-WP) = 497 €/a

Mehrinvestition für Sole-WP -> ca. 15.100 - 5.000 = 10.100 €

Ergebnis Var. A

Energiekosteneinsparung ca. 497 €/a

Amortisation der Mehrinvestition durch die Energiekosteneinsparung

-> 10.100 € : 497 €/a = 20,3 Jahre*

Gesamtkostenrechnung (Variante B)

Investkosten Sole-WP ca. 8.500 bis 10.500 €

Erschließung Wärmequelle (Sonde) ca. 6.500 bis 9.500 € (ca. 950 €/kW)

Mehrinvestition für Sole-WP -> ca. 15.100 - 5.000 = 10.100 €

Kapitalkosten bzgl. Mehrinvestition (4 % Zinsen, 30 Jahre)

-> 10.100 x 0,0578 = ca. 584 €/a

Ergebnis Var. B

497 €/a Energiekosteneinsparung - 584 €/a Kapitalkosten = -87 €/a Verlust.

Gesamtkosteneinsparung 0 €/a -> Verlust ca. -97 €/a

Amortisation -> 10.100 € : 0 €/a = unendlich Jahre*,

wenn die Kapitalverzinsung berücksichtigt wird.

Fazit

Bei niedrigem Verbrauch ist die WP nicht nur unwirtschaftlich, sondern amortisiert sich nie.

*) Abweichungen ergeben sich bei anderen Investkosten

**) Der besseren Übersichtlichkeit wegen, wurden bei der Gesamtkostenrechnung nach VDI in den Beispielen einige Kosten vernachlässigt, was aber keinen entscheidenden Einfluss auf die Ergebnisse hat.

Streng nach VDI 2067 müssen die Kapitalkosten bzgl. der Gesamtinvestition und nicht nur auf die Mehrinvestition gerechnet werden.

Bei einer realistischen Rechnung mit 5% Zinsen und 15 Jahre Nutzungsdauer ist der Annuitätsfaktor 0,0963. Das hat allerdings einen entscheidenden negativen Einfluss auf tatsächliche Kosteneinsparung und damit auf die Wirtschaftlichkeit > Beispiel 2.1.

Kosteneinsparung Luft-WP gegenüber Öl/Gas (bei 3000 l/a)

Beispielhaus:

150 m², Fußbodenheizung

Öl-/Gasverbrauch 3000 l/a bzw. m³/a

Ölpreis 75 Ct/l bzw. Gaspreis 75 Ct/m³ (ca. 7,5 Ct/kWh)

Strompreis (WP) 12 Ct/kWh

-> Energiekosten Öl-/Gas ca. 2.250 €/a; Investkosten 5.000 €

-> Energiekosten Luft-WP ca. 1.015 €/a; Investkosten 12.000 €

Energiekostenrechnung (Variante A)

Energiekosteneinsparung

ca. 2.250 (Öl) - 1015 (Luft-WP) = 1.235 €/a

-> Mehrinvestition für Luft-WP ca. 12.000 - 5.000 = 7.000 €

Ergebnis Var. A

Energiekosteneinsparung ca. 1.235 €/a

Amortisation der Mehrinvestition durch die Energiekosteneinsparung

-> 7.000 € : 1.235 €/a = 5,7 Jahre*,

wenn nur die Energiekosteneinsparung berücksichtigt wird.

*) Abweichungen ergeben sich bei anderen Investkosten

Gesamtkostenrechnung (Variante B)

Investkosten Luft-WP ca. 10.000 bis 12.000 €

Erschließung Wärmequelle Luft ca. 250 bis 500 €

Investkosten Gasbrennwertkessel ca. 4.000 bis 5.000 €

Energiekosteneinsparung mit Luft-WP -> ca. 1.235 €/a

Mehrinvestition für Luft-WP -> ca. 12.000 - 5.000 = 7.000 €

Kapitalkosten bzgl. Mehrinvestition (4 % Zinsen, 30 Jahre)

-> 7.000 x 0,0578 = ca. 405 €/a

Ergebnis Var. B

1.235 €/a Energiekosteneinsparung - 405 €/a Kapitalkosten = 830 €/a Gesamteinsparung.

Gesamtkosteneinsparung ca. 830 €/a

Amortisation -> 7.000 € : 830 €/a = 8,4 Jahre*.

wenn die Kapitalverzinsung berücksichtigt wird..

*) Abweichungen ergeben sich bei anderen Investkosten

Kosteneinsparung Sole-WP gegenüber Öl/Gas (bei 3000 l/a)

-> Energiekosten Öl-/Gas ca. 2.250 €/a; Investkosten 5.000 €

-> Energiekosten Sole-WP ca.   760 €/a; Investkosten 18.000

Investkosten Sole-WP ca. 8.500 bis 10.500 €

Erschließung Wärmequelle (Sonde) ca. 6.500 bis 9.500 €

Energiekostenrechnung (Variante A)

Energiekosteneinsparung

-> ca. 2.250 (Öl) - 760 (Sole-WP) = 1.490 €/a

Mehrinvestition für Sole-WP -> ca. 18.000 - 5.000 = 13.000 €

Ergebnis Var. A

Energiekosteneinsparung ca. 1.490 €/a

Amortisation  der Mehrinvestition durch die Energiekosteneinsparung

-> 13.000 € : 1.490 €/a = 8,7 Jahre*,

wenn nur die Energiekosteneinsparung berücksichtigt wird.

*) Abweichungen ergeben sich bei anderen Investkosten

Gesamtkostenrechnung (Variante B)

Energiekosteneinsparung mit Sole-WP -> ca. 1.490 €/a

Mehrinvestition für Sole-WP -> ca. 18.000 - 5.000 = 13.000 € (real eher mehr!)

Kapitalkosten bzgl. Mehrinvestition (4 % Zinsen, 30 Jahre)

-> 13.000 x 0,0578 = ca. 751 €/a

Ergebnis Var. B

1.490 €/a Energiekosteneinsparung - 751 €/a Kapitalkosten = 739 €/a Gesamteinsparung.

Gesamtkosteneinsparung ca. 739 €/a

Amortisation -> 13.000 € : 739 €/a = 17,6 Jahre*,

wenn die Kapitalverzinsung berücksichtigt wird..

*) Abweichungen ergeben sich bei anderen Investkosten

Fazit

Bei höheren Energieverbrauch rechnet sich die Wärmepumpe bzgl. Beispiel 1 wirtschaftlicher.

Kosteneinsparung Luft-WP gegenüber Öl/Gas (bei 3000 l/a)

Beispielhaus:

150 m², Fußbodenheizung

Öl-/Gasverbrauch 3000 l/a bzw. m³/a

Ölpreis 75 Ct/l bzw. Gaspreis 75 Ct/m³ (ca. 7,5 Ct/kWh)

Strompreis (WP) 12 Ct/kWh

-> Energiekosten Öl-/Gas ca. 2.250 €/a; Investkosten 5.000 €

-> Energiekosten Luft-WP ca. 1.015 €/a; Investkosten 12.000 €

Energiekostenrechnung (Variante A1)

Energiekosteneinsparung

-> ca. 2.250 (Öl) - 1015 (Luft-WP) = 1.235 €/a

Investition für Luft-WP ca. 12.000 €

Ergebnis Var. A1

Energiekosteneinsparung ca. 1.235 €/a

Amortisation -> 12.000 € : 1.235 €/a = 9,7 Jahre*,

wenn nur die Energiekosteneinsparung berücksichtigt wird.

*) Abweichungen ergeben sich bei anderen Investkosten

Gesamtkostenrechnung (Variante B1)

Investkosten Luft-WP ca. 10.000 bis 12.000 €

Erschließung Wärmequelle Luft ca. 250 bis 500 €

Investkosten Gasbrennwertkessel ca. 4.000 bis 5.000 €

Energiekosteneinsparung mit Luft-WP ca. 1.235 €/a

Investkosten 12.000 €

Kapitalkosten bzgl. Investkosten (nicht nur die Mehrinvestition zu Öl/Gas)

(Annuitätsfaktor 0,0963 bei 5% Zinsen, 15 Jahre Nutzung nach VDI 2067 Bl.1)

-> 12.000 € x 0,0963 = ca. 1.156 €/a

Ergebnis Var. B1

1.235 €/a Energiekosteneinsparung - 1.156 €/a Kapitalkosten

= 79 €/a Gesamteinsparung.

Gesamtkosteneinsparung ca. 79 €/a

-> Amortisation 12.000 € : 79 €/a = 152 Jahre*.

wenn die tatsächlichen Vollkosten berücksichtigt werden.

*) Abweichungen ergeben sich bei anderen Investkosten

Kosteneinsparung Sole-WP gegenüber Öl/Gas (bei 3000 l/a)

Öl-/Gasverbrauch 3000 l/a bzw. m³/a (Haus mit 150 m², Fußbodenheizung)

Ölpreis 75 Ct/l bzw. Gaspreis 75 Ct/m³ (ca. 7,5 Ct/kWh)

Strompreis (WP) 12 Ct/kWh

-> Energiekosten Öl-/Gas ca. 2.250 €/a; Investkosten 5.000 €

-> Energiekosten Sole-WP ca.   760 €/a; Investkosten 18.000

Investkosten Sole-WP ca. 8.500 bis 10.500 €

Erschließung Wärmequelle (Sonde) ca. 6.500 bis 9.500 €

Energiekostenrechnung (Variante A1)

Energiekosteneinsparung

-> ca. 2.250 (Öl) - 760 (Sole-WP) = 1.490 €/a

Investition für Sole-WP ca. 18.000 €

Ergebnis Var. A1

Energiekosteneinsparung ca. 1.490 €/a

Amortisation -> 18.000 € : 1.490 €/a = 12 Jahre*,

wenn nur die Energiekosteneinsparung berücksichtigt wird.

Gesamtkostenrechnung (Variante B1)

Energiekosteneinsparung mit Sole-WP ca. 1.490 €/a

Investkosten 18.000

Kapitalkosten bzgl. Investkosten (nicht nur die Mehrinvestition zu Öl/Gas)

(Annuitätsfaktor 0,0963 bei 5% Zinsen, 15 Jahre Nutzung nach VDI 2067 Bl.1)

-> 18.000 € x 0,0963 = ca. 1.733 €/a

Ergebnis Var. B1

1.490 €/a Energiekosteneinsparung - 1.733 €/a Kapitalkosten

= -243 €/a Verlust.

Gesamtkosteneinsparung 0 €/a -> -243 €/a Verlust

-> Amortisation 18.000 € : 0 €/a = unendlich Jahre*,

wenn die tatsächlichen Vollkosten berücksichtigt werden.

*) Abweichungen ergeben sich bei anderen Investkosten

Fazit bei Rechenvariante B1

Statt einer Einsparung werden durch den Verlust also noch zusätzliche Kosten produziert. Die Sole-WP ist demzufolge trotz guter Energieeinsparung nicht wirtschaftlich, da die Investkosten sich durch die höheren Kapitalkosten nie amortisieren.

Zusammenfassung und tabellarische Darstellung der Ergebnisse

Beispiele

Die Beispiele 1 und 2 unterscheiden sich nur im als Vergleichswert angesetzten Öl- bzw. Gasverbrauch (1000 oder 3000 l bzw. m³).

Durch verschiedene Berechnungsvarianten können ganz unterschiedliche Ergebnisse bzgl. der Energiekosteneinsparung und Wirtschaftlichkeit von WP erzielt werden.

Wenn man nur die "nackten" Zahlen betrachtet ist scheinbar die Luft-WP die bessere Lösung, obwohl die Sole-WP wesentlich höhere Energiekosteneinsparung bringt.

Das schlechtere Abschneiden bzgl. Wirtschaftlichkeit/Amortisation der mit Sicherheit effektiveren Sole-WP liegt allein an den leider viel höheren Investkosten.

Berechnungsvarianten

Variante A

Im Vergleich zur Öl-/Gasheizung wird nur die Energiekosteneinsparung berechnet.

Die Amortisation wird auf die Energiekosteneinsparung und (nur) die Mehrinvestition bezogen. Somit erhält man eine sehr kurze Amortisation.

Die Kapitalkosten werden nicht berücksichtig.

Die Berechnungsvariante erzielt fast immer  gute Ergebnisse, auch für die Wirtschaftlichkeit der WP.

Variante A1

Im Unterschied zur Variante A werden zur Berechnung der Amortisation jetzt statt nur der Mehrinvestkosten, die gesamten Investkosten herangezogen.

Die Ergebnisse sind etwas schlechter, aber es können immer noch akzeptable Ergebnisse für die Wirtschaftlichkeit der WP dargestellt werden.

Variante B

Um einen Vollkostenvergleich nach VDI 2067 zumindest nahe zu kommen, werden die Kapitalkosten jetzt mit einbezogen, was natürlich die Energiekosteneinsparung verringert und annähernd die tatsächliche Gesamtkosteneinsparung ergibt.

In der Var. B werden die Kapitalkosten aber nur auf die Mehrinvestkosten zu Öl/Gas und einen Annuitätsfaktor von 0,0578 (mit 4% Zinsen und 30 Jahre Nutzungsdauer) bezogen. Das ergibt immer noch ganz passable Werte für die Amortisation der WP.

Variante B1

Im Unterschied zur Variante B werden die Kapitalkosten jetzt nicht nur auf die Mehrinvestkosten zu Öl/Gas bezogen, sondern auf die gesamten Investkosten.

Die Kapitalkosten sind jetzt mit einem realistischen Annuitätsfaktor von 0,0963 (mit 5% Zinsen und 15 Jahre Nutzungsdauer) errechnet.

Bei zu kleinen Einsparungen ergibt sich im günstigsten Fall eine sehr lange Amortisation.

Sind im ungünstigsten Fall die Kapitalkosten > Energiekosteneinsparung, ergibt sich statt der erhofften Einsparung ein Verlust.

Damit ist die WP unwirtschaftlich (Investkosten amortisieren sich nicht), da keine Einsparungen mehr erzielt werden sondern im Gegenteil Verluste.

Fazit für den Verbraucher: Leider nur ein entweder/oder?

Entweder: Wirtschaftlichkeit/Amortisation wichtiger:

Je nach angewendeten Berechnungsverfahren ist eine WP in d. R. trotz akzeptabler Energiekosteneinsparung demzufolge von mehr oder weniger wirtschaftlich bis unwirtschaftlich oder sie amortisiert sich mehr oder weniger schnell oder auch überhaupt nicht.

Oder: Energiekosteneinsparung wichtiger:

Zur Einsparung von Energiekosten (auf der Verbraucherseite)  gegenüber Öl/Gas ist die Elektro-WP in d. R. eine akzeptable Lösung.

(sofern Primärenergieaufwand für Strom nicht berücksichtig wird).

Einfluss von Investkosten und Strompreis auf die Wirtschaftlichkeit

Wärmepumpen - eine ökologische (?) Alternative

Primärenergetische Betrachtung der Leistungszahl

Aktuelle Situation

Anlässlich der zunehmenden Werbung mit warmen Versprechen von Herstellern, Installateuren, Stromversorgern etc.,

für den pauschalen Einsatz von Luft/Wasser-WP* als Sanierungs-Wärmepumpe in Altbauten mit Heizkörpern ist es angebracht,

einige grundlegende und "vergessene" Tatsachen wieder "unter dem Teppich" hervorzuholen.

*) Die Ausführungen beziehen sich auf Luft/Wasser-WP der Baujahre bis ca. 2007/08. Ab 2008/09 bieten einige Hersteller wesentlich verbesserte Lösungen mit unterschiedlichen Technologien an, die lt. Hersteller monovalent auch bei -15 °C keine elektrische Zusatzheizung benötigen.

Unterschiedliche Betrachtungsweise nach Wirtschaftlichkeit oder Energiekosteneinsparung

In der Praxis wird zweckdienlich häufig die nachgewiesene Energiekosteneinsparung mit einer guten Wirtschaftlichkeit gleichgesetzt, weil damit viel schönere Argumente für den Verkauf der Anlagen möglich sind.

Bei Vergleichen werden häufig nur die Energiekosten betrachtet. Das ist auch die Ursache für viele Missverständnisse und kontroverse Diskussionen beim Verbraucher.

Bei der Betrachtung der Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu den reinen Energiekosten, werden wesentlich mehr Daten einbezogen und die Gesamtkosten (also nicht nur die Energiekosten) berechnet.

(Gesamtkostenvergleich nach VDI 2067: außer den Energiekosten auch die

Invest-, Betriebs-, Wartungskosten, Annuität etc. > Beispiel).

Damit lässt sich die wichtige Aussage treffen, wie schnell sich die Anlage amortisiert. Je schneller, desto besser die Wirtschaftlichkeit für den Verbraucher.

Was schnell ist (z. B. 10 oder 20 Jahre), muss der Verbraucher entscheiden.

Besonders bei Anlagen mit relativ hohen Investkosten, kann trotz deutlicher Energieeinsparung die Aussage über die Wirtschaftlichkeit negativ sein. Damit wird ein wesentlich längerer Zeitraum für die Amortisation benötigt.

Auch bei den durch technische Zusatzmaßnahmen leistungsgesteigerten Luft/Wasser-WP für den Einsatz in Albauten mit Heizkörpern liegen zwar die Investkosten immer noch unter der Alternative Geothermie,

aber bzgl. der Energiekosten können Luft/Wasser-WP schon nach 10 Jahren Betriebszeit deutlich mehr wie erdgekoppelte Lösungen kosten!

Niedertemperaturanlagen in Neubauten

Bei Heizkörpern (VL-Temperatur 50-55°C) kann der Heizkostenbedarf der Luft-WP bis zu 40-50% über dem einer Erd-WP liegen.

Altbauten

Hier sieht die Bilanz wesentlich schlechter aus. Die Heizkosten können sich gegenüber der Sole/Wasser-WP u. U. verdoppeln.

Auch wenn die Investkosten der Luft-WP deutlich niedriger sind, die Lebenserwartung ist evtl. geringer als bei einer Sole/Wasser-WP.

(Erdsonde hält mindestens solange, wie das Gebäude)

Zieht man nach > 10 Jahren Betriebszeit und rechnet die Energiekosten, ist eine eine Sole/Wasser-WP die bessere Lösung.

Hauptfaktor Investkosten

Bedeutenden Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit haben die Investkosten, die in d. R. im Vergleich zu anderen Wärmesystemen eigentlich viel zu hoch sind.

Werden durch die "Preispolitik" bei Wärmepumpen dem Verbraucher etwa die ausgelösten "positiven Emotionen" für das System mit auf dem Preis aufgeschlagen?

Fazit für den Endverbraucher

Die Wirtschaftlichkeit ist ein wichtiges, aber nicht das alleinige Entscheidungskriterium. Eine schlechtere Wirtschaftlichkeit und auch die aufgezeigten Probleme müssen nicht in jedem Fall generell gegen den den Einsatz einer Luft-WP im Altbau sprechen.

Der Einsatz einer Luft-WP in Altbauten sollte von Fall zu Fall immer von unabhängiger Seite genau überprüft werden, sofern es natürlich Alternativen gibt (z. B. bivalente Betriebsweise etc.).

Auf jeden Fall sollten die VL-Temperatur bei max. 35°C und der spezifische Wärmebedarf bei max. 50 W/m² liegen. Das ist bei Albauten aber selten der Fall.

Am Ende kommt es auch auf den Nutzen für den Verbraucher an und welchen Wert er auf die Wirtschaftlichkeit/Amortisation und Energiekosteneinsparung legt.

Verschiedene physikalische, thermische und zeitliche Faktoren können den Erfolg und die Vorteile der Luft-WP im Altbau mehr oder weniger wieder zunichte machen:

- Gegenläufiges Verhalten der Außenluft

Luft hat die denkbar schlechteste Werte bzgl. Wärmeübergang und Wärmeinhalt (0,0024 kWh/m³).

Wärmeangebot der Außenluft ist dann am niedrigsten, wenn der höchste Wärmebedarf gefordert wird.

Im Winter muss die VL-Temperatur auf höchste Werte gefahren werden. Der Kältekompressor arbeitet dabei mit höchster Druckdifferenz und schlechtesten Wirkungsgrad.

- Vereisen und Abtauen am Verdampfer

Die notwendige periodische Auskopplung des Heizbetriebes bzw. gewonnenen Heizenergie zum Abtauen des Eisansatzes am Verdampfer fällt naturgemäß mit dem Zeitpunkt des höchsten Wärmebedarfs zusammen und verringert somit zusätzlich den Wirkungsgrad.

Das Abtauen zehrt einen Teil der regenerativen Energie wieder auf.

Die Abtauverluste betragen je nach Außentemperatur bis 1 kWh/kg Eis.

Schon ab einer Außentemperatur von +10°C kann auf Grund des Wärmeentzuges der Luftkühler (Verdampfer) vereisen.

Bei Inversions-Wetterlagen um 0°C (Raureif an den Zweigen, Windstille) kann sich der Luftkühler schon nach wenigen Minuten zusetzen. Die Leistung der WP tendiert dabei gegen null.

Bei extrem tiefen Außentemperaturen mit max. Wärmebedarf steigen die meisten Luft-WP (monovalent) ganz aus, d. h. es wird nur noch elektrisch geheizt.

In den häufigen Abtauphasen und Minderleistungen schaltet die WP also auf elektrische Direktheizung um und bezieht dabei Strom zum Hochtarif.

Die Hersteller trösten damit, dass es diese Zustände nur selten gibt.

(Passt das eigentlich noch zu der ganzen derzeitig geführten Klimadiskussion?)

- Hoher Luftbedarf

Das benötigte Luftvolumen beträgt z. B.

bei einer Erwärmung von von 6 K,

einen Wärmeinhalt der Luft von 0,0024 kWh/m³

und einer Leistungszahl der WP von 3,2

ca. 350 m³/kWh.

Bei der Wärmequelle Wasser werden z. B. gerade mal 0,118 m³/h Wasser für 1 kWh benötigt (das ist ein Volumendurchsatz von  ca. 3000 mal weniger als bei Luft).

Ein Tatsachenbericht als Drama in 5 Akten

In letzter Zeit häufen sich Vorfälle, wo z. B. über eine Werbe-Postwurfsendung mit unseriösen Werbeversrechungen von 75% Energieeinsparung für "Luft-WP" zum Heizen im Winter bis -15°C Außentemperatur und 22°C Raumtemperatur und im Sommer zum Kühlen angeboten werden.

Die sich in d. R. als WP-Hersteller ausgebenden Vertriebsgesellschaften arbeiten äußerst unseriös und bieten diese Geräte zu völlig überhöhten Preisen an.

Leider kann ein Laie den Unterschied zwischen Vertrieb und Hersteller vorher kaum erkennen!

Zielgruppe dürften überwiegend ältere Menschen bzw. Rentner sein.

Bei der z. B. vorhanden Warmwasser-Ölzentralheizung in einem älteren Gebäude mit Warmwasser-Speicher und Heizkörpern ist eigentlich nur der Brenner defekt und der Kessel müsste evtl. sowieso bald ausgetauscht werden.

Also ist doch eine Wärmepumpe gegenüber den alten Ölkessel genau die richtige Lösung, endlich richtig Energiekosten einzusparen.

Über Wärmepumpen hat man ja schon viel gutes gehört, da kann man eigentlich keinen Fehler machen, denkt sich der Kunde!

Über die Postkarte kann dann kostenlos eine "druckfrische Energiesparbroschüre in begrenzter (!) Auflage", angefordert werden.

Darin wird suggeriert, dass die "Luft-WP" das ganze Jahr über automatisch eine "wohlige" Raumtemperatur mit hohem Energiesparpotential bringt.

Sie wird als vollwertige innovative Sparheizung mit vielen flotten Sprüchen aber wenig konkrete Daten völlig unzureichend beschrieben.

Dass es sich um ein Split-Klimagerät, welches im Heizbetrieb als  Luft/Luft-WP arbeitet und nicht um eine Luft/Wasser-WP handelt, wird nicht einmal nebenbei erwähnt. Es wird vorsätzlich nur der Bergriff "Luft-WP" verwendet.

Welcher Laie kennt schon die Unterschiede?  Das ist eine grobe Verbrauchertäuschung.

Diese ansonsten recht modernen Geräte mit Inverter-Technologie werden ansonsten als Split-Klimageräte zur Raumkühlung im Sommer eingesetzt.

In der Übergangszeit arbeiten sie als Wärmepumpe, können aber als vollwertiges Heizsystem im Winter und besonders im Altbau nicht eingesetzt werden, also nur als Zusatzheizung.

Besonders in den südlichen Ländern hängt fast vor jeden Fenster oder Balkon so ein relativ preiswertes Gerät (Massenprodukt überwiegend aus China oder USA). Ältere Geräte sind allerdings noch nicht mit Inverter-Technologie ausgerüstet..

Danach bestellt man den Verkaufs- oder Energieberater dieser Firma (die sich selbst als Herstellerfirma ausgibt) ins Haus, um sich ein kostenloses Angebot machen zu lassen.

Mit dieser Einladung ist das natürlich kein Haustürgeschäft.

(Verkaufs- oder Energieberater kann sich in Deutschland jeder Löffelschnitzer, Kochtopfverkäufer etc. nennen!)

Der eingeladene sehr freundliche und sprachgewandte, aber fachlich völlig unkompetente Verkaufsberater, berechnet die Anlage gleich vor Ort über eine völlig unvollständig dokumentierte Heizlastberechnung z. B. für Wohnzimmer, Schlafzimmer, kleine Küche und Bad.

Als Lösung wird z. B. eine als "Luft-WP" bezeichnete Anlage, bestehend aus Außengerät zur Montage an die Außenwand mit drei Innengeräten und für das Bad ein E-Heizkörper für einen stolzen Preis angeboten.

(Das vorhandene Warmwasserheizsystem mit Heizkörpern wurde dabei einfach ignoriert.)

Der Verkäufer lockt jetzt mit traumhaften aber sittenwidrigen Rabatten und anderen lauwarmen Versprechen auf die völlig überteuerte Anlage.

Dass die Anlage angeblich auch noch von der EU gefördert wird, überzeugt den Kunden komplett.

Die Fördermittel werden von der Kaufsumme natürlich sofort vom Kaufpreis gleich mit abgezogen.

(Der Kunde schöpft aber keinen Verdacht, dass hier irgend etwas faul ist.)

Am Ende unterschreibt der Kunde einen Kauf- und Montagevertrag, aus dem schwer wieder herauszukommen ist.

Dass bei einer Luft/Luft-WP die Wärme/Kälte über den Wärmeträger Luft (also nicht mehr über die vorhanden Heizkörper) mittels Gebläse in den Innengeräten die Raumluft geheizt/gekühlt wird, ist für den unerfahrenen Kunden weder aus den technischen Unterlagen ersichtlich, noch wird dieser wesentliche Punkt bei der "Beratung" erklärt.

Dabei wird auch noch wissentlich oder unwissentlich verschwiegen, dass die irreführend als "Luft-WP" bezeichnete Luft/Luft-WP u. a. bei einer Außentemperatur < +7 °C nicht mehr Heizen und grundsätzlich auch kein warmes Wasser bereiten kann.

In froher Erwartung

Der Kunde erwartet für die stolze Summe freudig ein vollwertiges Heizsystem, mit dem man im Sommer auch noch kühlen und bis zu 75% Heizkosten einsparen kann.

Also einfach Ölkessel raus, Luft-WP an die Außenwand und je Raum ein kleines Innengerät ohne großen Aufwand an die Wand geschraubt, schlussfolgert der Kunde.

Hohe Kosten und viel Ärger, aber keine warme Wohnung im Winter

Die Anlage wurde auch relativ pünktlich geliefert und handwerklich auch sauber montiert.

Das Außengerät wurde wie vom Berater vorgeschlagen, an die Außenwand gleich neben das Schlafzimmerfenster (!) montiert.

Da es noch nicht kalt war, funktionierte eigentlich eine Weile alles ganz gut.

Danach ist die Anlage mehrfach komplett ausgefallen und nach langer Wartezeit auf den Kundendienstmonteur wurde einiges ausgetauscht.

Als die erste Begeisterung für die neue Anlage sich etwas gelegt hatte, empfanden die Kunden die Lüftergeräusche des Außengerätes neben dem Schlafzimmerfenster in der Nacht auf Dauer sehr stören.

Das Fenster wurde also geschlossen gehalten.

Auch der Stromverbrauch stieg seit dem Einbau der neuen Anlage unerwartet gegenüber dem bisherigen auf ein mehrfaches an.

(trotz der versprochenen Energieeinsparung bis zu 75%!)

Außerdem wurden besonders in der kleinen Küche im Heiz- und Kühlbetrieb die unangenehmen Zugerscheinungen und die Lüftergeräusche der Innengeräte auf Dauer lästig.

Man musste die Anlage dann abschalten.

(die Entfernung zwischen Innengerät und Personen war viel zu kurz und außerdem sind ältere Menschen hier besonders empfindlich)

Richtig unangenehm wurde es aber, wenn es draußen kalt war, also schon ab +7 °C Außentemperatur.

Aus den Innengeräten kam dann kalte Luft, mit der Anlage konnte man nicht mehr heizen.

(versprochen wurden wohlige 22 °C bis - 15 °C Außentemperatur)

Im früher mollig warmen großen Wohnzimmer kommt an der gegenüberliegenden Seite im Winter weder Wärme und im Sommer noch Kälte an, da die Entfernung zwischen Personen und Innengerät hier viel zu groß ist.

Also wurde beim sog. Hersteller wieder reklamiert und dieser schickte wieder einen Kundendienstmonteur vorbei.

Die Mängel konnte dieser natürlich auch nicht beseitigen.

(Das Gerät war ja technisch eigentlich OK, aber grundsätzlich bringt es seine Normheizleistung bei +7 °C, danach fällt die Heizleistung ab bis irgendwann nur kalte Luft kommt und das Gerät abschaltet.

Der einzige Raum der wirklich immer warm wird, ist das über den neu eingebauten E-Heizkörper zum vollen Tagstromtarif beheizte Bad.

(mal abgesehen davon das vorher die Energiekosten mit der Warmwasser-Ölzentralheizung gegenüber den jetzigen Stromkosten mit der neuen Anlage wesentlich geringer waren)

WP abgeschaltet, neuen Heizkessel gekauft, Rechtsstreit

Die neue Superheizanlage wurde vom Kunden abgeschaltet, weil sie ihre Aufgabe nicht erfüllt - die Räume im Winter lt. Werbeversprechen mit "wohliger Wärme" zu versorgen.

Jetzt wurde der örtliche Heizungsbauer bestellt. Dieser tauschte nun den defekten alten Ölkessel gegen einen modernen Öl-Brennwertkessel aus.

Das Split-Klimagerät hätte übrigens beim örtlichen Fachbetrieb weniger als die Hälfte gekostet. Dieser würde in d. R. wohl kaum bei einem schon vorhandenen Warmwasser-Heizsystem und für einen Altbau eine Luft/Luft-WP als Vollheizung anbieten.

Der ganze Ärger ist aber noch lange nicht ausgestanden, der Hersteller will nur gegen eine saftige Kostenerstattung die Anlage wieder zurücknehmen, da er bei sich angeblich keine Fehler sieht.

Der Kunde muss sich nun auch noch auf einen u. U. langwierigen Rechtsstreit einlassen.

Egal wie dieser endet, der Kunde wird im besten Fall evtl. nur einen Teil seines Geldes zurück bekommen.

> mehr über Split-Klimageräte

Dem Verhältnis Anlagenbauer zu Endkunde sind die AGB unterlegt und damit automatisch auch die VOB Teil C.

Die Anforderung der VOB Teil C könnten theoretisch evtl. aus folgenden Gründen nicht erfüllt werden.

- Fehleinschätzung bei Umrüstung von Albauten

Bei Umrüstung von Albauten sind Fehleinschätzung am größten.

Die Luft-WP wird jetzt, entgegen der Bestellung, im Teilbereich (bei tiefen Temperaturen) zur Elektroheizung.

Damit ergibt sich auch die Frage, inwieweit eine Luft-WP, die nicht die erforderliche Leistung bringt, vertragswidrig ist?

- Leistungspreis der EVU

Die EVU kann wegen besonderer Umstände nachträglich einen Leistungspreis verlangen (wie im gewerblichen Bereich üblich), bei dem der Kunde für die elektrische Zusatzheizung wesentlich mehr zahlt (100 bis 150 €/kWh Jahr).

In diesem Fall besteht für den Anlagenbauer das Risiko, dass die Kunden auf "Wandlung" nach BGB klagen, d. h. im schlimmsten Fall Geld gegen Rückgabe der WP.

- Fehlender Luftfilter

Jedes lufttechnische Gerät benötigt am Lufteintritt eigentlich einen auswechselbaren Luftfilter.

Das Fehlen des Luftfilters könnte u. U. zum Ausschluss der Gewährleistung führen, weil:

- Ventilator, Kühllamellen und Wärmetauscher verschmutzen

- die Verschmutzung der Kühleroberfläche den Luftdurchsatz

   und damit den Wärmeübergang und somit die Leistung mindert.

- Geräuschbildung durch Unwuchten an verschmutzten

  Ventilatoren, Lagerschäden

- erhöhtes Korrosionsrisiko durch Feuchte und Schmutz (Biofilm)

Diesbezügliche praktische Fälle sind uns allerdings bislang noch nicht bekannt geworden.

Anmerkung:

Die gesamte Problematik ist natürlich den WP-Herstellern bekannt.

Aber was soll man machen, wenn der Kunde durch die geschickte Werbung jetzt verstärkt Luft-WP wünscht? Soll man auf das riesige Sanierungsgeschäft bei Altbauten verzichten?

Der generell fehlende Luftfilter ist bei Luft-WP allgemein üblich, je nach Betrachtungsweise aber vielleicht nicht ganz unumstritten und bzgl. der Vorschriften für lufttechnische Anlagen eigentlich auch erforderlich!

Oder wird etwa die Luft-WP doch eher als Elektroheizung betrachtet - oder eine "als Wärmepumpe getarnte E-Heizung"???

Für wesentlich mehr Informationen stehen wir Ihnen mit einer persönlichen Fachberatung jederzeit gerne zur Verfügung.

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