Infrarotheizung & Wärmepumpe » Altbau & Bestandsbau zukunftsfähig umrüsten mit Hybrid-Heizlösung

Laut einer neuen Studie der TU-Dresden ist es möglich, mit einer Wärmepumpe Altbau & Bestandsbau gemäß GEG (Gebäudeenergiegesetz) zu heizen. Ganz ohne zusätzliche Dämmung, Sanierung oder Einbau einer Fußbodenheizung. Dies ist eine gute Nachricht für die vielen Verbraucher, die sich derzeit nach neuen Heizsystemen umsehen. Grund dafür sind nicht nur die neuen Heizpläne der Ampel-Koalition, sondern auch die Sorge vor steigenden Energiepreisen, insbesondere bei fossilen Brennstoffen. Das Heizungsverbot und die neue EU-Gebäuderichtlinie geben die Richtung vor: Das Heizen soll möglichst bald klimaneutral werden – spätestens aber bis 2045. Denn ab dann hat Deutschland sich zu vollständiger CO²-Neutralität verpflichtet. Doch was bedeutet das eigentlich genau für Eigentümer: Was tun, wenn man noch nicht komplett auf erneuerbare Energien umstellen kann? Zum Beispiel aufgrund schlechter Verfügbarkeit, mangelnder Fachkräfte oder hohen Kosten. Gibt es eine Möglichkeit, bereits jetzt fossile Brennstoffe einzusparen? Und wie verhält sich das ganze bei Alt- und Bestandsbauten – Gibt es auch eine Lösung, um Häuser mit niedrigem bis mittlerem Dämmstandard ohne tiefergehende, kostenintensive Sanierung der Gebäudehülle oder Veränderungen des wasserführenden Wärmeübergabesystems nachhaltig und kostengünstig zu beheizen? Genau diese Fragestellung untersucht die neueste Studie der TU-Dresden mit einem erstaunlichen Ergebnis. Erfahren Sie jetzt mehr über die Hybridlösung zur GEG konformen Beheizung von Altbau & Bestandsbauten.

Inhalte:

Erfahren Sie jetzt, wie Sie …

  • … mit Wärmepumpe Altbau / Bestandbau nachhaltig und zukunftsfähig beheizen

  • … schon jetzt kurzfristig mit Ihrer bestehenden Heizung schrittweise umstellen können
  • … ohne aufwändige energetische Sanierungsmaßnahmen des Altbaus auskommen

  • Infrarotheizungen mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe innovativ kombinieren
  • … bis zu 62% an Energie einsparen
  • … als Endergebnis effektiv hohe Kosten minimieren

Neuste Studienergebnisse der TU Dresden:

Mit Infrarotheizung + Wärmepumpe Altbau Haus beheizen gemäß GEG

Neue energetische Anforderungen des GEG

Wer heute mit dem Gedanken spielt seine alte Heizung umzurüsten, muss weit in die Zukunft denken. Das geht aus der im Bundeskabinett beschlossenen Novelle des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) eindeutig hervor. In dieser wird deutlich festgelegt, dass ab 2045 nur noch Heizungen zum Einsatz kommen sollen, welche zu 100% mit erneuerbaren Energien betrieben werden können. Fossile Brennstoffe werden dann nicht mehr erlaubt sein. Die Problematik, die sich dahinter verbirgt, ist enorm: Denn aktuell werden noch Dreiviertel der Bestandsgebäude und ein Drittel der Neubauten mit Gas oder Öl beheizt. Die Hälfte der deutschen Haushalte heizt mit Erdgas. Rund 25 Prozent setzt noch auf Heizöl, um eine angenehme Temperatur im Haus herzustellen.

Was ist eine Wärmepumpe?
Funktion & Arten

Eine Wärmepumpe nutzt Strom sowie eine spezielle Art Technik, um Wärmeenergie aus der Umwelt zu gewinnen und für das Heizen eines Gebäudes zu nutzen. Es gibt verschiedene Arten von Wärmepumpen, wie z.B. die Luft-Wasser-Wärmepumpe, die Sole-Wasser-Wärmepumpe und die Wasser-Wasser-Wärmepumpe. Bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe wird die Wärmeenergie mithilfe von einem Kältemittel aus der Luft entzogen und über einen Wärmetauscher an das Heizungssystem übertragen. Die Sole-Wasser-Wärmepumpe nutzt ein geschlossenes Rohrsystem mit einem Frostschutzmittel, das in die Erde eingelassen wird. Hierbei wird die Wärmeenergie aus dem Boden entzogen und dem Heizsystem zugeführt. Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe hingegen nutzt die Wärmeenergie aus Grund- oder Oberflächenwasserquellen. Durch diese umweltfreundliche Heiz-Technologie wird die vorhandene Wärme effizient genutzt, wodurch Kosten gesenkt und die Umwelt geschont werden. Die Installation einer Wärmepumpe erfordert sorgfältige Planung und eine umfassende Beratung, um sicherzustellen, dass der Prozess der Wärmegewinnung optimal funktioniert.

Wärmepumpe für Altbau & Bestandsbau » Hybrid Wärmelösungen ohne Verstärkung der Dämmung

Insbesondere bei Alt- und Bestandsbauten mit niedrigem oder mittlerem Dämmstandard stellen sich viele Hausbesitzer die Frage, wie sich das vorhandene Heizsystem mit fossilen Energieträgern wie bspw. eine Gas-Therme mit wasserführenden Heizkörpern zukunftsfähig umrüsten lässt. Dabei steht vor allem der Wunsch nach einer kostengünstigen Lösung im Vordergrund. Denn die Energiekrise und damit einhergehende Inflation war für viele bereits zur finanziellen Belastungsprobe geworden.

Bei der Suche nach alternativen Heizlösungen wird oft eine Wärmepumpe empfohlen, die auf regenerative Energien aus der Umwelt zurückgreift und daher als umweltfreundlich und sparsam gilt. Was aber, wenn sich das Bestandsgebäude energetisch nicht dafür eignet oder man aus anderen Gründen nicht schnell auf eine nachhaltige Lösung umsteigen kann? Oder der geplante Umstieg aufgrund erforderlicher Sanierungsmaßnahmen vor der Heizsystem-Umstellung schlichtweg nicht mehr finanzierbar ist? Kann man trotzdem mit einer Wärmepumpe Altbau & Bestandsgebäude effizient beheizen?

Wärmepumpe für altes Haus & Heizsystem mit hoher Vorlauftemperatur

Eine neue Studie der Technischen Universität in Dresden zeigt nun eine innovative Lösung, wie Hausbesitzer Ihr Bestandsgebäude mithilfe eines Kombi-Heizsystems sukzessive für die Zukunft umrüsten können. So lässt sich auch Häusern mit höherer Vorlauftemperatur effizient gerecht werden, ohne das Haus im Zuge eines Heizungsaustauschs kostspielig sanieren oder neu dämmen zu müssen. Und ganz nebenbei, sogar noch bis zu 62% Energie einsparen.

Studie der TU Dresden zur „Potenzialbewertung von Infrarotheizungen als Spitzenlastabdeckung“

Konkret ging es bei der Studie um die Frage, inwiefern ein vorhandenes wasserführendes Heizsystem mit hohen Vorlauftemperaturen (wie es in Altbau Gebäuden üblich ist) dafür genutzt werden kann, um eine Wärmepumpe in Kombination mit Infrarotheizungen als Hybridlösung zu betreiben. Denn die hohen Vorlauftemperaturen machen den Betrieb von Wärmepumpen in Altbauten oft nicht oder nur ineffizient möglich. Falls eine solche Nutzung nicht möglich ist, müsste das Gebäude zunächst umfassend gedämmt werden. Unter Umständen müssten sogar zunächst die Heizkörper ausgetauscht werden. Dadurch könnte der geplante Umstieg schnell zu einer kostspieligen Angelegenheit werden.

Hybridheizung: Infrarotheizung + Wärmepumpe im Altbau, um Voraussetzung des GEGs zu erfüllen

Eine mögliche Lösung, dies zu umgehen und gleichzeitig Energie zu sparen, ist der Studie zufolge ein Umstieg auf ein Kombi-Heizsystem mit Wärmepumpe nach einem „2-Schritt-Verfahren“. Dabei wird im ersten Schritt mithilfe des vorhandenen Niedertemperaturkessels (bspw. Gastherme) die Systemtemperatur (Vorlauftemperatur) der Gasheizung so weit reduziert, dass diese nur noch die Grundlast im Gebäude abdeckt. Die restliche Wohlfühlwärme wird  durch schnell reaktive Infrarotheizungen ergänzt und übernommen. Zum Einsatz kamen Infrarotheizungen mit einem Strahlungswirkungsgrad im Mittelwert von 50%. Diese decken dann die Spitzenlasten ab, also den gesamten Wärmebedarf oberhalb der Grundtemperatur. Im späteren zweiten Schritt ersetzt man den Niedertemperaturkessel (Gastherme) dann durch eine kleine kostengünstigere Luft-Wasser-Wärmepumpe, die dann die Grundlast übernimmt. Das dann vorhandene Infrarotsystem übernimmt weiterhin ergänzend die Spitzenlast für die restliche Wärme. Das Gebäude wird dann mit einer Kombination aus Infrarotheizung und Wärmepumpe kostengünstig und effizient beheizt.

Gegenstand der Studie war ein Altbau / Einfamilien-Wohnhaus, welches basierend auf statistischen Daten mittels der Gebäude- und Anlagensimulationssoftware TRNSYS-TUD simuliert wurde und den Gebäudebestand in Deutschland charakteristisch abbildet.

Repräsentative Ausgangssituation:

  • Einfamilienhaus mit 160 m² beheizter Grundfläche
  • Wärmeschutzniveau nach WSVO 95
  • Bestands-Heizungsanlage (Gas-Niedertemperaturkessel)
  • Wärmeübergabesystem mit Heizkörpern (klassisches wassergeführtes Zweirohrheizungssystem)
  • Auslegungstemperaturniveau: 70°C / 55°C / 20°C (Vorlauf / Rücklauf / Raumtemperatur)
  • Norm-Heizlast: 9,2 kW
  • Spezif. Heizlast: 57,20 W/m²
  • Betrachtungszeitraum: gesamte Heizperiode

Vorteile der Hybridlösung Infrarotheizung(en) & Wärmepumpe im Altbau

  • Keine teuren & aufwändigen Sanierungsmaßnahmen nötig (wie Fassadendämmung, neue Fenster, o.Ä.)

  • Sofortige Einsparung von fossilen Brennstoffen

  • Infrarotheizungen bedarfsgerecht & effizient mittels Thermostat steuerbar; kurze Reaktionszeit

  • Weniger leistungsstarke Wärmepumpe im Altbau nötig (kostengünstiger) aufgrund Grundlastausrichtung

  • Geringe Anschaffungs- und KEINE Folgekosten wie Wartung von Infrarotheizungen – auch in der Kombination immer noch deutliche Kostenersparnisse im Vergleich zu einer leistungsstärkeren Hochtemperatur-Wärmepumpe

  • Gemäß neuester Studie der TU Dresden bei energetisch schlechteren Gebäuden (Altbau / Bestandsbau) ohne energetische Sanierung realisierbar

  • Hohe Flexibilität durch Hybrid Heizlösung und Redundanz als Sicherheit

  • Ersparnisse in der Investition können sinnvoll genutzt werden, um bspw. mit einer Photovoltaik-Anlage eigenen Solarstrom zu erzeugen und so noch nachhaltiger zu heizen

Details zur Studie & Ergebnisse

Mit Infrarotheizung & Wärmepumpe Altbau energiesparend beheizen

Ziel der Studie war es, zu untersuchen, ob durch die Absenkung der vorhandenen Systemtemperaturen der bestehenden Anlagentechnik in Altbauten mit wassergeführten Wärmeübergabesystemen der Einsatz einer Infrarotheizung eine sinnvolle Erweiterung zur Abdeckung der Spitzenlast darstellt.

Um die wissenschaftliche Untersuchung praxisnah zu formulieren, simulierten die Forscher der Technischen Universität Dresden ein repräsentatives Einfamilienhaus mit 160 m² beheizter Fläche und einem Wärmeschutzniveau nach Wärmeschutzverordnung 95. In der Simulation hatte das Bestandsgebäude einen Gas-Niedertemperaturkessel, die Wärmeabgabe erfolgte durch Heizkörper. Basierend darauf haben die Forscher die Vorlauftemperatur reduziert, um das Potenzial der Infrarotheizung bei einer Grundtemperierung in Kombination mit der vorhandenen Gasheizung und den Heizkörpern aufzuzeigen.

Studie TU Dresden Hybridheizung: Infrarotheizung + Wärmepumpe im Altbau

“Potentialbewertung von Infrarotheizungen als Spitzenlastabdeckung”

Sie möchten sich gerne selbst von den Ergebnissen der Studie überzeugen? Alle Informationen zu den Rahmenbedingungen und dem Ablauf der Studie mit den Forschungsergebnissen hier zum Download.

Ungeregelte Grundbeheizung in Kombination mit geregelter Infrarotheizung

Die Analyse wurde in einer Abfolge durchgeführt, wie Sie auch in der Praxis von Hausbesitzern denkbär wäre. Zunächst wurde das Gebäude mit der Gasheizung auf eine Grundtemperatur gebracht. Von einem Heizsystem mit einer Vorlauftemperatur von 70°C und einer Rücklauftemperatur von 55°C (ϑV/ϑR = 70°C/55°C) wurde die Maximaltemperatur der Heizkurve auf eine Vorlauftemperatur (ϑV) von 40°C reduziert und eine Heizkurve von ϑV/ϑR = 40/30 eingestellt. In sieben von zehn Räumen wurden die zuvor ungeregelten Heizkörper nun durch Infrarotheizungen unterstützt.

Niedertemperatur Kessel durch Luft-Wasser-Wärmepumpe ersetzt

Anschließend erfolgte der Austausch des Niedertemperaturkessels durch eine Luft/Wasser-Wärmepumpe. Dabei blieben das Wärmeübergabesystem und der Dämmstandard unverändert. Auf dieser Grundlage wurden die verschiedenen Varianten verglichen und der benötigte Endenergiebedarf ermittelt. Dabei wurde sichergestellt, dass zu jeder Zeit eine definierte, thermische Behaglichkeit gewährleistet ist. Den Berechnungen zufolge betrug der Anteil der Infrarotheizung am gesamten Nutzenergieaufwand zwischen 26,2 und 37,9 Prozent.

Förderung Wärmepumpe 2023

Die Förderung von Wärmepumpen ist ein wichtiger Anreiz für den Umstieg auf nachhaltige Heiztechnologien. Aktuelle Informationen über Förderprogramme und Antragsverfahren finden Sie auf der Webseite “bafa.de“. Die Seite informiert über die Fördermöglichkeiten durch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) in Deutschland. Dort erhalten Sie Informationen über Förderhöhen, Voraussetzungen und Antragsverfahren, um finanzielle Unterstützung für den Einbau einer Wärmepumpe zu erhalten. Die Förderung von Wärmepumpen kann helfen, die Kosten der Installation zu reduzieren und gleichzeitig einen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten.

Ratgeber Fazit: Lohnt sich eine Wärmepumpe im Altbau?
Kombination von Infrarotheizung & Wärmepumpe als Heizlösung für Altbau & Bestandsgebäude sinnvoll

Das entstehende Leistungsdefizit könne durch die Infrarotheizung vollständig kompensiert werden, heißt es im Fazit der Studie. Insgesamt zeigt die Studie, dass durch die Ergänzung eines wasserbasierten Heizsystems mit einer Infrarotheizung ein vorhandenes, für höhere Temperaturen ausgelegtes Heizsystem ohne Austausch der Heizflächen mit niedrigen Systemtemperaturen verwendet werden kann und sich somit gut für eine Kombination mit einer Wärmepumpe eignet. “Die Analysen haben gezeigt, dass im Vergleich zur Basisvariante die Endenergie um bis zu 62% durch diesen kombinierten Einsatz reduziert werden kann.“ Grundsätzlich wären für die Deckung der Spitzenlasten auch andere Heizsysteme denkbar. „Die Infrarotheizung eignet sich durch die kurzen Reaktionszeiten hierfür jedoch besonders gut.“

„Da Infrarotheizungen kostengünstig, verfügbar und in wenigen Stunden installiert sind, kann diese Vorgehensweise kurzfristig und mit niedrigen Investitionskosten von Hausbesitzern umgesetzt werden“, ergänzt Lars-Henric Voß, 1. Vorsitzender der IG Infrarot Deutschland.

Die Studie beweise, dass durch den kombinierten Einsatz auf eine tiefergehende Sanierung der Gebäudehülle und Veränderungen der wasserführenden Heizkörper und Rohrleitungen verzichtet werden könne. So spare man sich den hohen Kostenfaktor einer umfassenden Modernisierung und energetischen Aufwertung des Gebäudes und könne den Kostenvorteil beispielsweise langfristig sinnvoll in eine Photovoltaik-Anlage investieren und so als optimale Ergänzung eigenen, nachhaltigen Solarstrom erzeugen. Dieser ließe sich dann auch für andere Bereiche der Elektrizität neben dem Heizen nutzen. So könne man nicht nur sicher sein, den neuen gesetzlichen Anforderungen bereits jetzt vollumfänglich zu entsprechen, sondern darüber hinaus auch den eigenen, ökologischen Fußabdruck nachhaltig verringern.

Bildquelle: Adobe Stock

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