Die Hochtemperatur-Wärmepumpe: Effizient heizen im Gebäudebestand

Inhalt

• Was ist eine Hochtemperatur-Wärmepumpe?
• Für welche Gebäude eignen sich Hochtemperatur-Wärmepumpen?
• Wie funktioniert die Hochtemperatur-Wärmepumpe?
• Vorteile und Nachteile einer Hochtemperatur-Wärmepumpe im Gebäudebestand
• Effizienz, Stromverbrauch und Temperaturhub
• Welche Kältemittel kommen bei der Hochtemperatur-Wärmepumpe zum Einsatz?
• Was kostet eine Hochtemperatur-Wärmepumpe?
• Hochtemperatur-Wärmepumpe mit Heizkörpern: Geht das?
• Wie effizient und zukunftssicher ist eine Hochtemperatur-Wärmepumpe?

Hochtemperatur-Wärmepumpen erschließen neue Möglichkeiten für effizientes Heizen im Altbau. Sie liefern zuverlässig Vorlauftemperaturen bis zu 75 °C, vereinzelt sogar bis zu 90 °C und darüber. So ermöglichen sie das Heizen praktisch für alle Gebäudearten.

Unsanierte Altbauten mit klassischen Radiatoren z. B. lassen sich so auf eine klimafreundliche Heiztechnik umstellen, ohne dass die Heizungsinfrastruktur komplett umgebaut werden muss. Auch für Bestandsgebäude mit hoher Heizlast lässt sich so der Umstieg auf eine Wärmepumpe wirtschaftlich und nachhaltig gestalten.

Wie also funktioniert diese Technologie und in welchen Fällen ist sie besonders sinnvoll?

Was ist eine Hochtemperatur-Wärmepumpe?

Eine strenge wissenschaftliche Betrachtung gibt es nicht. Vereinfacht gesagt ist eine Hochtemperatur-Wärmepumpe eine Wärmepumpe, die Vorlauftemperaturen über 70 °C erreichen kann. Im industriellen Bereich sind es sogar über 100 °C.

Damit unterscheidet sie sich von klassischen Wärmepumpen, die in der Regel maximal bis 55 °C liefern. Dieser Temperaturbereich genügt für Fußboden- oder Wandheizungen, nicht immer jedoch für Bestandsgebäude, in denen oft Radiatoren mit höheren Vorlauftemperaturen arbeiten. Im Wohnbereich (Altbau) wird der Begriff oft für Geräte verwendet, die Vorlauftemperaturen von 70 °C bis 100 °C erreichen, um herkömmliche Heizkörper in ungedämmten Gebäuden zu versorgen. Diese arbeiten wie klassische Wärmepumpen mit einem Ein-Kreislauf-System.

Industrielle Hochtemperatur-Wärmepumpen verfügen i. d. R. über eine erweiterte Verdichtungstechnik, die höhere Temperaturen ermöglicht. Hierbei steigern spezielle Kältemittelkreisläufe den Temperaturhub* zwischen Umweltquelle und Heizsystem.

Für welche Gebäude eignen sich Hochtemperatur-Wärmepumpen?

Hochtemperatur-Wärmepumpen sind v. a. im Altbau mit klassischen Heizkörpern interessant. Hier liegt die Heizlast oft aufgrund unzureichender Dämmung deutlich höher als in modernen Neubauten. Radiatoren benötigen dann eine Vorlauftemperatur von 70 °C oder mehr, um ausreichend Wärme abzugeben.

Eigentümerinnen und Eigentümer können mit dem Einbau einer Hochtemperatur-Wärmepumpe auf eine klimafreundliche Heizlösung umsteigen, ohne die komplette Wärmeverteilung im Gebäude austauschen zu müssen.

Darüber hinaus kann die Heizung auch in Mischsystemen sinnvoll sein, beispielsweise in Gebäuden, die über Radiatoren sowie Flächenheizungen verfügen. Hier bietet die Hochtemperatur-Wärmepumpe die nötige Flexibilität, um beide Systeme parallel zu versorgen.

Wie funktioniert die Hochtemperatur-Wärmepumpe?

Das Grundprinzip einer Hochtemperatur-Wärmepumpe entspricht dem einer klassischen Wärmepumpe: Sie entzieht der Umgebung Wärmeenergie (Luft, Erdreich, Grundwasser) und hebt deren Temperaturniveau mithilfe von Verdichtung und Kondensation an. Der Unterschied liegt im technischen Aufbau und im eingesetzten Kältemittel.

Ein-Kreislauf-System:
Viele moderne Hochtemperatur-Wärmepumpen arbeiten mit nur einem Kältekreislauf. Voraussetzung dafür sind leistungsfähige Verdichter und geeignete Kältemittel wie Propan (R-290), CO₂ (R-744) oder spezielle HFO-Kältemittel.

Zwei Kältekreisläufe:
Wenn sehr hohe Temperaturen erforderlich sind oder ein großer Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle und Heizsystem besteht, kommen Kaskadensysteme mit zwei getrennten Kältekreisläufen zum Einsatz. Dabei arbeiten zwei Systeme hintereinander:

• Niedertemperatur-Kreislauf: Er hebt die Wärme von 0 °C auf rund 40 °C an.
• Hochtemperatur-Kreislauf: Die Wärme wird erneut verdichtet und auf etwa 85 bis < 100 °C oder auch darüber gebracht.

Durch die mehrstufige Verdichtung oder spezielle Prozessführung kann ein größerer Temperaturhub realisiert werden als bei herkömmlichen Wärmepumpen. Dieses Prinzip findet v. a. im industriellen Betrieb seine Anwendung.

Vorteile und Nachteile einer Hochtemperatur-Wärmepumpe im Gebäudebestand

Hochtemperatur-Wärmepumpen im Wohnbereich (Altbau) schließen also eine wichtige Versorgungslücke im Gebäudebestand. Sie ermöglichen den Umstieg auf eine klimafreundliche Heiztechnik, wo herkömmliche Wärmepumpen an ihre Grenzen stoßen. Gleichzeitig erfordert ihr Einsatz eine sorgfältige Planung, um technische und wirtschaftliche Aspekte in Einklang zu bringen.

Vorteile

• (Fast) kein Austausch der Heizkörper nötig: Dank hoher Vorlauftemperaturen lassen sich bestehende Radiatoren weiter nutzen. Das spart Investitionskosten und reduziert den Installationsaufwand.
• Hoher Heizkomfort: Auch an sehr kalten Tagen liefern Hochtemperatur-Wärmepumpen zuverlässig Wärme. Der gewohnte Komfort bleibt erhalten.
• Klimafreundliche Alternative: Im Betrieb verursachen die Geräte keine direkten CO₂-Emissionen. In Kombination mit Ökostrom oder einer Photovoltaikanlage sinkt der CO₂-Fußabdruck deutlich.
• Attraktive Wärmepumpen-Stromtarife: Spezielle Wärmepumpen-Tarife (WP-Strom) liegen aktuell häufig unter dem Preis regulärer Haushaltsstromtarife. Das verbessert die Wirtschaftlichkeit im laufenden Betrieb deutlich.
• Zukunftssicher: Die Technik erfüllt bereits heute kommende Effizienz- und Emissionsanforderungen und lässt sich in hybride Heizsysteme integrieren.

Nachteile

• Höherer Stromverbrauch: Mit zunehmender Vorlauftemperatur sinkt die Effizienz. Der Temperaturhub zwischen Außenluft und Heizwasser erfordert mehr Energie.
• Komplexere Technik: Zweikreis-Systeme (v. a. industrielle Anwendung) benötigen mehr Bauteile und Platz als einfache Wärmepumpen. Wartung und Installation sind entsprechend aufwendiger.
• Anschaffungskosten: Hochtemperatur-Wärmepumpen liegen preislich meistens über Standardmodellen. Staatliche Förderprogramme können die Investition jedoch spürbar abfedern. Ausnahme sind Wärmepumpen für Endverbraucher im Wohnbereich, die z. B. Anbieter wie Vaillant, Viessmann und andere Hersteller im Angebot haben.

Effizienz, Stromverbrauch und Temperaturhub

Die Effizienz einer Hochtemperatur-Wärmepumpe hängt maßgeblich vom Temperaturhub und der benötigten Vorlauftemperatur ab. Je größer dieser Unterschied, desto mehr elektrische Energie wird benötigt, um die gewünschte Heizleistung zu erreichen.

Zur Einschätzung der Effizienz dienen Kennwerte wie COP oder JAZ. Sie zeigen, wie viel Wärme im Verhältnis zum eingesetzten Strom erzeugt wird.

Einfluss der Vorlauftemperatur

Bei einer Außenlufttemperatur von 0 °C und einer geforderten Vorlauftemperatur von 70 °C beträgt der Temperaturhub 70 Kelvin. Herkömmliche Wärmepumpen erreichen in diesem Bereich nur noch geringe Leistungszahlen (COP), während Hochtemperatur-Wärmepumpen speziell dafür ausgelegt sind. Dennoch sinkt der COP-Wert mit steigender Temperatur, was den Stromverbrauch erhöht.

Das bedeutet beispielsweise: Für dieselbe Heizleistung benötigt die Wärmepumpe bei 70 °C rund 40 % mehr Strom als bei 55 °C.

Beispielrechnung zur Wirtschaftlichkeit

Ein Einfamilienhaus mit einem jährlichen Wärmebedarf von 20.000 kWh heizt mit einer Hochtemperatur-Wärmepumpe (COP = 2,5). Der jährliche Stromverbrauch liegt dann bei: 20.000 kWh / 2,5 = 8.000 kWh

Bei einem Strompreis von 0,30 €/kWh ergeben sich jährliche Betriebskosten von rund 2.400 €. Zum Vergleich: Eine Gasheizung mit gleichem Wärmebedarf und einem Gaspreis von 10 ct/kWh verursacht etwa 2.000 € Brennstoffkosten. Damit liegt die Gasheizung aktuell etwas günstiger. Die Wärmepumpe punktet jedoch mit deutlich geringeren CO₂-Emissionen, stabilen Förderbedingungen und der Möglichkeit, durch Photovoltaik oder spezielle Wärmepumpen-Stromtarife die Betriebskosten weiter zu senken.

Welche Kältemittel kommen bei der Hochtemperatur-Wärmepumpe zum Einsatz?

Die Wahl des Kältemittels spielt bei Hochtemperatur-Wärmepumpen eine zentrale Rolle. Nur bestimmte Stoffe ermöglichen den für den Altbau nötigen Temperaturhub.

Besonders verbreitet ist CO₂ (R-744). Es gilt als umweltfreundlich, da es weder brennbar noch toxisch ist und ein sehr geringes Treibhauspotenzial besitzt. Propan (R-290) ist eine weitere Option, die hohe Effizienzwerte und Vorlauftemperaturen ermöglicht. Für R-290 gibt es einen zusätzlichen staatlichen Förderbonus, weil es als natürliches Kältemittel gilt. Inzwischen wird es von immer mehr Wärmepumpen-Herstellern bei der Heizungssanierung angeboten.

Lesen Sie mehr zu Kältemitteln in Wärmepumpen.

Was kostet eine Hochtemperatur-Wärmepumpe?

Die Anschaffungskosten einer Hochtemperatur-Wärmepumpe liegen über denen konventioneller Modelle. Der Grund: Die Technik ist komplexer, die Bauteile sind für höhere Vorlauftemperaturen ausgelegt und die Geräte meist leistungsstärker dimensioniert.

Konkrete Investitionskosten hängen stark vom Gebäudetyp, der erforderlichen Heizleistung und dem gewählten System (Luft/Wasser oder Sole/Wasser) ab. Zusätzlich können Kosten für Pufferspeicher, Hydraulik-Anpassungen oder die Optimierung der Wärmeverteilung entstehen.

Die staatliche Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) unterstützt den Einbau von Wärmepumpen mit attraktiven Zuschüssen. Für Hochtemperatur-Wärmepumpen gelten die gleichen Fördersätze wie für Standardgeräte.

Hochtemperatur-Wärmepumpe mit Heizkörpern: Geht das?

Viele ältere Gebäude mit klassischen Radiatoren arbeiten bei einer Gas- oder Ölheizung mit Vorlauftemperaturen zwischen 60 und 90 °C – insbesondere bei sehr kalten Außentemperaturen. Entscheidend ist daher nicht die maximal mögliche Temperatur der Wärmepumpe, sondern der tatsächliche Bedarf des Gebäudes, der über eine Heizlastberechnung ermittelt wird.

In der Praxis zeigt sich: Häufig reichen 70 bis 80 °C Vorlauftemperatur aus, um bestehende Heizkörper ausreichend mit Wärme zu versorgen. Moderne Wärmepumpen erreichen diesen Bereich heute zuverlässig.

In vielen Bestandsgebäuden lassen sich vorhandene Heizkörper weiterverwenden, sofern die Heizlast des Raums bekannt und ausreichend abgedeckt ist. In der Praxis bedeutet das: Wenn die Heizkörper bei einer Vorlauftemperatur von etwa 70 °C genügend Leistung erbringen, ist kein Austausch erforderlich.

Ergänzend kann der Einbau größerer Radiatoren helfen, die erforderliche Temperatur weiter zu senken und damit die Effizienz zu erhöhen.

Für Eigentümerinnen und Eigentümer, die ihre Heizungsanlage modernisieren möchten, ist eine moderne Wärmepumpe mit hohen Vorlauftemperaturen also eine effiziente Lösung, ohne die bestehenden Heizkörper austauschen zu müssen.

Wie effizient und zukunftssicher ist eine Hochtemperatur-Wärmepumpe?

Hochtemperatur-Wärmepumpen bieten eine zukunftsfähige Heizlösung für Gebäude, die bisher als schwierig zu modernisieren galten. Besonders in unsanierten oder teilmodernisierten Altbauten mit hohem Temperaturbedarf und kleinen Heizkörpern leisten sie gute Arbeit. Entscheidend ist jedoch, welche Vorlauftemperaturen tatsächlich erforderlich sind.

Eine sorgfältige Planung und die Anpassung von Heizflächen oder Gebäudehülle verbessern die Effizienz und Wirtschaftlichkeit deutlich.

In Kombination mit einer Photovoltaikanlage und speziellen Wärmepumpen-Stromtarifen lassen sich die Stromkosten deutlich senken und die Eigenversorgung erhöhen – ein entscheidender Schritt hin zu mehr Unabhängigkeit von fossilen Energien.

*Der Temperaturhub bezeichnet die Differenz zwischen der Temperatur der Wärmequelle (z. B. Außenluft oder Erdreich) und der erforderlichen Vorlauftemperatur des Heizsystems. Je größer dieser Unterschied ist, desto mehr Energie muss die Wärmepumpe aufwenden – und desto geringer fällt ihre Effizienz aus.

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