Split-, Multisplit- und VRF-Systeme: Das sollten Sie über Luft/Luft-Wärmepumpen wissen
Luft/Luft-Wärmepumpen nutzen im Heizbetrieb Wärme aus der Außenluft und geben diese im Raum ab. Durch die direkte Nutzung der Kondensationswärme sind sie besonders energieeffizient und weisen einen SCOP (Seasonal Coefficient of Performance) zwischen 4 und 5 auf. Ein SCOP von 5 bedeutet, dass im Jahresmittel für 5 kW Heizleistung nur 1 kW elektrische Leistung benötigt wird.
Wie effizient sind Luft/Luft-Wärmepumpen?
Für Wärmepumpen wird auch die „jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizienz“ ηs bzw. der „Raumheizungs-Jahresnutzungsgrad“ ηs,h gemäß Öko-Design-Richtlinie angegeben. Die Mindestanforderungen nach der Öko-Design-Verordnung, damit Luft-Luft-Wärmpumpen innerhalb Europas verkauft werden dürfen und bei der Förderung nach BEG sind höher als die Anforderungen an Luft-Wasser-Wärmepumpen.
Die „Richtlinie für die Bundesförderung für effiziente Gebäude – Einzelmaßnahmen“ (BEG EM) vom 9. Dezember 2022 schreibt für Luft / Luft-Wärmepumpen einen ηs-Wert von mindestens 181 Prozent vor, wenn es sich um Systeme mit einer Leistung bis 12 kW handelt. Bei Luft / Luft-Wärmepumpen mit einer Leistung über 12 kW muss der ηs,h als Voraussetzung für die Förderung mindestens 150 Prozent betragen. Zum Vergleich: Für Luft-Wasser-Wärmepumpen fordert die BEG EM seit 1. Januar 2024 einen ηs-Wert von mindestens 125 Prozent (bei 55 °C).
Wo sind Informationen über die Effizienz bestimmter Systeme zu finden?
Für Systeme mit einer Leistung bis 12 kW informiert das EU-Energielabel darüber, wie energieeffizient das jeweilige System heizen und kühlen kann. Das Label ist auf den Seiten der Hersteller und des Handels zu finden. Außerdem sind Energielabel aller Hersteller in Europa in der Produktgruppe „Luftkonditionierer“ in der EPREL-Datenbank hinterlegt.
Für den Heizbetrieb in Deutschland sind die Daten der mittleren Klimazone relevant. Ein Muster-Label zeigt Daten eines Geräts mit einer thermischen Heizleistung von 2,4 kW (nicht Strom) und einer Jahresarbeitszahl von 5,1 – einem für Geräte der Effizienzklasse A+++ durchaus typischen Wert. Er bedeutet, dass im Jahresmittel für eine Heizleistung von 2400 W eine elektrische Leistung von 470 W gebraucht wird.
Die Kosten und CO2-Emissionen der Luft-Luft-Wärmepumpe, auf die sich das abgebildete Muster-Label bezieht, liegen etwa 50 bis 70 Prozent unter denen einer Gasheizung. Gegenüber einem elektrischen Heizlüfter spart diese Luft-Luft-Wärmepumpe etwa 80 Prozent Strom und CO2.
Belasten Luft / Luft-Wärmepumpen das Stromnetz?
Die Effizienz von Luft / Luft-Wärmepumpen ist vergleichbar zur Effizienz anderer Wärmepumpen. Beide belasten das Stromnetz deutlich weniger als Nachtspeicheröfen. Im Vergleich zu fossilen Brennstoffen stellen sie zwar eine höhere Belastung des Stromnetzes dar, nach BEG EM haben förderfähige Wärmepumpen jedoch eine Schnittstelle, über die bei Netzengpässen oder -überschüssen die Leistungsaufnahme begrenzt oder erhöht werden kann, um Lastspitzen im Netz zu vermeiden.
Welches sind die wichtigsten Einsatzbereiche?
In vielen Nichtwohngebäuden wird schon heute über die Luft geheizt, beispielsweise in Hotels, Büros, Verkaufsräumen und in der Gastronomie. Verbreitet sind Luft / Luft-Wärmepumpen auch als Hallenheizungen für Industrie und Gewerbe. Oft wissen die Nutzer aber gar nicht, dass sich die Geräte, die für das Kühlen der Raumluft installiert wurden, auch für das energieeffiziente Heizen eignen.
Weitere bedeutende Einsatzbereiche sind Wohngebäude, in denen das Heizsystem einzelner Wohnungen ergänzt oder ersetzt werden soll, beispielsweise in Gebäuden mit Etagen- oder Nachtspeicherheizungen.
Empfehlungen für den Heizbetrieb von Luft / Luft-Wärmepumpen sind in einer Broschüre zusammengestellt, die auf www.raumklimageraete.de zum Download bereitsteht.
Ein großer Vorteil von Luft / Luft-Wärmepumpen besteht darin, dass im ersten Schritt ein Raum ausgestattet werden kann, z. B. das Wohnzimmer, und später weitere Räume oder das gesamte Einfamilienhaus. Auch in Gebäuden mit unterschiedlichen Nutzungen, z. B. Wohnungen und Gewerbeflächen, können einzelne Räume mit Luft / Luft-Wärmepumpen beheizt werden – unabhängig von der Beheizung der übrigen Flächen. Zudem ist zu bedenken, dass der Kühlbedarf in den vergangenen Jahren zugenommen hat und dass diese Geräte neben dem Heizen auch Kühlen und bei schwülen Temperaturen entfeuchten können.
Lassen sich auch ältere Gebäude effizient beheizen?
Luft / Luft-Wärmepumpen sind effiziente Heizsysteme, das gilt auch für den Einsatz in älteren Gebäuden. Mit einem SCOP (Seasonal Coefficient of Performance) von z. B. 5,1, einem für Geräte der Effizienzklasse A+++ durchaus typischen Wert, wird im Jahresmittel beispielsweise für eine Heizleistung von 2400 W eine elektrische Leistung von nur 470 W gebraucht. Der SCOP kann dem Energielabel entnommen werden.
Auch in Bestandsgebäuden mit hohen erforderlichen Heizleistungen ist ihr Einsatz möglich, da die Innengeräte auf die Außengeräte abgestimmt sind. Luft / Luft-Wärmepumpen sind komplette, eigenständige Heizsysteme, die effizient und unabhängig vom bisher installierten Heizsystem arbeiten. In vielen Fällen ist – wie bei allen Heizsystemen – das Dämmen des Gebäudes eine sinnvolle Ergänzung. Da die Investitionskosten für Luft / Luft-Wärmepumpen nicht allzu hoch sind, kann die Kombination mit der Gebäudedämmung eine attraktive Gesamtlösung darstellen.
Wie ist der Komfort in Gebäuden mit ungedämmtem Mauerwerk?
Luft / Luft-Wärmepumpen geben nahezu keine Strahlungswärme ab, das kann zu Komforteinbußen führen. Verbessern lässt sich der Komfort, indem die Geräte längere Zeit auf einer niedrigen Stufe betrieben werden, statt kurzzeitig mit maximaler Leistung, damit sich auch die Temperatur der Umgebungsflächen erhöht.
Es sollte darauf geachtet werden, dass die üblichen Aufenthaltsbereiche der Personen nicht direkt im Luftstrom sind. Die meisten Geräte können per Fernsteuerung entsprechend eingestellt werden. Manche wählen sogar selbst die passende Einstellung.
Bei Gebäuden mit niedrigem Dämmstandard sollte jedoch, unabhängig vom Heizsystem, grundsätzlich über eine Dämmung und die damit verbundene Senkung der Heizlast nachgedacht werden.
Unter welchen Bedingungen eignen sich die Geräte für die Nachrüstung?
Split-, Multisplit- und VRF-Systeme eignen sich mit ihrer standardisierten Bauweise und den kleinen Leitungsquerschnitten gut für die Nachrüstung – sowohl in einzelnen Räumen oder Wohneinheiten als auch für das gesamte Gebäude.
Dadurch, dass die Wärmeversorgung über die Raumluft erfolgt, ist die nachträgliche Installation in aller Regel einfach. Es müssen nur wenige Voraussetzungen erfüllt sein: Für das Außengerät gelten bei der Wahl des Montageortes die üblichen Anforderungen, wie für alle Wärmepumpen:
- Gute Luftzirkulation, Verhindern von Luftkurzschlüssen.
- Abstände für das Einhalten des Lärmschutzes nach TA-Lärm etc.
- Geeignete Abfuhr des Abtauwassers: Hierbei ist zu unterscheiden, ob die Wärmepumpe nur bei Temperaturen oberhalb von 0 °C genutzt werden soll oder ob sie die Heizung über den gesamten Winter entlasten bzw. ersetzen soll. In letzterem Fall ist vor allem darauf zu achten, dass eine frostfreie Abfuhr des Kondenswassers, das bei der Abtauung des Außengeräts anfällt, sichergestellt ist. Das Kondenswasser darf nicht auf Gehwege laufen, da dort die Gefahr des Auffrierens besteht und sich Eisflächen bilden können.
- Das Gerät sollte so platziert werden, dass es für die Wartung gut erreichbar ist. Zudem solle es vor Beschädigung z. B. durch einparkende Fahrzeuge geschützt sein.
- Es muss eine Durchführung der Kältemittelleitungen durch die Gebäudehülle erlaubt sein. Für diese Durchführung genügt im Falle eines Einfamilienhauses meist eine Bohrung mit einem Durchmesser von weniger als 10 cm.
Daneben eignen sich Luft / Luft-Wärmepumpen auch für den Einsatz im Neubau
Wo liegen die Vorteile eines Einsatzes als Zusatzheizung?
Wesentliche Vorteile liegen darin, dass Luft / Luft Wärmepumpen
- effizient sind,
- vor Ort keine Schadstoffe durch Verbrennung freisetzen und
- im Betrieb kostengünstig sind.
Außerdem kann eine bestehende Heizung in einem Haus in Etappen ausgetauscht werden. Luft / Luft-Wärmepumpen lassen sich ohne Weiteres in einzelnen Wohnungen oder Räumen nachrüsten. Dann kann beispielsweise die bestehende Heizung den Grundlastbetrieb übernehmen und die Luft-Luft-Wärmepumpe kurzfristig die Raumtemperatur erhöhen.
Des Weiteren können CO2-Emissionen direkt gesenkt werden und es besteht eine Flexibilität beim Einsatz der verwendeten Energiequelle (Öl / Gas oder Strom).
Für das Beantragen der Förderung nach BEG EM vom 9. Dezember 2022 muss jedoch sichergestellt werden, dass flächenanteilig 65 Prozent der Heizenergie durch die Luft-Luft-Wärmepumpe erbracht wird.
Welcher Dämmstandard, um ausschließlich mit Luft / Luft-Wärmepumpen zu heizen?
Grundsätzlich ist für den Einsatz von Luft / Luft-Wärmepumpen als alleinige Heizung kein bestimmter Dämmstandard notwendig. Es ist aber darauf zu achten, dass die Betriebsweise an die Randbedingungen angepasst wird.
Gebäude mit Mindestwärmeschutz und Isolierglasfenstern erlauben durchaus ein komfortables Heizen mit Luft / Luft-Wärmepumpen. Viele Büros, Hotels und Verkaufsstätten demonstrieren das heute schon. Hier können die Geräte bei Bedarf kurz vor Beginn der Nutzung eingeschaltet werden. In schlechter gedämmten Gebäuden oder bei höherem Komfortanspruch kann eine längere Vorlaufzeit sinnvoll sein. In beiden Fällen erleichtert die schnelle Reaktion der Luft-Luft-Wärmepumpe einen flexiblen, bedarfsorientierten Betrieb je nach Belegung.
Wie lang dauert es bis zur Einsatzbereitschaft?
Nach dem Einschalten im Heizmodus dauert es nur wenige Minuten, bis sich das Innengerät aufgewärmt hat und der Heizbetrieb beginnt. Ein Vorteil der Luft-Luft-Wärmepumpe ist, dass die Raumluft sehr schnell warm wird. Bei moderaten Außentemperaturen genügt es meist, das Gerät kurz vor der Nutzung des Raums einzuschalten bzw. die Schaltuhr ohne lange Vorlaufzeit zu programmieren.
Darf das Gerät mehrere Stunden ohne Unterbrechung laufen?
Durchaus; der Komfort erhöht sich sogar, wenn das Innengerät auf niedriger Stufe über einen längeren Zeitraum läuft statt kurzzeitig auf hoher Stufe. Für regelmäßig genutzte Räume empfiehlt es sich, das Gerät dauerhaft im Heizmodus eingeschaltet zu lassen und die Raumtemperatur nur geringfügig abzusenken. Die Anlagen passen ihre Leistung automatisch stufenlos an, je nachdem wie weit sie von der eingestellten Wunschtemperatur entfernt sind.
Viele Geräte lassen auch den automatisierten Betrieb zu, bei dem erkannt wird, wenn Personen im Raum sind und wenn sie den Raum verlassen. Beim Verlassen des Raumes wird die Raumtemperatur moderat abgesenkt und beim erneuten Betreten wird der vorgewählte Temperaturwert wieder schnell erreicht. Werden Räume selten oder für kurze Zeit genutzt, kann die Luft-Luft-Wärmepumpe bei Bedarf eingeschaltet und beim Verlassen des Raums wieder ausgeschaltet werden.
Bei niedrigen Außentemperaturen um den Gefrierpunkt wechselt das Außengerät in regelmäßigen Abständen in den Abtaumodus. Währenddessen schaltet sich das Innengerät ab, der Heizbetrieb wird dabei kurz unterbrochen. Nach wenigen Minuten ist das Abtauen abgeschlossen und der Heizbetrieb beginnt automatisch wieder
Wie unterscheiden sich Split- und Multisplit-Systeme voneinander?
Für die Beheizung eines einzelnen Raums gibt es Singlesplit-Geräte. Sie haben ein Innengerät, das über eine Kälteleitung mit dem Außengerät verbunden ist.
Mit einem Multisplit-System können mehrere Räume beheizt werden. Die Installation solch eines Systems ist auch dann sinnvoll, wenn zwar zunächst nur ein Raum damit beheizt wird, aber davon auszugehen ist, dass in absehbarer Zeit in weiteren Räumen Innengeräte installiert werden sollen.
An die Außengeräte von Multisplit-Systemen können bis zu sechs Innengeräte angeschlossen werden.
Können Multisplit-Systeme gleichzeitig heizen und kühlen?
Nein. Für den Heizbetrieb muss bei allen Innengeräten eines Multi-Split-Systems der Heizmodus eingestellt sein, auch wenn nicht alle Geräte in Betrieb sind. Für den Kühlbetrieb muss überall der Kühlmodus eingestellt werden.
Mit speziellen VRF-Systemen kann ein Teil der Gebäudefläche (z. B. auf der Nordseite) beheizt werden, während in anderen Räumen (z. B. auf der Südseite) gekühlt wird.
Was ist bei der Planung zu beachten?
Entscheidend ist die Aufstellung der Geräte. Außerhalb des Gebäudes ist wegen der Betriebsgeräusche auf die Nachbarschaft zu achten, wie bei jeder Wärmepumpe mit Außengerät.
Im Heizbetrieb wird Kondensat am Außengerät anfallen. Das Kondensat muss ablaufen können, damit sich kein Eis um das Gerät herum bildet. Im Kühlfall fällt dieses Kondensat innen an und muss dort abgeführt werden.
Den Einsatzbereich der Geräte ist der Bedienungsanleitung zu entnehmen. Je nach Hersteller und Alter der Geräte funktioniert der Heizbetrieb bei Außentemperaturen bis - 25 °C.
Die Innengeräte müssen so positioniert werden, dass sowohl im Heiz- wie auch im Kühlbetrieb der Raum gut mit der warmen bzw. der kühlen Luft durchspült wird und die üblichen Aufenthaltsbereiche der Personen nicht direkt im Luftstrom sind.
Wie soll das Außengerät positioniert werden?
Bei schlechter Positionierung kann es – wie bei Luft-Wasser-Wärmepumpen – vorkommen, dass die Geräusche als störend empfunden werden. Um das zu vermeiden, gilt es die Gebäudesituation genau zu betrachten. Dabei spielen mehrere Faktoren eine wichtige Rolle, z. B. die Schallreflektion von Gebäudewänden, die Positionierung zu Schlafzimmern und sonstigen schutzbedürftigen Räumen.
Eignen sich Split- und Multisplit-Geräte auch für Räume, in denen Ruhe gefordert ist?
Der Betrieb ist mit Geräuschen durch einen Ventilator im Innengerät verbunden. Moderne Geräte haben jedoch meist einen Flüstermodus, der beispielsweise in Schlaf- oder Arbeitszimmern von Vorteil ist. Es gibt Modelle, die dabei einen gemessenen Schalldruckpegel von um die 19 dB(A) einhalten können und damit nahe der menschlichen Hörgrenze arbeiten.
Wie wirkt sich die Luftbewegung durch den Ventilatorbetrieb des Innengeräts aus?
Die erwärmte Luft aus dem Gerät steigt schnell nach oben. Damit sie sich optimal im Raum verteilen kann, werden die Lamellen am Innengerät im Heizbetrieb so eingestellt, dass sie nach unten gerichtet sind und die Luft ohne Hindernisse in den Raum strömen kann. Oft lässt sich das per Fernsteuerung einstellen. Moderne Geräte verfügen zum Teil auch über einen Aufheizmodus, der diese Einstellung automatisch vornimmt.
Welchen Anteil der Heizlast können Luft / Luft-Wärmepumpen decken?
Wenn mit den zwischen 2008 und 2022 installierten Split-Geräten auch geheizt würde, könnten sie laut einer Studie des ITG insgesamt etwa 13 300 MW Heizleistung bereitstellen. Der Bestand an VRF-Geräten könnte weitere etwa 5,1 MW Heizleistung beisteuern. Bei einer typischen Heizlast von 50 bis 100 W / m² im Gebäudebestand deckt dies etwa 3 bis 6 Prozent der Heizlast von Wohngebäuden und 1 bis 3 Prozent der Heizlast von Nichtwohngebäuden (Stand 2023). Bei DX-Geräten, die vor 15 Jahren eingebaut wurden, war die Nutzung zu Heizzwecken zwar die Ausnahme, in den letzten Jahren hat sie jedoch immer weiter zugenommen.
Wieviel Energie kann eingespart werden?
Dadurch, dass Wärmepumpen im Heizbetrieb Wärme aus der Umgebung nutzen, arbeiten sie sehr energieeffizient. ITG Dresden hat in einer Untersuchung den Strombedarf für den Betrieb der Luft-Luft-Wärmepumpe der Einsparung an Gas (jeweils Endenergie) gegenübergestellt. Betrachtet wurden ein Referenz-Einfamilienhaus und Referenz-Bürogebäude.
Für das Referenz-Wohngebäude – ein saniertes Einfamilienhaus – ergaben die Berechnungen einen SCOP (Seasonal Coefficient of Performance) zwischen 4,5 und 4,7. Betrachtet wurde der bivalente Betrieb eines Multi-Split-Systems in drei Räumen. Den Berechnungen für den Nichtwohngebäude-Bereich liegt ein typisches Bürogebäude zugrunde, das nach GEG 2023 saniert ist. Sie ergaben, dass durch den Einsatz von 1 kWh Strom rund 6 kWh an Endenergie Gas eingespart werden können.
Was kennzeichnet VRF-Systeme?
VRF-Systeme eignen sich für größere Gebäude: Mehr als 60 Innengeräte mit Leistungen zwischen 1,5 und 28 kW können über eine gemeinsame Strangverteilung an das Außengerät angebunden werden. Das Spektrum an VRF-Außengeräten reicht von Leistungen ab 12 bis 200 kW. Sind höhere Leistungen gefragt, werden mehrere Außengeräte parallel eingesetzt. Komfort- und Abtau-Funktionen ermöglichen einen unterbrechungsfreien Heizbetrieb.
Wo wird die VRF-Technologie eingesetzt?
VRF-Systeme (variable refrigerant flow) eignen sich für größere Gebäude. Zum Einsatz kommen sie beispielsweise für
- Büro- und Praxisflächen
- Verkaufsflächen aller Art
- Hotels und Restaurants
- Veranstaltungsräume bzw. -flächen
- Lager- und Produktionsstätten
- Konditionierung der Zuluft von RLT-Anlagen
- technische Anwendungen, z. B. Technikraumkühlung, wo sie auch wichtig sind, um Feuchtelasten zu verringern.
Außer für die genannten Einsatzbereiche können VRF-Systeme zum Heizen und Kühlen für weitere Anwendungen genutzt werden. Angeboten werden sie beispielsweise
- in Form spezieller Innengeräte als Türluftschleier,
- für die Wärmeübertragung in Lüftungsanlagen oder
- für die hydraulische Anbindung, um den Warmwasserbedarf zu decken bzw. Bereiche mit Fußbodenheizung zu versorgen.
Kann mit VRF-Systemen gleichzeitig geheizt und gekühlt werden?
VRF-Systeme mit Wärmerückgewinnung erlauben es, mit einem Teil der Innengeräte zu heizen und gleichzeitig andere Räume zu kühlen. Dies ist besonders energieeffizient möglich, da Abwärme der zu kühlenden Räume für die Beheizung anderer Räume genutzt werden kann.
Die Heizfunktion kann für Außentemperaturen bis ca. – 25 °C ausgelegt werden, die Kühlfunktion für Außentemperaturen bis über + 40 °C.
Wie aufwendig sind Planung und Installation eines VRF-Systems?
Die Planung von VRF-Systemen ist unkompliziert, zudem vereinfachen Herstellertools die Auslegung. Gleichzeitig ermöglichen die Systeme eine große Bandbreite an Projekten. Sie eignen sich zum Heizen und Kühlen kompletter Gebäude oder von Gebäudeteilflächen – unabhängig von ggf. vorhandenen Heizflächen und Systemtemperaturen.
Die kompakten Systeme nehmen nur eine kleine Stellfläche in Anspruch und verursachen geringe Flächenlasten. Zertifizierte Fachbetriebe können mit der Installation aus einer Hand beauftragt werden. Dadurch, dass die Rohrleitungsquerschnitte eher klein und für die Übertragung der Wärme keine Heizkörper oder Flächenheizungen erforderlich sind, ist die Realisierung vergleichsweise einfach, auch bei großen Projekten. Wichtig ist, insbesondere die Dichtheit der Kältemittelleitungen und die saubere Ausführung der Verbindungen sicherzustellen.
Weitere Fragen und Antworten zum Thema sind auf www.raumklimageraete.de zu finden.
