Effiziente Gebäude: Niedertemperatur-ready
Stand: Januar 2025
Für effiziente Gebäude mit geringem Wärmebedarf und geringen CO2-Emissionen gibt es verschiedene Stellschrauben: Erzeugung, Bereitstellung, Verteilung und Übertragung der Heizenergie im und an das Gebäude. Hierbei können die Energieverluste beeinflusst werden, beispielsweise durch die Dämmung von Rohrleitungen, die Dämmung von Warmwasserspeichern oder den hydraulischen Abgleich. An einzelne Aspekte stellt das GEG außerdem detaillierte Anforderungen, um eine Effizienzsteigerung bestehender und auch neuer Anlagen zu erreichen.
Erneuerbare Energiequellen erfordern Niedrigtemperaturbetrieb
Wird Wärme aus Umweltwärme gewonnen, ist im Heizungssystem oftmals ein niedrigeres Temperaturniveau erforderlich als bei der Verbrennung fossiler oder erneuerbarer Energieträger. So arbeiten Wärmepumpen umso effizienter, je geringer die Temperaturdifferenz zwischen der Quelle, der die Wärme entzogen wird, und den Heizkörpern bzw. der Flächenheizung ist, über die die Wärme an die Räume abgegeben wird. Und auch Heizsysteme auf der Basis von Solarthermie stellen systembedingt nur Wärme auf einem niedrigen Temperaturniveau zur Verfügung.
Wärmeverluste über die Gebäudehülle, also Wände, Fenster und Türen sowie Dach und unterer Gebäudeabschluss bzw. Kellerdecke, bieten weiteres Potenzial die Effizienz zu erhöhen und werden ebenfalls bereits über das GEG adressiert.
Was bedeutet NT-ready?
Ein Gebäude ist Niedertemperatur-ready (NT-ready) und damit bereit für einen Niedertemperaturbetrieb, wenn Maßnahmen der Wärmedämmung und Heizungsoptimierung sowie der effizienten Warmwasserbereitung den einwandfreien und kostengünstigen Betrieb von erneuerbaren Heizungen mit einer maximalen Vorlauftemperatur von 55 °C am statistisch kältesten Tag des Jahres ermöglichen. An weniger kalten Tagen muss die Vorlauftemperatur deutlich darunter liegen. Die von den Raumnutzenden geforderte Raumtemperatur muss allerdings gewährleistet werden. Entweder reichen die vorhandenen Heizkörper aus oder die Heizflächen können durch zusätzliche oder größere Heizkörper sowie den Einbau einer Flächenheizung vergrößert werden.
Die Anforderung der Vorlauftemperatur von 55 °C gilt laut der ifeu-Studie „Energieeffizienz als Türöffner für erneuerbare Energien im Gebäudebereich" als erfüllt, wenn folgende drei Voraussetzungen vorliegen:
- ein hydraulischer Abgleich nach Verfahren B wurde durchgeführt
- 10 % der thermisch ungünstigsten Heizkörper wurden getauscht
- mindestens 75 % der Außenwandfläche besitzen einen U-Wert <= 0,24 W/m²K und
- in EZFH: Dach oder oberste Geschossdecke entsprechen einem U-Wert <= 0,24 W/m²K
- in EZFH: der untere Gebäudeabschluss entspricht einem U-Wert <= 0,40 W/m²K
Außerdem muss die Warmwasserbereitung hygienisch einwandfrei funktionieren oder ein weiterer Temperaturhub zur Gewährleistung einer über 55 °C liegenden Warmwassertemperatur unabhängig von der Zentralheizung erfolgen, um den Anforderungen der Trinkwasserverordnung zu entsprechen.
Einflussparameter für die Vorlauftemperatur sind die Außentemperatur sowie die gewünschte Innentemperatur, die in Abhängigkeit von Raumbelegung und Uhrzeit variieren kann. Aus den fest verbauten Heizflächen und deren Heizleistung sowie der energetischen Qualität der Gebäudehülle resultiert die notwendige Vorlauftemperatur. Diese Vorlauftemperatur wird mit der sogenannten Heizkurve für das Gebäude festgelegt.
Auslegung der Wärmepumpe
Leistungsgeregelte Wärmepumpen können ihre Leistung, durch einen frequenzgeregelten Verdichter mit variabler Drehzahl, innerhalb eines bestimmten Bereichs stufenlos variieren. Dadurch können sie den Wärmbedarf des Gebäudes abdecken, ohne den Kompressor an- und ausschalten zu müssen. Der Verschleiß wird dadurch reduziert und die Lebensdauer der Wärmepumpe erhöht. Auch die Effizienz wird durch das fehlende Takten verbessert.
Die Auslegung einer Wärmepumpe orientiert sich an der maximal erforderlichen Heizleistung. An diesem Auslegungspunkt entspricht die Heizleistung des Gebäudes der maximalen Leistung der Wärmepumpe. Daher ist die Wärmeleistung der Wärmepumpe meist höher als der Wärmebedarf des Gebäudes. Bei monovalenten Anlagen, also Anlagen, bei denen nur die Wärmepumpe die Wärme bereitstellt, greift dann die Leistungsregelung, damit die Wärmepumpe nicht zu viel Wärme bereitstellt. Bei bivalenten Anlagen stellt ein zusätzlicher Wärmeerzeuger oder ein Elektroheizstab zusätzlich Wärme bereit und der Auslegungspunkt kann bei einer höheren Temperatur liegen.
Für die Effizienz der Wärmepumpe ist die Differenz zwischen Temperatur der Wärmequelle und der des Heizungsvorlaufs als Wärmesenke entscheidend. Jede Erhöhung der Temperaturdifferenz mindert die Effizienz der Wärmepumpe. Naturgemäß variiert die Quellentemperatur bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe wesentlich mehr als beispielsweise bei einer Sole-Wasser-Wärmepumpe.
Ergebnisse der Studie „Energieeffizienz als Türöffner für erneuerbare Energien im Gebäudebereich“
In der Studie „Energieeffizienz als Türöffner für erneuerbare Energien im Gebäudebereich” hat das Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg (ifeu) den Einfluss der genannten Parameter für unterschiedliche Gebäude untersucht. Das ifeu kommt zum Ergebnis, dass sich die Vorlauftemperaturen bereits durch wenige Dämmmaßnahmen und einen gezielten Heizungsaustausch senken lassen. Welche Maßnahmen dies sind, hängt stark von den Gegebenheiten des einzelnen Gebäudes ab. Entscheidend ist immer, ob die installierten Heizflächen knapp oder großzügig bemessen sind und wie der energetische Zustand der Gebäudehülle ist.
Hohe Relevanz für die NT-Readiness haben bei Wohngebäuden Maßnahmen wie die Dämmung der Kellerdecke oder des Dachs sowie die Dämmung der Außenwände. Dann ist durch die Senkung der Vorlauftemperatur auch der effiziente Betrieb einer Wärmepumpe bei bestehenden Heizkörpern möglich. Darüber hinaus können gut gedämmte Gebäude Wärme besser speichern. Gebäude sind dadurch resilienter gegen Auskühlung und bleiben um ein Vielfaches länger warm als ungedämmte Gebäude. Zu Zeiten hoher Stromnachfrage können Wärmepumpen dann ohne Komforteinbußen kurzfristig herunter geregelt werden.
Energieeffizienz als Türöffner für erneuerbare Energien im Gebäudebereich
Endbericht einer Studie des Instituts für Energie- und Umweltforschung Heidelberg (ifeu) im Auftrag des Verbandes für Dämmsysteme, Putz und Mörtel e.V.
