Die mittlere beheizte Wohnfläche der Gebäude (überwiegend Einfamilienhäuser) liegt bei 199 m², bei einer Bandbreite von 91 bis 423 m². Der witterungsbereinigte spezifische Heizwärmeverbrauch reicht von 48 bis 233 kWh/(m²·a) und liegt im Mittel bei 110 kWh/(m²·a). Alle bis 1979 errichteten Gebäude wurden mindestens teilsaniert. Der heutige energetische Gebäudezustand liegt zwischen den Vorgaben der Wärmeschutzverordnung 1977 (WSchV´77) und der WSchV’95. Die nach 1979 errichteten Gebäude erhielten keine oder aus energetischer Sicht nur eine geringfügige Sanierung. Ihr energetischer Gebäudezustand bewegt sich in etwa auf dem Niveau der WSchV’95.
Zum Stand der Technik ist hervorzuheben, dass knapp 75 Prozent der Wärmepumpen in den Jahren 2013 bis 2016 installiert wurden. Bezüglich der Wärmequellen sind alle Erdreich-Anlagen mit konventionellen Erdwärmesonden ausgestattet. Bei den Außenluft-Wärmepumpen handelt es sich ausschließlich um direktverdampfende Geräte. Eine Relevanz für die Effizienzanalyse haben auch die Norm-Leistungszahlen und damit die prinzipielle Güte der einzelnen Fabrikate. So reichen diese beispielsweise für die Wärmepumpen ohne Leistungsregelung bei den Außenluft-Wärmepumpen von 3,2 bis 4,2 (A2/W35) und bei den Erdreich-Wärmepumpen von 4,5 bis 5,0 (B0/W35).
Weitere Eigenschaften der Wärmepumpen gibt die Abbildung 2 wieder. Sie verdeutlicht, dass sechs der 29 Außenluft-Wärmepumpen als bivalente Systeme ausgeführt sind, während die Erdreich-Wärmepumpen ausschließlich monovalent oder monoenergetisch betrieben werden. Dafür wird bei drei der zwölf Erdreich-Wärmepumpen ein Teil des Trinkwassers durch eine Solarthermieanlage erwärmt. Über eine Möglichkeit der Leistungsanpassung mittels Inverter geregelter Verdichter verfügt etwa die Hälfte aller Außenluft-Wärmepumpen. Die übrigen Wärmepumpen teilen sich etwa hälftig in Anlagen mit zwei Verdichterstufen sowie ohne Möglichkeit einer Leistungsanpassung. Bei den Erdreich-Wärmepumpen spielt die Leistungsregelung fast keine Rolle.
Die Messergebnisse
Die Bilanzgrenze zur Ermittlung der Jahresarbeitszahlen ist in der Abbildung 3 dargestellt. Es wird der Elektroenergieverbrauch von Verdichter, Steuerung und Solepumpe bzw. Ventilator sowie der Heizstäbe berücksichtigt. Die bereitgestellte thermische Energie wird direkt nach der Wärmepumpe und somit vor etwaigen Speichern gemessen. Ausführliche Informationen zum Messkonzept stehen in Quelle [5].
In der Abbildung 4 stehen im oberen Bereich die JAZ, getrennt nach den Wärmequellen Außenluft und Erdreich. Die Außenluft-Wärmepumpen erreichten eine JAZ von 2,5 bis 3,8 bei einem Mittelwert von 3,1. Zwei Ausreißer mit 4,1 und 4,6 werden in der Mittelwertbildung nicht berücksichtigt. Die JAZ der Erdreich-Wärmepumpen liegen auf dem zu erwartenden höheren Niveau und reichen von 3,3 bis 4,7, bei einem Mittelwert von 4,1. Hinzu kommt ein negativer Ausreißer von 1,8. In den Bandbreiten an JAZ spiegelt sich die Vielzahl an Effizienzeinflüssen wider, die unter anderem von den Normleistungszahlen über die quellen- und senkenseitigen Temperaturen bis hin zum Betrieb der Elektroheizstäbe reicht. Auf die Heizkreistemperaturen wird anhand der Abbildung 5 näher eingegangen. Die Energieverbräuche der Elektroheizstäbe spielen bei den untersuchten Anlagen eine untergeordnete Rolle. Bezogen auf alle mit Elektroheizstab ausgestatteten Außenluft-Wärmepumpen (24 von 29, 4 ohne Elektroheizstab sind bivalente Systeme) beträgt die – auf die Verdichterarbeit bezogene – relative Heizstabarbeit 1,9 Prozent. Signifikanter Heizstabbetrieb wurde lediglich infolge falscher Parametrierung, bei Anlagendefekt (eine Anlage) oder im Legionellenbetrieb gemessen. Bei den Erdreich-Wärmepumpen verfügen zehn von zwölf Anlagen über Heizstäbe, wobei nur zwei Anlagen diese kurz in Betrieb genommen haben.
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