Hochtemperatur-Heizung: Energetische Herausforderung mit Effizienzpotenzial
Eine Heizungssanierung in einem Altbau, der vor der Jahrtausendwende errichtet wurde, ist oft eine Herausforderung. Eine schlechtere Wärmedämmung und konventionelle Heizkörper oder Hochtemperatur-Fußbodenheizungen erfordern hohe Vorlauftemperaturen von 55 °C oder mehr. Das erschwert den Einsatz klimafreundlicher Wärmepumpentechnik, denn in solchen Altbauten werden nicht nur zur hygienischen Warmwasserbereitung, sondern auch für die Heizkreise hohe Vorlauftemperaturen gefordert. Die kann eine typische Heizungswärmepumpe allerdings nur mit einem schlechten Wirkungsgrad bereitstellen. Bei Luft-Wasser-Heizungswärmepumpen ist ein COP (Coefficient of Performance) von 2 oder weniger bei derart hohen Zieltemperaturen keine Seltenheit. Das ruiniert die Wirtschaftlichkeit.
Wärmepumpe im Altbau: Effizienter mit der eXergiemaschine
Deutlich effektiver arbeitet die Wärmepumpe im Altbau, wenn sie – wie in einem Neubau mit Niedertemperaturheizung – nur 35 oder 40 °C bereitstellen muss. Ein effizientes Heizungs- und Warmwassersystem kombiniert daher eine Wärmepumpe mit einem wirkungsvollen Nacherhitzer für die höheren Vorlauftemperaturen. Hier kommt die eXergiemaschine ins Spiel: ein intelligenter Temperatur-Booster für Quellentemperaturen von 35 °C und mehr und Zieltemperaturen bis zu 80 °C.
Die eXergiemaschine als „Add-on-Wärmepumpe“
Die eXergiemaschine (eXm) ist eine ganz spezielle Wasser-Wasser-Wärmepumpe, die für hohe Quellentemperaturen bis 55 °C und hohe Temperaturhübe konzipiert ist. Die eXergiemaschine wird mit einem Heizungspufferspeicher (auch Heizspeicher, Wärmespeicher) kombiniert und stellt in dem Speicher eine optimierte Temperaturschichtung her: einen heißen Vorlauf zu den Verbrauchern und einen kühlen Rücklauf zur Wärmequelle. Und zwar unabhängig von den jeweiligen Betriebsbedingungen. Dazu entnimmt die eXm über zwei Kreisläufe Wasser aus der Speichermitte. Ein Kreislauf leitet das Wasser zum Kondensator der eXergiemaschine, wo es erhitzt wird, bevor es in den heißen Teil des Speichers gelangt. Der andere Kreislauf führt über den Verdampfer und leitet das dort heruntergekühlte Wasser anschließend in den kühlsten Speicherbereich (siehe Bild).
Innerhalb des Pufferspeichers wird also gezielt eine Temperaturanhebung erzeugt – z. B. von 35 °C auf über 60 °C für hygienisches Trinkwasser oder HT-Heizkreise. Gleichzeitig kühlt die eXergiemaschine den Rücklauf. Dadurch ergeben sich folgende Vorteile:
- Eine Heizungswärmepumpe braucht nur niedrige Temperaturen zu liefern und arbeitet mit einem entsprechend guten COP
- Aufgrund der Kühlung des Rücklaufs arbeitet die Heizungswärmepumpe sehr effektiv
- Mit fossilem Brennstoff betriebene Nacherhitzer oder Elektroheizstäbe werden nicht benötigt
- Es lässt sich eine komfortable, hygienische Warmwasserversorgung (≥ 60 °C) umsetzen
Durch die Kombination von Wärmepumpe und eXergiemaschine lässt sich somit auch bei einer Heizungssanierung im Altbau oft ein effizienter, klimafreundlicher Betrieb realisieren. Die eXergiemaschine (eXm) ist erhältlich als Wandgerät mit 3 oder 5 kW max. thermischer Leistung und als Standgerät mit 5, 10, 20, 40 oder 100 kW.
Empfehlung für Planer, Sanierer und Bauherren
Wer eine Altbauheizung saniert, sollte nicht nur auf die Güte der Wärmepumpe, sondern auf das Gesamtsystem achten. Die eXergiemaschine ist zwar eine zusätzliche Komponente, trägt aber oft zu einem erheblich besseren Wirkungsgrad des Gesamtsystems bei. So gelingt eine nachhaltige Wärmeversorgung auch bei Gebäuden, deren Heizung hohe Vorlauftemperaturen benötigt. Auch in Gebäuden, wo nur für die hygienische Warmwasserbereitung ein Nacherhitzer erforderlich ist (also modernen Neubauten), trägt die eXergiemaschine zur Effizienz bei.
Referenzbeispiele: Anwendungen der eXergiemaschine in Altbauten
1. Fachwerkhaus: Wärmepumpe + eXm als perfekte Kombination
Anforderung: hohe Vorlauftemperatur für Radiatoren + Warmwasserbereitung
Dank der Kombination aus Luft‑Wasser‑Wärmepumpe, Pelletkessel und der eXergiemaschine lässt sich effizient eine hohe Vorlauftemperatur erzielen – ideal für das Heizen mit Radiatoren in den denkmalgeschützten Fachwerkhäusern.
Ergebnis: Heute heizen die Eigentümer ihre Fachwerkhäuser etwa 40 % günstiger als früher mit der Erdgasheizung.
2. Von der Ölheizung zum ökologischen Exergiesystem
Anlage: Wärmepumpe + Solaranlage + eXergiemaschine compact
Ergebnis: CO₂-arme Heizung mit hoher Jahresarbeitszahl.
Familie Rothfelder tauschte ihre Ölheizung gegen ein Exergiesystem aus Wärmepumpe, Solaranlage, zwei Pufferspeichern, eXergiemaschine compact und varmeco‑Regelung. Die eXergiemaschine steigert die Vorlauftemperatur auf etwa 60 °C und entlastet die Wärmepumpe. Das ermöglicht eine klimafreundliche Beheizung des Hauses aus den 90ern.
3. Sanierung eines Altbaus von Energieklasse E auf A+
Maßnahme: Gesamtsanierung + Austausch Gasheizung gegen Erdgas-Wärmepumpe & Solar + Installation Fußbodenheizung + eXergiemaschine
Ergebnis: Erhebliche Reduktion des Energieverbrauchs
Mit einer Sanierung und Modernisierung für etwa drei Millionen Euro hob die Gemeinnütziges Siedlungs-Werk GmbH (kurz GSW) ein Wormser Wohnhaus aus den 60er-Jahren auf Neubau-Standard. Statt 138 kWh/m²a Heizenergie beträgt der errechnete Endenergiebedarf nach Sanierung nur noch 23,5 kWh/m²a – unter anderem dank einer eXergiemaschine als Nacherhitzer für die Warmwasserbereitung.
FAQs zur Heizungssanierung im Altbau mit Wärmepumpe
In Altbauten ist oft die Wärmedämmung schlechter, zudem erfolgt das Einbringen der Wärme in den Raum häufig über konventionelle Radiatoren. Um Räume im Winter auf die gewünschte Temperatur zu bringen, sind dann meist hohe Vorlauftemperaturen im Heizkreis bis 55 oder 60 °C nötig. Heizungswärmepumpen arbeiten allerdings umso effektiver, je geringer die Differenz zwischen Quellentemperatur (Luft, Erdwärme) und Zieltemperatur ist. Bei der Wärmepumpe im Altbau ist deren Wirkungsgrad daher oft viel geringer als bei einem jungen Gebäude mit gut isolierter Gebäudehülle und Niedertemperaturheizung (z.B. Fußbodenheizung).
Bei einer Heizungssanierung im Altbau bewirkt die eXergiemaschine, dass die Heizungswärmepumpe in einem idealen Betriebsbereich arbeiten darf. Wie in einem Neubau muss sie nur Temperaturen von zum Beispiel 36 °C bereitstellen, was Wärmepumpen mit hohem Wirkungsgrad (COP, Coefficient of Performance) erledigen. Die eXergiemaschine nutzt das von der Heizungswärmepumpe gelieferte Temperaturniveau und hebt es auf zum Beispiel 65 °C an – genug für die Hochtemperaturheizung und Warmwasserbereitung. Die eXergiemaschine erreicht hierbei auch einen hohen COP. Obwohl die Zieltemperatur in zwei Stufen und mit zwei Stromverbrauchern bereitgestellt wird, ist die System-Jahresarbeitszahl (die durchschnittliche Effizienz des gesamten Systems im Jahresmittel) oft sehr viel besser.
Die eXergiemaschine hat eine interne Regelung. Wann sie arbeitet, richtet sich nach den Zieltemperaturen im Heizspeicher. Wird zum Beispiel die Zieltemperatur für den heißen Bereich des Heizspeichers unterschritten, springt die eXergiemaschine an und lädt den Speicher nach.
Nein, die kleineren eXergiemaschinen mit 3 und 5 kW Leistung lassen sich platzsparend an der Wand montieren, die Standmodelle mit bis zu 40 kW Leistung benötigen etwa ebenso viel Stellfläche wie ein Kühlschrank. Zusätzlich ist Platz für die Anschlüsse vorzusehen.
Die eXergiemaschine benötigt Strom. Wenn dieser Strom als grüner Strom eingekauft wird oder zum Beispiel Sonnenstrom aus einer eigenen PV-Anlage eingesetzt wird, arbeitet die eXergiemaschine CO2-neutral. Auch bei Einsatz von „grauem Strom“ ist der indirekte CO2-Ausstoß durch den Betrieb der eXergiemaschine geringer als das Nacherhitzen mithilfe eines Erdgas- oder Ölbrenners.
