Im 10. Jahr des Betriebs ist es an der Zeit, ein erneutes Fazit zu unserer Heizungsanlage mit Wärmepumpe und thermischem Kollektor zu ziehen. Hat sich der Aufwand gelohnt? Was sind die Stärken und Schwächen? Funktioniert das Konzept? Würden wir diesen Weg noch einmal gehen?

 

Hat sich die Investiotion gelohnt? In unserem Fall ist die Antwort ein klares Ja. Durch die erzielten Einsparungen gegenüber der alten Heizung (Elektroheizkessel) hat die Solar Compleet inzwischen ihre Kosten wieder herein geholt. Entgegen anders lautenden Ansichten auf anderen Internet-Seiten bringt auch die Integration des thermischen Kollektors eine Verbesserung des Wirkungsgrads. Es wird oft gesagt, Photovoltaik sei die bessere Unterstützung für eine Wärmepumpe, doch wird dabei gerne vergessen, dass ein thermischer Kollektor, ja nach Qualität der verglichenen Systeme, einen 3-5 mal höheren Wirkungsgrad hat als eine PV-Anlage. Gerade bei Luft-Wasser-Wärmepumpen lässt sich damit durch Anhebung der Soletemperatur die Arbeitszahl deutlich verbessern. Dafür sind keine hohen Kollektortemperaturen notwendig. In der wärmeren Jahreshälfte übernimmt er zudem einen Großteil der Heizungs- und Warmwasserversorgung direkt.

Eine PV-Anlage als zusätzliche Komponente für den Betrieb des Kompressors ist sicher nicht verkehrt und daher werden auch wir in Kürze eine 9kWp-Anlage nachrüsten. Der thermische Kollektor bleibt erhalten.

 

 Nach längerer Betriebszeit werden nach und nach die Stärken und Schwächen des Systems sichtbar. Zu den positiven Seiten gehört, dass eine solche Anlage prinzipiell der zuverlässig und wartungsarm läuft, wenn sie einmal richtig eingestellt ist. Die Technik ist weniger kompliziert als sie klingt und seit langem ausgereift. Trotzdem, und trotz der steigenden Zahl installierter Wärmepumpen, ist es schwierig, kompetente Fachbetriebe für die Wartung und Reparatur zu finden. In unserem Fall kommt hinzu, dass eingentlich zwei Firmen beteiligt waren. Die Wärmepumpe und die grundsätzliche Regelung kommen von Danfoss, der Solarkollektor, der Speicher, die Einbindung und die Erweiterung der Regelungs-Software stammen von Sonnenkraft. Letztere hat das Geschäft mit modifizierten Wärmepumpen schon nach wenigen Jahren wieder aufgegeben. Somit gibt es keine Unterstützung oder Updates mehr. Das ist bedauerlich, da die SW nicht optimal auf dieses System abgestimmt ist. So lässt sich die Heizkurve nicht fein genug einstellen, die Zusatzheizung wird an sehr kalten Tagen zu spät zugeschaltet, dafür gelegentlich im Sommer unnötig aktiviert, der Regelalgorithmus ist mit der Dynamik des Systems oft überfordert. Eine Verbindung zu einer Raumtemperatur-Regelung ist nicht vorgesehen und so arbeitet die Heizkreispumpe auch dann noch, wenn kein Heizbedarf besteht. Leider sind die inneren Regelparameter fest programmiert und können nicht angepasst werden.
Während sich die Elektronik bisher als robust und zuverlässig erwiesen hat, zeigen sich ein einigen Komponenten Schwächen. Der Enteisungsfühler an der Außeneinheit ist eher eine Bastellösung und auch schon ausgefallen. Die Befestigungen der Temperaturfühler sind nicht für den Kontakt mit Kondenswasser geeignet und korrodieren bis zum Ausfall von Sensoren. Beim Betrieb mit Zusatzheizung gibt der Vorlauffühler etwas verfälschte Temperaturwerte aus und die Kabel der Sensoren am Pufferspeicher sind nicht für die dort auftretenden Temperaturen (bis zu knapp 100°C) geeignet.
Ein Vorteil dieser Anlage ist die kompakte Bauweise, ein Nachteil ist die kompakte Bauweise. Wie das? Die vormontierte Einheit spart viel Platz und erleichtert dem Installateur die Arbeit. Dafür sind einige Komponenten wie Pumpen, Mischer, Sensoren und der kompressor für Wartungs- oder Reparaturarbeiten zum Teil sehr schlecht zugänglich.

Ein genereller Nachteil der Luft-Wasser-WP-Systeme ist neben der Temperaturabhängigkeit, dass der Wärmetauscher der Außeneinheit bei Temperaturen in der Nähe des Gefrierpunkts vor allem bei erhöhter Luftfeuchtigkeit gerne vereist. Die Regelung erkennt das und sorgt dann für ein Abtauen, was natürlich zusätzlich Energie kostet. Danfoss gibt als niedrigste nutzbare Außentemperatur -20°C an, was praktisch aber utopisch ist. Sonnenkraft nennt -10°C als sinnvolle Untergrenze, was noch akzeptabel ist. Auch bei dieser Temperatur liefert die WP nicht mehr viel Wärme ab und die Zusatzheizung wird benötigt.

 

Die Idee, eine Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Hilfe von Solarthermie effizienter zu machen, funktioniert tatsächlich. Bei anderen Systemen z. B. mit Erdkollektor sollte es ebenfalls eine Steigerung der Arbeitszahl bewirken, vermutlich aber nicht so viel wie bei Luft-WP. Je nach Randbedingungen kann über das Jahr mit einer Steigerungs der AZ um 10% bis 30% gerechnet werden, die sich entsprechend im Stromverbrauch bemerkbar macht. Die Wirksamkeit ist klar zu sehen, wenn im Solekreis die Temperatur und am Wärmemengenzähler die momentane Leistung ansteigt. Studien (Agenda21 Lahr, Fraunhofer) bestätigen diese Feststellung. Bei den überwiegenden gemäßigten Temperaturen in unserem Land erzielt der Kollektor auch bei leichter Bewölkung schon einen zusätzlichen Ertrag.

 

Bleibt zum Schluss noch die Frage, ob wir uns noch einmal auf ein solches Abenteuer einlassen würden. Die Antwort ist eindeutig "Ja". Nach ein paar Anlaufproblemen funktioniert das System recht gut. Offenbar war es auch für den Hersteller noch Neuland, für den Installateur sowieso. Aber das Grundprinzip ist nicht so kompliziert und ein versierter, innovativer Heizungsbauer sollte die Installation hinbekommen. Leider sind solche schwer zu finden... Ich würde allerdings aus heutiger Sicht ein paar Dinge etwas anders machen. Ich würde die eigentliche Wärmepumpe und die zusätzlichen Komponenten trennen, soweit es der Platz zulässt, damit sie leichter zugänglich sind. Wenn es kein Komplettsystem aus einer Hand gibt, würde ich in Betracht ziehen, von Anfang an eine frei programmierbare Regelung einzusetzen, die flexibel an die Erfordernisse angepasst werden kann. Das dürfte die meisten Heizungsbauer überfordern, aber es gibt auch Dienstleister, die für solche Anlagen die grundlegenden Programme und Konfigurationen erstellen können.
Zusätzlich zum thermischen Kollektor würde ich noch Photovoltaik installieren (das wird in Kürze nachgeholt). Die Solarthermie mildert die Schwächen der Luft-Wasser-WP und die PV-Anlage treibt den Kompressor an. Gutes Wetter vorausgesetzt, dürfte das die optimale Kombination sein. Zusätzlich soll im Laufe des Sommers die serienmäßige Regelung durch eine frei programmierbare ersetzt werden, die die erkannten Schwachstellen der jetzigen Regelung vermeidet. Ich sehe in diesem System noch immer Potenzial für Verbesserungen.
Ob es sich von der wirtschaftlichen Seite her betrachtet um die beste Lösung handelt, habe ich noch nicht so genau nachgerechnet. Auf jeden Fall amortisiert es sich nach einiger Zeit (es ist eine langfristige Investition) und scheint mir aus ökologischer Sicht eine gute Lösung zu sein, wenn andere Möglichkeiten wie Tiefensonden oder Erdkollektoren nicht infrage kommen.