Bivalenzpunkt der Wärmepumpe: Einfach erklärt

Bivalenzpunkt einer Wärmepumpe: Was ist das?

Der Bivalenzpunkt beschreibt den Außentemperaturpunkt, an dem die Wärmepumpe die Heizlast des Gebäudes noch allein deckt. Diesen Punkt nennt man auch Bivalenztemperatur. In der Regel liegt der Bivalenzpunkt einer Luft-Wasser-Wärmepumpe zwischen -2 und -8 °C. Das bedeutet: Sinkt die Außentemperatur unter den Bivalenzpunkt, muss eine Zusatzheizung hinzugeschaltet werden – bei Luft-Wasser-Wärmepumpen ist dies häufig ein integrierter elektrischer Heizstab.

Diese Betriebsart ist wichtig, damit die Wärmepumpe so effizient wie möglich heizen kann. An mehr als 90 % der Tage im Jahr liegt die Außentemperatur über dem Bivalenzpunkt und die Wärmepumpe heizt sehr effizient. An den wenigen Tagen, an denen die Außentemperatur unter den Bivalenzpunkt fällt, springt der Heizstab unterstützend an. Das ist wirtschaftlicher, als an den meisten Tagen im Jahr eine überdimensionierte Wärmepumpe einzusetzen. Denn das spart nicht nur Heizkosten, sondern verlängert auch die Lebensdauer der Wärmepumpe.

Der Bivalenzpunkt anhand der Betriebsweisen der Wärmepumpe

Es gibt verschiedene Betriebsweisen einer Wärmepumpe, wodurch sich unterschiedliche Bivalenzpunkte ergeben:

• Monovalenter Betrieb: In dieser Betriebsweise kann die Heizleistung der Wärmepumpe den Wärmebedarf des Gebäudes vollständig decken, ohne dass ein zusätzlicher Wärmeerzeuger erforderlich ist. Dabei wird kein Bivalenzpunkt verwendet. Diese Betriebsweise eignet sich für Neubauten, die einen sehr niedrigen Wärmebedarf aufweisen.
• Bivalent monoenergetischer Betrieb: Hier arbeitet die Wärmepumpe zusammen mit einem weiteren strombasierten Wärmeerzeuger, wie einem elektrischen Heizstab. Diese Zusatzheizung unterstützt die Wärmepumpe an sehr kalten Tagen. Bei einer Wärmepumpe mit Heizstab liegt, wie bereits erwähnt, der Bivalenzpunkt zwischen -2 und -8 °C.
• Bivalente Betriebsweise (Hybridheizung): In dieser Betriebsweise kommen zwei Heizsysteme zum Einsatz – meist eine fossile Heizung mit Öl oder Gas und eine Wärmepumpe. Im bivalent parallelen Betrieb unterstützt eine Öl- oder Gasheizung die Wärmepumpe ab einer bestimmten Außentemperatur. Im bivalent alternativen Betrieb wird die Wärmepumpe ab einer bestimmten Außentemperatur komplett abgeschaltet und durch die fossile Heizung ersetzt. In diesem Fall kann der Bivalenzpunkt zwischen -2 und -4 °C liegen. Dieser Betrieb kommt häufig zum Einsatz, wenn bereits ein fossiles System vorhanden ist und durch eine Wärmepumpe ergänzt wird.

Bivalenzpunkt einer Wärmepumpe: Auswirkungen auf den Betrieb und die Effizienz

Liegt die Temperatur über dem Bivalenzpunkt, arbeitet die Wärmepumpe mit einem hohen Wirkungsgrad, der bei 300 bis 500 % liegt. Das bedeutet, die Wärmepumpe stellt bei Zufuhr von 1 kWh elektrischer Energie 3 bis 5 kWh Heizenergie bereit. Sinkt die Außentemperatur unter den Bivalenzpunkt, sinkt auch der Wirkungsgrad immer weiter. Würde man die Wärmepumpe nun so dimensionieren, dass auch an Tagen mit Temperaturen unter dem Bivalenzpunkt die Heizlast des Gebäudes gedeckt werden kann, wäre die Leistungsgröße für das restliche Jahr zu hoch angesetzt. Das heißt, die Wärmepumpe würde in einem Großteil des Jahres ins Takten geraten und unwirtschaftlich arbeiten.

Kurz erklärt: Takten bedeutet, dass sich die Wärmepumpe in sehr geringen Intervallen an- und wieder ausschaltet, da sie zu schnell den Wärmebedarf decken kann. Wärmepumpen sind jedoch am effizientesten, wenn sie so lange wie möglich am Stück laufen und sich selten aus- und wieder anschalten müssen. Diese kurzen Betriebsintervalle, also das häufige Takten, erhöhen nicht nur die Stromkosten, sondern auch den Verschleiß der Wärmepumpe.

Betrachtet man also das gesamte Jahr, liegt die Außentemperatur an sehr wenigen Tagen unter dem Bivalenzpunkt. Das bedeutet, dass der Heizstab nur selten zum Einsatz kommen muss. Durchschnittlich macht der Betrieb des Heizstabs weniger als fünf Prozent des gesamten Heizbetriebs aus. Daher ist es wirtschaftlicher, die Wärmepumpe so zu dimensionieren, dass sie im Rest des Jahres optimal und mit hohen Effizienzwerten heizen kann. In der Praxis bedeutet das, die Leistung und Größe einer Wärmepumpe fallen oft niedriger aus als die maximale Heizlast des Gebäudes. Denn die restliche Heizlast übernimmt – wenn nötig – der Heizstab.

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