Die richtige Dimensionierung der Wärmepumpe – und warum sie auf keinen Fall zu groß sein darf

Die Wärmepumpe gilt als Schlüsseltechnologie der Wärmewende und ist heute die bevorzugte Lösung für energieeffizientes Heizen – sowohl im Neubau als auch in der Gebäudesanierung. Doch während sich die Technik immer weiter etabliert, wird ein zentrales Thema häufig unterschätzt: die korrekte Dimensionierung der Wärmepumpe.

Ein zu großes Gerät mag zunächst harmlos oder gar vorteilhaft erscheinen – schließlich möchte man „auf Nummer sicher gehen“. Tatsächlich führt eine Überdimensionierung jedoch zu massiven Nachteilen: höherem Energieverbrauch, unnötigen Kosten, Komforteinbußen und verkürzter Lebensdauer der Anlage.

In diesem Artikel beleuchten wir folgende Themen:

• Wie eine Wärmepumpe richtig ausgelegt wird

• Warum Überdimensionierung problematisch ist

• Was Takten bedeutet und warum es vermieden werden muss

• Wie sich die Anforderungen zwischen Neubau und Sanierung unterscheiden

• Welche Rolle Heizlast, Warmwasserbedarf und Pufferspeicher spielen

• Wie eine solide Planung aussieht, die auch zukünftige Anforderungen berücksichtigt

Grundprinzip: Leistung ≠ Effizienz

Wärmepumpen „funktionieren“ grundsätzlich auch dann, wenn sie zu groß gewählt wurden – doch sie tun es ineffizient. Anders als bei fossil befeuerten Kesseln bedeutet „mehr Leistung“ nicht automatisch mehr Komfort oder Energieeinsparung, sondern im Gegenteil:

Effizienz und Systemlebensdauer sinken mit jeder unnötig installierten Kilowattstunde Heizleistung.

Die Dimensionierung zielt deshalb nicht auf maximale, sondern auf bedarfsgerechte Leistung ab. Das erfordert präzise Planung – und ein Verständnis für das thermische Verhalten eines Gebäudes.

Technischer Hintergrund: Heizlast vs. Jahresarbeitszahl

Um die optimale Größe einer Wärmepumpe zu bestimmen, müssen zwei Begriffe klar unterschieden werden:

• Heizlast: Die maximale Wärmeleistung, die benötigt wird, um das Gebäude bei der tiefsten zu erwartenden Außentemperatur (z. B. –12 °C) auf Innentemperatur zu halten. Diese Größe wird nach DIN EN 12831 berechnet.

• Jahresarbeitszahl (JAZ): Der wichtigste Effizienzindikator. Gibt an, wie viel nutzbare Wärme die Wärmepumpe im Jahresverlauf pro eingesetzter Kilowattstunde Strom liefert.

Eine zu große Wärmepumpe senkt die JAZ, da sie häufiger taktet und weniger gleichmäßig läuft. Das bedeutet: höherer Stromverbrauch und schnellerer Verschleiß wichtiger Bauteile, sodass sich teure Reparaturen häufen werden.

Warum Überdimensionierung so problematisch ist

Takten – das unterschätzte Effizienzproblem

Das Takten beschreibt das häufige Ein- und Ausschalten der Wärmepumpe, insbesondere bei geringer Wärmeanforderung. Ein Verdichter benötigt nach dem Einschalten einige Minuten, bis er mit hoher Effizienz arbeitet. In überdimensionierten Systemen läuft er jedoch oft nur kurz – und startet dann erneut.

Dies wird an folgendem Rechenbeispiel deutlich:

• Ein Beispielhaus von 150m2 hat eine Heizlast von 8kW, d.h. bei -12 Grad Außentemperatur muss die Wärmepumpe eine Leistung von 8kW erbringen, um das Haus ausreichend zu erwärmen

• Eine Außentemperatur von -12 Grad wird allerdings nur in seltenen Fällen pro Jahr erreicht - an den meisten Wintertagen im Jahr beträgt die Temperatur zwischen 0 und 10 Grad

• das bedeutet, dass an diesen Tagen deutlich weniger als 8kW zur Verfügung stehen muss

• wenn nun die Wärmepumpe überdimensioniert wurde, also z.B. 8 oder sogar 10 oder 12 kW Leistung bringt, startet der Verdichter und hat nach nur wenigen Minuten den Heizbedarf des Hauses gedeckt

• er geht aus und nach 10-15min würde er wieder angehen, um das Haus wieder kurz nachzuheizen

Folgen des Takten:

• Verschleiß des Verdichters durch häufiges Anlaufen

  • Ein Verdichter ist auf ca. 80.000 Starts ausgelegt

  • bei 2-3 Starts pro Stunde würde er bereits nach 10 Jahren ausgetauscht werden müssen

  • ein gut ausgelegtes System erreicht Laufzeiten von höchsten einem Start pro Stunde, besser sind Laufzeiten von mehr als 3 Stunden - dann hält der Verdichter auch mindestens 20 Jahre

• Schlechterer COP (Coefficient of Performance) im Teillastbetrieb

  • ähnlich wie beim Auto führt häufiges An- und Ausgehen zu erhöhtem Verbrauch

  • der Unterschied wird beim Auto deutlich: eine Fahrt mit 50km durch Stadtverkehr zieht einen höheren Verbrauch nach sich als eine Fahrt mit 50km auf der Landstraße

• Lautstärkeprobleme bei Luft-Wärmepumpen, wenn sie häufig hochfahren, sind die Bauteile lauter als im effizienten Durchlaufen der Anlage auf konstanter Leistung.

Überhöhte Investitionskosten

Ein größeres Gerät verursacht nicht nur höhere Anschaffungskosten, sondern zieht auch zusätzliche Anforderungen mit sich:

• Größere Speicher- und Puffervolumina

• Höhere Anforderungen an die elektrische Absicherung

• Größere Hydraulikkomponenten (Pumpen, Ventile, Ausdehnungsgefäße)

Fazit: Die Zusatzkosten einer überdimensionierten Wärmepumpe stehen in keinem Verhältnis zum vermeintlichen Nutzen.

Förderprobleme durch fehlerhafte Auslegung

Im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) ist eine fachgerechte Planung verpflichtend. Das BAFA fordert einen Nachweis der Heizlastberechnung. Wird die Wärmepumpe deutlich größer dimensioniert als erforderlich, kann dies zu Rückfragen oder sogar Ablehnung des Förderantrags führen.

So wird die Wärmepumpe richtig dimensioniert

Schritt 1: Durchführung der Heizlastberechnung nach DIN EN 12831

Diese normgerechte Berechnung basiert auf:

• Gebäudestandort (Norm-Außentemperatur)

• Gebäudegeometrie und Hüllflächen (Wände, Fenster, Dach, Bodenplatte)

• Wärmedämmstandard (U-Werte)

• Luftwechselrate (Lüftung)

• Gewünschte Raumtemperaturen

Sie wird heute oft softwaregestützt durchgeführt und ist verpflichtend für die Förderfähigkeit.

Schritt 2: Auslegung nach Heizlast

Die Heizlast tritt nur an wenigen Tagen im Jahr in voller Höhe auf – in der Regel weniger als 2 % der Betriebsstunden. Es ist also nicht nötig, die Wärmepumpe genau auf die berechnete Heizlast zu dimensionieren. Dies würde wieder dazu führen, dass die Wärmepumpe in 98% der Zeit eigentlich zu groß ist, um das Haus zu erwärmen. Deshalb ist es üblich, die Wärmepumpe so zu dimensionieren, dass Sie bis zu einer gewissen Außentemperatur, meistens zwischen -5 und -7 Grad Celsius (für Berlin) den Wärmebedarfs komplett alleine decken kann. Für kältere Tage, die selten vorkommen, wird dann ein Heizstab zur komplementären Deckung des gesamten Heizbedarfs zugeschaltet. In Fachsprachen wird dieser Punkt “Bivalenzpunkt” genannt.

Ein weiterer Grund, warum die Auslegung auf die genaue Heizlast unnötig ist, ist weil die Heizlast bestimmte Energiegewinne nicht berücksichtigt. Folgende externe und interne Energiegewinne werden nicht berücksichtigt:

• abweichendes Lüftungsverhalten im Haushalt - wird weniger oft gelüftet als in der DIN standardmäßig vorgegeben, weicht der tatsächliche vom berechneten Heizbedarf ab und ist meistens geringer

• Personen im Haushalt geben ebenfalls Wärme ab - wenn man zu zwei im Wohnzimmer sitzt, geben Personen bis zu 200 Watt an Energie ab. Diese Energie ist in der Heizlastberechnung nicht berücksichtig. Elektrogeräte, wie Fernseher, Herd, oder PCs geben ebenfalls nicht zu unterschätzende Wärme ab

• Sonneneinstrahlung durchs Fenster ist ein hoher Energiegewinn, der nicht in der Heizlastberechnung berücksichtigt wird

Zusammenfassend bedeutet dies, dass die nach DIN berechnete Heizlast also in den meisten Fällen höher ist, als die, die man tatsächlich wirklich benötigt. Daher ist es sinnvoll, die Wärmepumpe etwas kleiner zu dimensionieren als die Heizlast berechnet hat. Die beste Auslegung ist die, bei der der Heizstab bei einer Außentemperatur zwischen -5 und -7 dazugeschaltet wird. So spart man Anschaffungskosten bei der Wärmepumpe, hat eine sehr effiziente Wärmepumpe, die wenig taktet und spart am meisten Energiekosten im Jahr ein.

Schritt 3: Abschätzung des Warmwasserbedarfs

Der Warmwasserbedarf sollte separat betrachtet werden. Eine größere Wärmepumpe ist dafür nicht zwingend nötig, wenn:

• ein geeigneter Warmwasserspeicher vorhanden ist

• ein Frischwassermodul verwendet wird

• Zapfspitzen gut gepuffert sind

Typischer Warmwasserbedarf (DIN 4708):

• 2-Personen-Haushalt: ~80 Liter/Tag

• 4-Personen-Haushalt: ~160 Liter/Tag

Dieser Bedarf entspricht einem Energiebedarf von ca. 2–3 kWh pro Tag – deutlich weniger als oft angenommen, sodass sich die Auslegung der Wärmepumpe in den meisten Fällen nicht durch die Warmwasseraufbereitung ändert.