Daikin Wärmepumpen im Wohnungsbestand: Hydraulische Einbindung, Vorlauftemperaturen und R32-Betrieb

Dekarbonisierung im Wohnbestand: Herausforderungen an Systemtemperaturen und Hydraulik

Die Umrüstung bestehender Heizungsanlagen in Ein- und Mehrfamilienhäusern auf erneuerbare Wärmequellen zählt zu den zentralen Aufgaben des Gebäudeenergiegesetzes (GEG). Während im Neubau Flächenheizungen mit Auslegungstemperaturen von 35 °C / 28 °C (Vorlauf/Rücklauf) den Einsatz von Luft-Wasser-Wärmepumpen thermodynamisch begünstigen, stellen ältere Bestandsgebäude mit klassischen Radiatorenheizkreisen deutlich komplexere Anforderungen an die Anlagentechnik. Oftmals verlangen Bestandsradiatoren bei der Norm-Außentemperatur Vorlauftemperaturen von 55 °C bis 65 °C oder punktuell sogar 70 °C.

Hersteller wie DAIKIN begegnen diesem Anforderungsprofil mit speziell konzipierten Systemen wie der Daikin Altherma 3 H MT und Altherma 3 H HT sowie den Entwicklungen der Altherma-Plattform. Entscheidend für einen dauerhaft wirtschaftlichen und störungsfreien Betrieb ist jedoch das ingenieurmäßige Zusammenspiel aus thermodynamischem Kältekreisprozess, angepasster Hydraulik, hydraulischem Abgleich nach Verfahren B und normgerechter Trinkwarmwasserbereitung nach DIN 1988-200 bzw. DVGW W 551.

Thermodynamische Grundlagen: Carnot-Gütegrad und Verdichterbetrieb bei hohem Hub

Der theoretische Grenz-Wirkungsgrad jeder Wärmepumpe wird über den Carnot-Gütegrad beschrieben: $$\eta_C = \frac{T_{Warm}}{T_{Warm} - T_{Kalt}}$$ (Temperaturen in Kelvin).

Steigt die geforderte Vorlauftemperatur $T_{Warm}$ an oder sinkt die Außenlufttemperatur $T_{Kalt}$, vergrößert sich der thermodynamische Temperaturhub $\Delta T$. Infolgedessen sinkt der Carnot-Koeffizient und damit auch die reale Leistungszahl (Coefficient of Performance, COP nach EN 14511): $$\text{COP} = \frac{\dot{Q}{Heiz}}{P{el}}$$

Um Vorlauftemperaturen von bis zu 65 °C oder 70 °C rein thermodynamisch – also ohne zuschaltenden elektrischen Heizstab – bereitstellen zu können, setzt Daikin auf speziell abgestimmte Scroll-Verdichter mit Inverter-Technologie und Kältemitteleinspritzung (Dampfeinspritzung bzw. Economizer-Schaltung). Durch das Einblasen von Zwischendampf in den Verdichtungsprozess wird die Heißgastemperatur effektiv limitiert, während gleichzeitig der Massenstrom durch den Verflüssiger (Plattenwärmetauscher) steigt. Dies verhindert eine thermische Überlastung des Kältemaschinenöls und sichert auch bei extremen Außentemperaturen von -15 °C oder -20 °C hohe Heizleistungen.

Kältemittel R32 im Hydrosplit- und Monoblock-Aufbau

Das Sicherheitskältemittel R32 (Difluormethan, Sicherheitsgruppe A2L nach DIN EN 378) besitzt im Vergleich zu älteren Kältemitteln wie R410A ein um rund 67 % reduziertes Treibhauspotenzial (Global Warming Potential, GWP 675) und zeichnet sich durch vorteilhafte thermodynamische Stoffeigenschaften aus:

• Höhere volumetrische Kälteleistung, was kompaktere Rohrdurchmesser und geringere Füllmengen ermöglicht.
• Hervorragende Wärmeübergangskoeffizienten in Verdampfer und Verflüssiger.
• Hohe Energieeffizienz sowohl im Teillast- als auch im Volllastbereich (hoher SCOP nach EN 14825).

In vielen Daikin-Systemen wird das Kältemittel im geschlossenen Außengerät geführt. Über das Hydrosplit- bzw. Monoblock-Prinzip erfolgt der Wärmetausch direkt in der Außeneinheit. Zwischen Außengerät und Inneneinheit zirkuliert ausschließlich Heizungswasser mit Frostschutzausrüstung oder mechanischen Frostschutzventilen. Dies vereinfacht die Montage im SHK-Handwerk erheblich, da heizungsseitig keine kältetechnischen Verbindungen hergestellt werden müssen.

Hydraulische Einbindungskonzepte für Mehr- und Einfamilienhäuser

Ein häufiger Planungsfehler bei der Nachrüstung von Wärmepumpen im Bestand ist die Vernachlässigung des Mindestvolumenstroms und der Abtauenergie. Luft-Wasser-Wärmepumpen müssen im Winterbetrieb in regelmäßigen Zyklen bereifte Verdampferlamellen durch Kreislaufumkehr abtauen. Hierfür wird dem Heizkreis kurzzeitig Wärme entzogen.

Reihenpuffer mit Überströmventil versus Trennpuffer

Für Einfamilienhäuser empfiehlt sich zur Maximierung der Jahresarbeitszahl (JAZ nach VDI 4650) eine Reihenschaltung des Pufferspeichers im Rücklauf:

• Rücklauf-Reihenpuffer: Er vergrößert das wirksame Anlagenvolumen, stellt die erforderliche Abtauenergie bereit und vermeidet gleichzeitig die thermodynamischen Exergieverluste eines klassischen parallel geschalteten Trennpuffers. Ein druckloses, differenzdruckloses Überströmventil am Ende des Leitungsnetzes garantiert den Mindestvolumenstrom, falls Raumthermostate der Radiatoren schließen.
• Hydraulische Weiche / Parallelpuffer: Bei größeren Mehrfamilienhäusern mit mehreren ungemischten und gemischten Heizkreisen (z. B. Kombination aus statischen Heizkörpern und Fußbodenheizung) ist eine hydraulische Entkopplung zwingend. Hier ist jedoch auf eine exakte Abstimmung der Primärkreispumpe (Wärmepumpe) und der Sekundärkreispumpen zu achten, um eine schädliche Rücklaufanhebung im Speicher zu verhindern.

Systemvergleich: Hydraulische Konstellationen bei Daikin Altherma

| Kenngröße / Parameter | Altherma 3 H MT (R32) | Altherma 3 H HT (R32) | Altherma 4 (R290) | | :--- | :--- | :--- | :--- | | Max. Vorlauftemperatur (ohne Heizstab) | bis zu 65 °C | bis zu 70 °C | bis zu 75 °C | | Kältemittel / GWP | R32 (GWP 675) | R32 (GWP 675) | R290 (GWP 3) | | Typisches Einsatzfeld | Mittlere Bestandsbauten, NT-Radiatoren | Schwer sanierbare Altbauten, Gussradiatoren | Sanierung mit Hochtemperaturanforderung | | Schallleistungspegel Tag (nom.) | ca. 49–53 dB(A) | ca. 54–56 dB(A) | ca. 52–55 dB(A) | | Hydraulik-Empfehlung | Rücklauf-Reihenpuffer | Puffer je nach Netzvolumen | Trenn- oder Reihenpuffer mit Schutzbereich |

Warmwasserbereitung: Legionellenprävention und Schichtspeichertechnik

Die Warmwasserbereitung stellt im Bestandsbau eine thermodynamische Schlüsselstelle dar. Nach DVGW Arbeitsblatt W 551 müssen zentrale Trinkwassererwärmungsanlagen in Mehrfamilienhäusern dauerhaft am Austritt auf mindestens 60 °C gehalten werden, während die Zirkulationsrücklauftemperatur 55 °C nicht unterschreiten darf.

Daikin bietet hierfür integrierte Lösungen an, wie die Innengeräte mit Edelstahl-Trinkwasserspeicher oder das ECH2O-Speichersystem. Das ECH2O-Prinzip arbeitet nach dem hygienischen Durchlaufprinzip: Das Speicherwasser dient lediglich als druckloser Wärmespeicher, während das Trinkwasser erst im Moment des Zapfens durch einen integrierten Edelstahl-Wellrohrwärmetauscher fließt. Dies eliminiert Stagnationsrisiken und reduziert den Bedarf an energieintensiven thermischen Desinfektionsprogrammen.

Beispielrechnung: Deckung des Wärmebedarfs und JAZ-Abschätzung

Gegeben sei ein teilsaniertes Einfamilienhaus (Baujahr 1985) mit folgenden Kennwerten:

• Norm-Heizlast nach DIN EN 12831: $\dot{Q}_N = 11{,}2,\text{kW}$ bei $-12,^\circ\text{C}$
• Auslegungstemperatur Heizkörper: $55,^\circ\text{C} / 45,^\circ\text{C}$ bei Normaußentemperatur
• Jahreswärmebedarf Heizen: $Q_H = 22.000,\text{kWh/a}$
• Trinkwarmwasserbedarf: $Q_{TWW} = 3.500,\text{kWh/a}$ (Speichertemperatur $52,^\circ\text{C}$)

Berechnung des erforderlichen Heizungsvolumenstroms im Nennbetrieb: $$\dot{V} = \frac{\dot{Q}_N}{c_w \cdot \rho \cdot \Delta T} = \frac{11{,}2,\text{kW}}{1{,}163,\frac{\text{kWh}}{\text{m}^3\text{K}} \cdot 10,\text{K}} \approx 0{,}963,\text{m}^3\text{/h} \approx 16{,}05,\text{l/min}$$

Bei einer Daikin Altherma 3 H MT mit Inverterregelung wird dieser Volumenstrom durch die modulierende Hocheffizienzpumpe sichergestellt. Unter Berücksichtigung der Heizgrenztemperatur von 15 °C und der VDI 4650 ergibt sich:

• Gewichtete mittlere Vorlauftemperatur im Heizbetrieb: ca. $42,^\circ\text{C}$
• Erzielbare Jahresarbeitszahl Heizen ($\text{JAZ}_H$): ca. $4{,}15$
• Erzielbare Jahresarbeitszahl Warmwasser ($\text{JAZ}_{TWW}$): ca. $2{,}85$
• Gesamt-JAZ ($\text{JAZ}{ges}$): $$\text{JAZ}{ges} = \frac{22.000 + 3.500}{\frac{22.000}{4{,}15} + \frac{3.500}{2{,}85}} = \frac{25.500}{5.301 + 1.228} \approx 3{,}90$$

Der jährliche Strombedarf für den reinen Verdichterbetrieb beziffert sich demnach auf rund $6.529,\text{kWh}$. Gegenüber einer veralteten Niedertemperatur-Ölheizung (ca. $2.700,\text{l}$ Heizölbedarf) führt dies zu einer massiven Betriebskostensenkung und CO2-Reduktion.

Förderrechtliche und gesetzliche Rahmenbedingungen 2026

Im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) über die KfW (Zuschussprogramm 458) können Hauseigentümer bei der Modernisierung ihrer Heizung erhebliche Investitionszuschüsse in Anspruch nehmen. Die Basisförderung von 30 % lässt sich durch den Geschwindigkeitsbonus (20 %) sowie einkommensabhängige Boni auf bis zu 70 % der förderfähigen Höchstkosten aufstocken.

Fachhandwerker und Planer müssen dabei die geltenden Kältemittel- und Effizienzkriterien beachten:

1. Prüfnachweise: Die Geräte müssen nach EN 14511 und EN 14825 zertifiziert sein und die geforderten jahreszeitbedingten Raumheizungs-Energieeffizienzwerte ($E_s$) einhalten.
2. Kältemittelanforderungen: R32-Systeme von Daikin sind als hocheffiziente Anlagen vollumfänglich förderfähig. Hinsichtlich zukünftiger F-Gase-Regularien und Förderstufen empfiehlt sich bei langfristigen Projekten stets der Abgleich mit den aktuellen BEG-Merkblättern und Kältemittel-Grenzwerten.
3. Hydraulischer Abgleich: Fördervoraussetzung ist ausnahmslos die Bestätigung eines hydraulischen Abgleichs nach Verfahren B (raumweise Heizlastberechnung nach DIN EN 12831).

Fazit und Praxishinweise für Fachhandwerker

Die Modernisierung von Ein- und Mehrfamilienhäusern mit Daikin Wärmepumpensystemen ist im Gebäudebestand technisch ausgereift. Durch Vorlauftemperaturen von bis zu 65 °C bzw. 70 °C lassen sich viele Liegenschaften ohne sofortigen Komplettaustausch aller Heizkörper dekarbonisieren. Der Schlüssel zum Erfolg liegt jedoch in einer soliden Vorplanung: Eine exakte Heizlastberechnung, das Vermeiden von Überdimensionierungen durch Inverter-Modulation sowie eine strömungsgünstige hydraulische Entkopplung sichern exzellente Jahresarbeitszahlen.

Für Fachbetriebe, Planer und Sanierer bietet das Team von Klimacorner.de umfassende fachliche Unterstützung bei der Auslegung, Produktauswahl und Bereitstellung modernster Daikin Wärmepumpen- und Klimatechnikkomponenten inklusive technischer Beratung für Wohngebäude.

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