Hochtemperatur-Wärmepumpe Ecodan für Heizkörper-Bestand

Die Dekarbonisierung des Wärmesektors in Deutschland steht vor einer handfesten ingenieurtechnischen Herausforderung: Rund 70 Prozent der Wohngebäude im Bestand sind mit konventionellen Radiatoren ausgestattet, die im Auslegungsfall auf Vorlauftemperaturen von 60 bis 70 °C angewiesen sind. Für viele Fachhandwerker und Planer stellte der Umstieg auf Luft-Wasser-Wärmepumpen lange Zeit ein hydraulisches und kältetechnisches Dilemma dar. Split-Systeme verlangen nach personeller Zertifizierung gemäß Chemikalien-Klimaschutzverordnung (Sachkundenachweis), während viele klassische Kältemittel bei Vorlauftemperaturen jenseits der 55 °C dramatisch an thermodynamischer Güte einbüßen. Mitsubishi Electric begegnet dieser Sanierungsrealität mit der erweiterten Monoblock-Baureihe Ecodan PUZ-WZ, die auf das natürliche Arbeitsmedium Propan (R290) setzt und Vorlauftemperaturen von bis zu 75 °C bereitstellt.

Thermodynamischer Hintergrund: Warum R290 bei hohen Senkentemperaturen punktet

Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe wird physikalisch durch den Carnot-Vergleichsprozess limitiert. Der theoretisch erreichbare Gütegrad (Carnot-COP) beschreibt das Verhältnis der Nutzwärmetemperatur zur Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Wärmesenke:

$$\text{COP}{\text{Carnot}} = \frac{T{\text{Senke}}}{T_{\text{Senke}} - T_{\text{Quelle}}}$$

wobei die Temperaturen in Kelvin einzusetzen sind. Liegt die Verdampfungstemperatur bei frostigen -10 °C (263,15 K) und die geforderte Vorlauftemperatur bei 65 °C (338,15 K), beträgt der ideale Carnot-Faktor rechnerisch 4,51. In der Praxis reduziert sich dieser Wert durch reale irreversible Prozesse wie Druckverluste im Plattenwärmetauscher, isentrope Verluste im Scroll-Verdichter und Drosselverluste im elektronischen Expansionsventil (EEV) auf einen realen COP von etwa 2,5 bis 2,8.

Hier erweist sich das Kältemittel R290 als thermodynamischer Glücksfall für die Sanierung. Mit einer kritischen Temperatur von 96,7 °C liegt Propan deutlich über der von R32 (78,1 °C). Nähert sich der Kältekreis bei hohen Verflüssigungstemperaturen dem kritischen Punkt, brechen Dichte und Enthalpiedifferenz bei R32 massiv ein, was zu überproportional hohen Heißgastemperaturen führt. Propan hingegen erlaubt eine subkritische Verflüssigung selbst bei 75 °C Vorlauftemperatur, ohne den Verdichter thermisch zu überlasten. Die Ecodan PUZ-WZ nutzt diese Stoffeigenschaften gezielt: Selbst bei einer Außentemperatur von -15 °C erreicht das Aggregat eine Vorlauftemperatur von bis zu 75 °C – ideale Voraussetzungen, um bestehende DIN-Glieder- oder Flachheizkörper ohne flächigen Austausch weiterzubetreiben.

Gegenüberstellung: Systemparameter im Sanierungsvergleich

Um die Auslegungskriterien für Heizungsbauer greifbar zu machen, lohnt ein direkter Vergleich gängiger Systemkonzepte für typische Zweifamilienhäuser mit rund 12 kW Normheizlast:

| Kriterium | Ecodan PUZ-WZ (R290 Monoblock) | Konventionelle Split-Wärmepumpe (R32) | Konventioneller Niedertemperatur-Kessel | | :--- | :--- | :--- | :--- | | Kältemittel / GWP | R290 (GWP = 0,02 nach AR6) | R32 (GWP = 675) | Kein Kältemittel (Fossil) | | Max. Vorlauf bei -15 °C | 75 °C | 55 °C bis max. 60 °C | 75 °C bis 80 °C | | Montageanforderung | Rein wasserseitig (kein Kälteschein) | Kältemittelleitung & Dichtheitsprüfung | Gas-/Öl-Konzession | | Saisonaler SCOP (35 °C / 55 °C) | ~ 4,7 / ~ 3,6 | ~ 4,4 / ~ 3,2 | Entfällt (Jahresnutzungsgrad ~ 0,90) | | Warmwasserbereitung | Bis 70 °C rein thermodynamisch | Meist max. 50–55 °C (Rest E-Stab) | Problemlos bis 65 °C |

Hydraulische Einbindung: Volumenstrom, Pufferkonzepte und Abtauenergie

In der Praxis scheitern viele Wärmepumpeninstallationen nicht am Kältekreis, sondern an der Gebäudehydraulik. Bei Heizkörpern führt das Schließen von Thermostatventilen zum Absinken des Volumenstroms. Unterschreitet dieser den minimalen Mindestvolumenstrom der Wärmepumpe, kommt es zu Hochdruckstörungen im Plattenwärmetauscher oder zu Problemen bei der zyklischen Kreisumkehr zur Verdampferabtauung.

Gemäß VDI 2035 (Anforderungen an das Heizungswasser zur Vermeidung von Steinbildung und Korrosion) sowie EN 14511 muss die hydraulische Auslegung zwingend sichergestellt sein. Mitsubishi Electric setzt bei der Ecodan-Linie in Kombination mit dem Hydrobox- oder Speicher-Hydraulikmodul vorzugsweise auf zwei Varianten:

1. Reihenspeicher im Rücklauf mit Überströmventil: Diese Schaltung stellt sicher, dass das Systemnetz ein ausreichendes Abtauvolumen bereitstellt (typischerweise mind. 10 bis 15 Liter pro Kilowatt Heizleistung), ohne die Vorlauftemperatur durch Mischverluste abzusenken. Für den Heizbetrieb bleibt der volle Inverter-Wirkungsgrad erhalten.
2. Trennpufferspeicher mit hydraulischer Weiche: Bei stark verzweigten Bestandsnetzen mit unklaren Rohrquerschnitten und hohen Druckverlusten entkoppelt ein Vier-Rohr-Trennpufferspeicher den Erzeuger- vom Verbraucherkreis. Hier ist eine präzise Anpassung der sekundären Hocheffizienzpumpe unabdingbar, um ein thermisches Kurzschließen des Speichers zu verhindern.

Beispielrechnung: Notwendiger Mindestvolumenstrom im Heizkörperkreis

Betrachten wir eine Wohneinheit mit 10 kW Heizlast bei Auslegungstemperatur (-12 °C). Während alte Kesselanlagen mit einer Spreizung ($\Delta T$) von 20 Kelvin (75/55 °C) arbeiteten, erfordert der effiziente Wärmepumpenbetrieb eine engere Spreizung von maximal 7 bis 10 Kelvin. Der geforderte Massenstrom $\dot{m}$ errechnet sich aus der Wärmekapazität des Wassers ($c = 1,163,\text{Wh}/(\text{kg}\cdot\text{K})$):

$$\dot{V} = \frac{\dot{Q}}{c \cdot \Delta T \cdot \rho} = \frac{10.000,\text{W}}{1,163,\frac{\text{Wh}}{\text{kg}\cdot\text{K}} \cdot 8,\text{K}} \approx 1.075,\text{l/h} \approx 1,08,\text{m}^3/\text{h}$$

Halbiert sich die Spreizung von 16 K auf 8 K, verdoppelt sich der erforderliche Volumenstrom nahezu. Bestehende Rohrleitungsnetze müssen daher vorab rechnerisch auf Druckverluste geprüft werden, um Fließgeräusche und Pumpenstrombedarf im Rahmen der Grenzwerte zu halten.

Warmwasserbereitung und Legionellenprophylaxe

Ein wesentlicher Schwachpunkt früherer Sanierungskonzepte war die Bereitstellung von Trinkwarmwasser. Gemäß DVGW-Arbeitsblatt W 551 müssen Warmwasserspeicher in Mehrfamilienhäusern zentral auf mindestens 60 °C erwärmt werden. Während traditionelle Wärmepumpen hierfür unwirtschaftliche Heizstäbe zuschalten mussten, bewältigt die PUZ-WZ-Serie die Warmwasserbereitung bis zu 70 °C im reinen Kältekreisbetrieb. In Verbindung mit den Ecodan-Kompaktspeichern mit integriertem Glattrohrwärmetauscher oder externen Frischwasserstationen wird das Speichervolumen schnell und legionellensicher nachgeladen.

Förderlandschaft und politische Rahmenbedingungen 2026

Im Kontext des novellierten Gebäudeenergiegesetzes (GEG) und der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) nimmt die Wahl des Kältemittels eine zentrale finanzielle Rolle ein. Die PUZ-WZ profitiert doppelt:

• Grundförderung und Klimageschwindigkeits-Bonus: Bis zu 70 Prozent Gesamtfördersatz für selbstnutzende Wohneigentümer bei frühzeitigem Austausch fossiler Systeme.
• Effizienz-Bonus für natürliche Kältemittel: Da Propan (R290) einen Global Warming Potential von nahezu null aufweist, greift der zusätzliche 5-Prozent-Bonus der BEG. Geräte mit fluorierten Treibhausgasen (F-Gasen) bleiben zwar förderfähig, verfehlen jedoch diesen Zusatzanreiz und sehen sich im Zuge der europäischen F-Gase-Verordnung absehbar strengeren Quotenregelungen gegenüber.

Für Fachpartner, Planer und private Bauherren, die ihr Modernisierungsvorhaben exakt auf die Gebäudegegebenheiten abstimmen wollen, bietet Klimacorner.de umfassende technische Beratung, herstellerübergreifende Systemvergleiche sowie die passenden Systemkomponenten für moderne Wärmepumpen- und Klimatechnik.

Praxis-Fazit für das Fachhandwerk

Die Zeiten, in denen eine Wärmepumpennachrüstung zwingend eine Fußbodenheizung voraussetzte, sind endgültig vorbei. Mit der Ecodan PUZ-WZ hat Mitsubishi Electric eine technische Brücke geschlagen: Die Kombination aus R290-Thermodynamik, geschlossenem Monoblock-Kältekreis und 75 °C Vorlauftemperatur erlaubt eine wirtschaftliche Modernisierung im Heizungsbestand, reduziert Montagebarrieren und erfüllt alle künftigen Vorgaben der europäischen F-Gase-Regularien.