Der Bivalenzpunkt bezeichnet die Temperatur, ab der die Leistung einer Wärmepumpe allein nicht mehr ausreicht, um den Haushalt auf Wohlfühltemperatur zu bringen. Die Bivalenztemperatur legt also fest, ob oder ab wann eine zusätzliche Wärmequelle benötigt wird. Denn in einem hochgedämmten Neubau kann es auch sein, dass der Bivalenzpunkt unterhalb der niedrigsten vorkommenden Außentemperaturen liegt und somit nie erreicht wird. Dann kann die Wärmepumpe die Heizung alleine übernehmen.
Wir stellen also fest: Es ist wichtig zu wissen, wann die Bivalenztemperatur von Wärmepumpen erreicht ist, um das Heizsystem bestmöglich zu planen und die Komponenten aufeinander abzustimmen. Denn genau hier entscheidet sich, wie gut die Zusammenarbeit zwischen einer Wärmepumpe und einem ergänzenden Heizsystem funktioniert – sei es ein Gas- oder Ölkessel, eine elektrische Zusatzheizung oder ein anderer Wärmeerzeuger. Warum dieser Punkt nicht nur für die Technik entscheidend ist, sondern auch für die Energieeffizienz und die Betriebskosten, zeigt ein genauerer Blick auf seine Rolle im Heizbetrieb. Sehen wir uns das einmal genauer an.
Was ist der Bivalenzpunkt einer Wärmepumpe?
Der Bivalenzpunkt einer Wärmepumpe bezeichnet die Außentemperatur, bei der die von der Wärmepumpe allein bereitgestellte Heizleistung exakt der Gebäudeheizlast entspricht. Das bedeutet: Der Bivalenzpunkt ist die Außentemperatur, bei der eine Wärmepumpe noch genug Wärme liefern kann, um ein Haus vollständig zu beheizen. Fällt die Temperatur weiter ab, reicht die Leistung der Wärmepumpe nicht mehr aus, um den Wärmebedarf zu decken. Die Wärmepumpe braucht also zusätzliche Unterstützung, zum Beispiel von einer Gasheizung, einem Ölkessel oder einem elektrischen Heizstab.
Wofür ist der Bivalenzpunkt bei Wärmepumpen wichtig?
Der Bivalenzpunkt ist also ein wichtiger Wert bei der Planung von Heizsystemen, weil er zeigt, ab wann zusätzlich geheizt werden muss. Damit ist er ein elementares Planungskriterium, das sich aus drei Größen zusammensetzt: dem thermischen Bedarf des Gebäudes (abhängig von Dämmstandard, Fensterqualität und Lüftungsverhalten), der Auslegung der Wärmepumpe und dem gewünschten Temperaturniveau. Wie hoch dieser Punkt liegt, hängt von mehreren Faktoren ab: Wie gut das Gebäude gedämmt ist, wie groß die Wärmepumpe ausgelegt wurde und wie warm das Heizsystem arbeiten muss. In gut gedämmten Neubauten mit Fußbodenheizung liegt der Bivalenzpunkt oft so tief, dass er in der Praxis kaum erreicht wird – die Wärmepumpe kann dann das ganze Jahr über allein heizen. In älteren oder weniger gut gedämmten Gebäuden hingegen braucht es an besonders kalten Tagen meist zusätzliche Unterstützung. Der Bivalenzpunkt hilft also dabei, das Zusammenspiel zwischen Wärmepumpe und weiterer Heizung sinnvoll zu planen – für möglichst effizienten und kostengünstigen Betrieb.
Wieso ist der Bivalenzpunkt einer Luftwärmepumpe besonders wichtig für die Planung der Heizung?
Die einfache Antwort: Weil die Temperaturen der Luft stark schwanken und die Effizienz der Luft-Wasser-Wärmepumpen stark beeinflusst. Denn sie nutzen natürlich die Außenluft als Wärmequelle. Während die Temperaturen draußen also sinken, nimmt auch der Wirkungsgrad der Wärmepumpe ab, je kälter es draußen ist. Gleichzeitig steigt bei niedrigen Temperaturen natürlich auch die Heizlast im Gebäude – schließlich hätten wir es im Winter gern schön warm und kuschelig im Haus. Das bedeutet: Gerade dann, wenn besonders viel Wärme gebraucht wird, kann die Luft-Wasser-Wärmepumpe weniger leisten. Und genau dann kommt der Bivalenzpunkt der Wärmepumpen ins Spiel.
Bei Erd- und Wasser-Wärmepumpen verhält sich das ein bisschen anders: Denn im Gegensatz zur Luftwärmepumpe arbeiten Sole-Wasser-Wärmepumpen mit Erdwärme oder Wasser-Wasser-Wärmepumpen mit Grundwasser – und dadurch mit relativ konstanten Temperaturen im Erdreich oder Grundwasser. Diese sind weniger abhängig von der Außentemperatur. Sie liefern auch an sehr kalten Tagen noch zuverlässig ihre Heizleistung, weshalb sie häufig eine niedrigere Bivalenztemperatur haben.
Was ist ein guter Bivalenzpunkt?
Ein optimaler Bivalenzpunkt liegt dann vor, wenn Heizleistung und Wirtschaftlichkeit in einem perfekten Verhältnis zueinander stehen. Dabei gilt: Je tiefer der Bivalenzpunkt ist, desto mehr Heizleistung übernimmt die Wärmepumpe selbst. Das ist nicht nur gut für die Umwelt, schließlich setzt das System auf erneuerbare Energie. Andererseits senkt das auch die Kosten im Betrieb. Ist die Wärmepumpe allerdings zu groß dimensioniert, schlagen die Anschaffungskosten zu stark zu Buche. Ist sie zu klein, muss eine starke Zusatzheizung viel zusteuern.
Wann ist die perfekte Bivalenztemperatur erreicht?
Um den perfekten Bivalenzpunkt zu bestimmen, sehen wir uns vor allem zwei Werte an: die Heizlast und die Leistung der Wärmepumpe.
Heizlast des Haushalts
Wie viel Wärme braucht ein Haus bei verschiedenen Außentemperaturen? Die Antwort darauf nennt man Heizlast. Je kälter es draußen ist, desto mehr Wärme wird gebraucht.
Leistung der Wärmepumpe
Wie viel Wärme kann die betreffende Wärmepumpe bei verschiedenen Temperaturen liefern? Denn: Mit der Außentemperatur sinkt auch die Heizleistung von Wärmepumpen.
Stellen wir uns jetzt beide Werte als Linien in einem Diagramm vor, treffen sie sich, wenn die Bivalenztemperatur erreicht ist. Denn die eine Linie steigt (Wärmebedarf), die andere fällt (Leistung der Wärmepumpe). So lassen sich die Bivalenzpunkte ganz einfach ablesen.
Wie hängen Bivalenzpunkte und Betrieb zusammen?
Der Bivalenzpunkt beeinflusst den Betrieb einer Wärmepumpe maßgeblich. Er definiert, wie oft und wann die Wärmepumpe allein arbeitet und wann sie Unterstützung braucht. Sehen wir uns einmal an, wie der Bivalenzpunkt optimal auf den Betrieb der Wärmepumpe abgestimmt ist:
Betrieb oberhalb des Bivalenzpunkts:
Hier arbeitet die Wärmepumpe ganz allein. In diesem Bereich ist sie am effizientesten und versorgt das Gebäude vollständig mit Wärme. Je tiefer der Bivalenzpunkt liegt, desto länger heizt die Wärmepumpe im Jahr ohne Unterstützung. Das bedeutet für Sie: Sie sparen Heizkosten und Emissionen.
Betrieb unterhalb des Bivalenzpunkts:
Jetzt springt die Zusatzheizung ein. Das kann zum Beispiel ein Gasbrenner oder ein elektrischer Heizstab sein. Diese Systeme sind meist teurer im Betrieb, aber notwendig, wenn die Wärmepumpe bei extremer Kälte nicht mehr genug leistet.
Betriebsstrategie abhängig vom Bivalenzpunkt
Wie der Bivalenzpunkt gewählt wird, hat also großen Einfluss darauf, wie die Wärmepumpe im Betrieb funktioniert und wie effizient sie ist. Liegt der Punkt unterhalb der tiefsten Außentemperatur am Standort, spricht man von einem sogenannten monovalenten Betrieb. Die Wärmepumpe ist dann so leistungsstark ausgelegt, dass sie das ganze Jahr über allein für Wärme sorgt. Wird der Bivalenzpunkt hingegen höher angesetzt, etwa bei 0 °C, spricht man vom bivalenten Betrieb. In diesem Fall reicht die Leistung der Wärmepumpe bei sehr kalten Temperaturen nicht mehr aus. Eine bivalente Wärmepumpe kann dabei auf zwei verschiedene Arten eingebunden sein. Sehen wir uns das einmal in der Übersicht an.
#1: Monovalenter Betrieb: Der Bivalenzpunkt liegt unterhalb der kältesten Außentemperatur
Die Wärmepumpe arbeitet das ganze Jahr allein. Es gibt kein zusätzliches Heizsystem.
#2: Bivalenter Betrieb: Der Bivalenzpunkt liegt über der kältesten Außentemperatur
Die Wärmepumpe wird von einem zusätzlichen Heizsystem unterstützt, sobald es kälter wird.
Der Bivalenzpunkt ist also eine wichtige Kennzahl im Heizsystem. Er entscheidet, ob und ab wann ein zweiter Wärmeerzeuger gebraucht wird. Davon hängen dann Faktoren wie Energieverbrauch, Kosten und Umweltbilanz der gesamten Anlage ab. Ein klug gewählter Bivalenzpunkt sorgt also für einen wirtschaftlich und technisch optimalen Betrieb.
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