Raumklimageräte für die Heizung

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Installation eines Splitgerätes und
DIY-Anleitung Splitgeräte zur Heizungsunterstützung
DIY-Studie Ergänzungsheizung mit dem Splitgerät als Do-it-yourself-Maßnahme
Erfahrungsbericht, wie sich das Heizen mit dem Klimagerät in der Energiekrise 2022 bewährt (mit Fortsetzungen): Besonders sparsam heizen.

Eine verwegene Idee? Keinesfalls, das ist längst getestet, und es funktioniert! Raumklimageräte mit Außeneinheit²¹⁾ (oft einfach „Splitgeräte“ oder „Klima-Splitgeräte“ genannt) moderner Bauart sind

• lange nicht mehr so laut, wie sie früher einmal waren,
  
  * in den letzten 10 Jahren ganz erheblich effizienter geworden, u.a. wegen einer „Inverter“ genannten Technik, die Drehzahlanpassungen bei den Kompressoren der Außenteile erlauben
  
  * meist auch mit einer Heizfunktion ausgestattet, mit der sie Räume erheblich effizienter heizen als ein elektrischer Konvektor (Heizlüfter) oder Radiator [Williamson 2015].
  Diese Geräte werden vor allem für die Märkte in Klimaregionen mit Kühlbedarf (fast ganz Asien, Amerika aber auch Südeuropa) in sehr großen Stückzahlen gebaut; da es viele Wettbewerber an diesem heiß umkämpften Markt gibt, sind die Geräte daher auch nicht mehr sehr teuer - ein solches Einzelraum-Klimagerät hoher Qualität („Mini-Split“, „Mono-Split“) ist im Bereich von 800 bis 1800 € zu erhalten. Hinzu kommen die Installationskosten, so ein Gerät ist aber ohne weiteres an einem halben Tag installiert.
  

  Wir erklären hier die Nutzung von Split-Geräten zur Raumheizung. Split-Geräte haben ZWEI Geräteteile: Ein Außengerät, wo sie im Winter Außenluft ansaugen, auskühlen und kälter wieder abblasen und ein Innengerät, wo sie Raumluft in Umluft führen und erwärmen. Diese zwei Teile sind durch eine Kältemittel-Doppelleitung verbunden; wofür der Durchbruch gebraucht wird. Davon zu unterscheiden sind sogenannte „mobile Klimageräte“²²⁾ ; die haben Außen- und Inneneinheit in einem Gehäuse vereint, das i.d.R. Innen steht. Sie saugen im 'Heizbetrieb' Raumluft (!!) an, kühlen diese aus und blasen sie über einen Schlauch nach außen. Nur: durch die Raumluftentnahme entsteht ein Unterdruck im Raum und die ausgeblasene Luft wird durch überall im Haus wieder einströmende (kalte!) Außenluft ergänzt. Das erzeugt einen gewaltigen zusätzlichen Lüftungswärmeverlust. Wir empfehlen es daher nicht, diese Geräte zum Heizen zu verwenden.

  
  

• Die Familie in der betreffenden Wohnung sucht sich den Raum aus, der am besten für eine „Notbeheizung“ geeignet ist. Das ist ein Raum, in dem sich die gesamte Familie evtl. aufhalten kann - i.d.R. wird es das Wohnzimmer sein. Das ist auch gleich eine gute Wahl für den Kühlkomfort in immer häufiger werdenden Hitzeperioden²³⁾ .
  
  * Für diesen Raum wird durch die Außenwand ein solches Klima-Splitgerät installiert.
  Hier gibt es eine Bildreihe, die eine solche Installation eines Splitgerätes zeigt. „Split“ heißt das, weil es aus zwei Geräteteilen besteht: Ein Außenteil, der im Heizfall der Außenluft Wärme entnimmt und die auf ein Arbeitsgas überträgt. Das wird komprimiert und über eine Leitung durch eine Bohrung in der Wand zum Innengerät übertragen. Dort wird die Wärme mittels Ventilator an die Raumluft abgegeben. Die Montage muss wegen des Arbeitsgases²⁴⁾ (s. dazu unten) durch einen spezialisierten Handwerksbetrieb geschehen. Am besten wird ein Splitgerät ausgewählt, das auch bei niedrigen Außentemperaturen noch gut funktioniert (oft als „cold climate“ bezeichnet).
  

  Die Montage des Innenteils eines Splitgerätes (Foto WF)

• Solche Geräte können ca. 2 bis 4 kW Heizwärme liefern, auf jeden Fall auch im Winter mit Arbeitszahlen um 2,5 oder mehr, also erheblich effizienter als z.B. ein Heizlüfter. Das hält die Spitzenstrom-Anforderungen im Rahmen.²⁵⁾
  
• Der Betrieb dieses Gerätes geht dann so: Zu Beginn der Heizperiode, im Oktober oder November, wenn es noch nicht so kalt ist, erlaubt ein solches Gerät auch in den meisten Altbauwohnungen den Komfort im Aufstellraum zu halten und, bei geöffneten Türen, den Rest der Wohnung einigermaßen mit zu beheizen. Die bisherige (zentrale) Heizung kann solange ausgeschaltet bleiben - was auch die gesamten Verluste der Wärmeerzeuger, Pumpen, Speicher, Rohrleitungen erübrigt und damit schon einmal eine Menge fossiles Gas oder Heizöl einspart²⁶⁾ .
  
• Normalerweise würde man ein solches Gerät im „leisen Modus“ betreiben. Hochwertige Geräte sind dann kaum noch zu hören, und auch Zugluft ist kein Problem. Geht es um maximale Effizienz, sollte das Gerät aber im Normalbetrieb mit großen Luftmengen laufen.
  
• Der Betrieb im Kern der Heizperiode ²⁷⁾ : Die Leistung von 2 bis 4 kW ist natürlich in einem ungedämmten Bestandsgebäude bei weitem nicht ausreichend; das Gerät kann aber auch dann den Verbrauch an Öl und Gas verringern. Und im größten denkbaren Notfall (Super-Gau), wenn es wirklich extrem teuer wird, kann so ein Raumklimagerät bei geschlossenen Türen einen einzelnen Raum durchaus als Aufenthaltsraum einigermaßen warm halten; das bleibt auch bezahlbar, und es würde selbst dann noch funktionieren, wenn das fast alle machen. Eine entsprechende Notheizung mit einem Heizlüfter würde mindestens doppelt soviel Strom verbrauchen.
  
• Künftig hat das durchaus eine weitergehende Perspektive: Bei nächstbester Gelegenheit werden Wärmeschutzmaßnahmen an diesem Altbau durchgeführt - vieles davon kann die Familie möglicherweise sogar selbst machen, ein paar der von uns empfohlenen baulichen Sofortmaßnahmen sogar noch im gleichen Sommer. Dann sinkt der Heizleistungsbedarf der gesamten Wohnung - Schritt für Schritt sind dabei regelmäßig 50% bis 85% Einsparungen beim Heizwärmebedarf möglich. Im immer besser gedämmten Haus kann das Klimagerät einen immer größer werdenden Anteil an der Heizung übernehmen. In großen oder mehrgeschossigen Wohnungen ist es vielleicht komfortabler, noch ein zweites solches Gerät einbauen zu lassen - in einem vollständig EnerPHit-sanierten Altbau und in jedem qualitätsgesicherten Passivhaus reicht diese Lösung sogar als alleiniges Heizsystem für die ganze Wohnung ganzjährig aus [Feist 2022]²⁸⁾ [Pallantzas 2018] - kostengünstiger geht kaum, weder von der Investition her noch vom Betrieb.
  
  * Das Gerät kann in extremen Hitzeperioden auch zur Kühlung genutzt werden²⁹⁾ . Verschattung und Nachtlüftung macht die Familie natürlich weiterhin! Dann kann ein einzelnes Gerät nach der baulichen Sanierung sogar die ganze Wohnung kühl halten.
  
  

Längerfristig „vernünftig“ ist das nur, wenn das JETZT installierte Raumklimagerät zumindest bis an das Ende seiner Haltbarkeit genutzt wird. So etwas nur für ein oder zwei Jahre zu installieren wäre trotz der geringen Investitionskosten weder ökonomisch noch ökologisch sinnvoll (und dann eben nur eine „Notfall“-Maßnahme). Leider werden die meisten dieser Geräte auch heute noch mit HFKW-Kältemitteln betrieben: Diese haben ein hohes GWP (global warming potential), allerdings bleibt auch dieses geringer als die CO₂-Einsparungen bei Gas- oder Ölheizung, wenn (A) das Gerät über Jahre betrieben wird und (B) auf geringstmögliche Kältemittelverluste geachtet wird (daher auch der Kältetechniker bei der Installation). Als Kältemittel sollte heute zumindest R32 statt R410A eingesetzt werden, das ist schon mal um einen Faktor 3 besser³⁰⁾ . Es gibt auch bereits erste Splitgeräte mit dem klimafreundlichen und effizienten (aber brennbaren) Kältemittel Propan (R290)³¹⁾ ; in Indien sind schon zigtausende solche Geräte installiert, ohne dass Probleme bekannt wurden. Diese Umstellung muss künftig stark vorangebracht werden. Aus diesem Grund empfehlen wir vorerst auch nur die Installation eines solchen Mini-Split-Gerätes; werden in ein paar Jahren weitere eingebaut, können die bereits auf umweltfreundlicheren Kältemitteln beruhen³²⁾ .

Der Stromverbrauch im Betrieb solcher Geräte zur Heizung ist um einen Faktor 2,5 bis 4 geringer als der eines Heizlüfters. In aller Regel wird der Stromverbrauch etwas höher sein als bei einer gut angepassten Wärmepumpenlösung für die gleiche Wohnung als Gesamtlösung - die erreichbaren Jahres-Arbeitszahlen (JAZ; vielfach heute HSPF genannt: Heating Seasonal Performance Factor) sind in beiden Fällen umso höher, je niedriger der Wärmebedarf der Wohnung ist, d.h. je größer der Fortschritt bei der schrittweisen Sanierung des Gebäudes. Der Strom für den Betrieb elektrischer Heizsysteme (im Winter!) wird in Zukunft zu mehr als der Hälfte aus Windenergie kommen können. Es verbleibt ein Teil, der z.B. in einem GUD³³⁾ -Kraftwerk, zunächst auf Basis von fossilem Gas, erzeugt werden muss - solange dieses nicht vollständig durch Biogas oder erneuerbar erzeugtes Gas ersetzt ist (das wird noch Jahrzehnte dauern³⁴⁾ ). Dennoch bleibt der CO₂-Ausstoß für die Heizung mit einem solchen Klimagerät dann bei nur etwa einem Drittel bis 50% des Wertes einer konventionellen Gasheizung; das wird von Jahr zu Jahr mit dem Ausbau der Windenergie immer besser werden, am Ende ist eine vollständig erneuerbare Deckung möglich - wenn die Gebäude überwiegend energietechnisch saniert worden sind.

Mit dem Gerät, dessen Einbau in den obigen Fotos gezeigt wird, wird das Reihenendhaus Passivhaus Darmstadt Kranichstein jetzt seit 5 Jahren vollständig beheizt - auch in den kältesten Winterperioden wurde es überall in der Wohnung über 21°C warm [Feist 2022] . Die Werte für den Stromverbrauch im Winter halten sich im Rahmen (insgesamt um 700 bis 1100 kWh Strom im Jahr für den Heizbetrieb). Der Verbrauch für die Kühlung ist extrem gering (weniger als 60 kWh in einer Sommerperiode). Derart günstige Werte ergeben sich so natürlich nur in einem Passivhaus: Sie zeigen aber, dass ein solches Gerät nach Durchführung der empfehlenswerten Modernisierungen an Dach, Außenwänden und Fenstern die gesamte Heiz- und Kühlaufgabe übernehmen kann.
Im Erdgas-Krisenwinter betreiben wir weiterhin genau dieses Splitgerät, und ausschließlich dieses, für die Heizung. Das nimmt nahezu den gesamten Erdgas-Anteil aus der Heizung raus (bis auf den Teil der Stromerzeugung, der auch heute noch aus Erdgas kommt). Es spart auch heute schon CO₂-Emissionen, wenn auch wegen der 2022/23 wieder erhöhten Anteile der Kohlekraftwerke nicht besonders viel. In unserem Blog schildern wir, wie "besonders sparsam heizen"im Krisenjahr funktioniert³⁵⁾ .
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Messergebnisse zum Stromverbrauch eines Mini-Splitgerätes (oben), das einzige Heizwärmequelle (…und einzige Kühlung) in einem 156 m² Passivhaus ist. HH el = allgemeiner Haushaltstrom (aller Strom, der nicht getrennt ausgewiesen ist) DHW = Strom für Warmwasser Heating = Strom für Heizbetrieb des Splitgerätes Cooling El = Strom für Kühlbetrieb des Splitgerätes Zum Vergleich ist auch die Stromerzeugung der Photovoltaik-Anlage (unten) eingeblendet und die noch erforderliche Windkraft-Stromerzeugung, damit eine vollständige Deckung aus erneuerbarer Energie inkl. Jahresspeicherverlusten erreicht wird.36)

Das Diagramm zeigt auch, dass die vollständige Deckung des gesamten Energiebedarfs des Passivhauses von März bis September durch die Solarstromanlage auf dem Dach möglich ist; im Sommer gibt es sogar bedeutende Überschüsse, die ins Stromnetz eingespeist werden und so anderen Nutzern zur Verfügung stehen. Auch der sehr geringe Strombedarf für eine gelegentliche Kühlung (auf die auch verzichtet werden könnte, denn über 27°C wird es ohnehin nie im Haus), ändert daran nichts, das sind in der Gesamtsumme allenfalls 80 bis 200 kWh/a und das ausschließlich im Sommer, wenn weit höhere solare Überschüsse vorhanden sind.

Im Kernwinter dagegen reicht der PV-Strom nicht weit, es kann noch nicht einmal der Haushalts-Stromverbrauch vollständig gedeckt werden. Es muss daher Strom über das Netz bezogen werden; das wird künftig im Winter vor allem Strom aus Windkraftanlagen sein. Wenn die Verbrauchswerte der Wärmepumpen im Bereich von Passivhäusern oder EnerPHit-Sanierungen liegen, dann reicht der geplante Windkraftausbau in Deutschland auch aus, alle Haushalte für alle Anwendungen mit erneuerbarem Strom auch im Winter zu versorgen.

Auch in bisher noch nicht modernisierten Altbauten kann die Installation eines solchen Split-Gerätes mit Heizfunktion Erdgas und Heizöl sparen; hier gibt es eine Analyse und eine Anleitung dazu: "Raumklimagerät zur Notheizung auch in Altbauten?"|. Je weiter die bauliche Modernisierung in einem solchen Altbau fortschreitet (Sanierungsplan!), desto größer wird diese Einsparung - denn einen umso größeren Anteil kann das Splitgerät dann liefern UND das Gerät läuft bei niedrigerem Wärmebedarf (d.h. eben auch niedrigeren Temperaturen der beheizten Luft) immer effizienter. Zugleich wird durch den erneuerbaren Ausbau in Deutschland ein immer größerer Teil des Stroms aus Windkraft³⁷⁾ stammen.

Diese Geräte werden heute von einer Reihe unterschiedlicher Hersteller angeboten. Solange es keine unabhängig geprüften und zertifizierten Geräte gibt, ist die Zuverlässigkeit der Herstellerangaben zu SCOP³⁸⁾ und SEER³⁹⁾ mit etwas Vorsicht zu verstehen; praktische Messungen an einigen Geräten zeigen aber, dass die Effizienz hoch genug ist, um eine nennenswerte CO₂-Einsparung zu erreichen. Der Kostenvorteil beim Heizen ist nicht ganz offensichtlich, insbesondere wenn die Geräte im „besonders leisen Modus“⁴⁰⁾ betrieben werden.

Geachtet werden sollte auf:

• Als Füllgas am besten R290 (Propan) oder zumindest R32⁴¹⁾ .
• Gerätetyp „Inverter“ - die erlauben einen effizienteren Teillastbetrieb.
• Geräte mit hoher Klassifizierung „A+“, „A++“ oder „A+++“ wählen. Das lohnt auch 300 € Mehrinvestition.

Übliche gute Geräte mit um 3 bis 4 kW Heizleistung⁴²⁾ gibt es für um 800 € (Materialkosten) am Markt. Einige Hersteller bieten auch einen Montageservice an - sogar „rundum“, aber auch nur der gesetzlich zwingend vorgeschriebene Anteil des Kältemittelanschlusses. Vollmontage kostet dabei um Bereich von etwa 1500 €.

Insgesamt kann damit für ca. 2300 € ein kleines Raumklima-Splitgerät für einen Raum realisiert werden. Das ist eine ziemlich kostengünstige Variante für die Raumheizung, auch wenn, nach der baulichen Sanierung, für die Vollumstellung auf „Heizung mit erneuerbarem Strom und Klimagerät“ möglicherweise in einer Wohnung zwei solche Geräte gebraucht werden. Und: Es lohnt sich, bzgl. des zweiten Gerätes noch ein paar Jahre zu warten, bis R290⁴³⁾ generell für diese kleinen Geräte eingeführt, diese damit noch effizienter und mit ziemlicher Sicherheit durch den technischen Fortschritt auch noch leiser werden.

Lohnt sich das dann ökonomisch? Die Antwort auf „Heller und Pfennig“ hängt stark von folgenden Einflüssen ab:

• Dem tatsächlichen SCOP des Gerätes im Betrieb. Können Werte über 3 erreicht werden, sieht es meist gut aus. Ohne unabhängige Gerätetests sind aber Aussagen dazu derzeit nur auf Basis der bisher getesteten Anwendungen möglich (siehe oben: Erfahrungen).
• Der künftigen Entwicklung von Gas-, Öl- und Strompreisen. Da sieht es derzeit eher nach künftig deutlich höheren Kosten für die fossilen Brennstoffe und in etwa konstanten⁴⁴⁾ Kosten für Strom aus.
• Dem künftigen Wärmebedarf der Wohnung: Je geringer der wird, desto weniger wird sich künftig eine teure Neu-Installation einer konventionellen Zentralheizung lohnen. Wird die nicht mehr gebraucht, entfallen sehr viel höhere Investitionskosten. Es ist also ratsam, Schritt für Schritt auch die bauliche Qualität des Gebäudes zu verbessern, immer wenn sich eine Gelegenheit dafür ergibt. Dann „reichen“ am Ende ein oder zwei solche Raumklima-Splitgeräte und die verbrauchen dann auch nicht viel; in den Passivhäusern mit dieser Heizvariante lagen die Betriebskosten für das ganze Jahr jeweils unter 300 €; und das, obwohl noch nicht einmal ein gesonderter Wärmepumpentarif in Anspruch genommen wurde. In einem ansonsten völlig schlecht gedämmten Altbau reichen zwei Geräte nicht und der Verbrauch wäre dann in etwa sieben- bis zehnmal so hoch; also dann doch wieder in einem Bereich ähnlich zu herkömmlichen Zentralheizungs-Betriebskosten. Mit einer Schritt-für-Schritt EnerPHit-Modernisierung kommen Altbauten regelmäßig um einen Faktor 2 bis 3 im Wärmebedarf herunter - und die Wärmepumpen arbeiten dann sogar effizienter⁴⁵⁾ .

Die Wirtschaftlichkeit, kurz gefasst: Wirklich „deutlich billiger“ wird das Heizen allein beim Ersatz von z.B. Gasheizungen durch als Heizung genutzte Klimageräte eher nicht, in der Regel aber auch nicht bedeutend teurer. Geld sparen kann der Nutzer vor allem durch die weitere Verbesserung des Wärmeschutzes des Gebäudes, wodurch direkt Wärme gespart wird, aber auch zusätzlich die Effizienz der Geräte zunimmt. Klimagase werden in jedem Fall deutlich weniger emittiert und bei weiterem Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugung ist dies eine gute Strategie, ganz auf Erneuerbare Energie umzusteigen. Zudem: So eine Installation hilft auch im Krisenfall, denn so ein Gerät verbraucht viel weniger Strom als ein Heizlüfter⁴⁶⁾ . Und: Selbstverständlich können die Geräte auch kühlen, was in Zukunft durchaus von Vorteil sein wird.

Hier gibt es eine Anleitung zum Einsatz von Splitgeräten zur Heizungsunterstützung und Notheizung.

Hier gibt es eine Bildreihe, die eine solche Installation eines Splitgeräteszeigt.

Hier gibt es ein Erfahrungsbericht in Fortsetzungsfolge, wie sich das Heizen mit einem solchen Gerät in der Energiekrise 2022 bewährt: Besonders sparsam heizen.

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Ergänzende bauliche Sofortmaßnahmen, so dass die Split-Wärmepumpe noch effizienter läuft und einen noch höheren Deckungsanteil erreicht.

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[Feist 2022] Feist, W.: Heizen mit dem Klima-Splitgerät? Passivhaus Darmstadt Kranichstein – Experiment zum Heizen und Kühlen aus einer räumlich konzentrierten Quelle, innsbruck university press, 2022, ISBN 978-3-99106-078-9, Internet-Aufruf: Heizen mit dem Klima-Splitgerät

[Williamson 2015] Williamson, J. and Aldrich, R.: Field Performance of Inverter-Driven Heat Pumps in Cold Climates, in: U.S. Department of Energy, Energy Efficiency and renewable energy, 2015, electronic publication available under http://www.osti.gov/bridge

[Pallantzas 2018] Pallantzas, Stefan: Can a single 2kW Mini-split heat and cool a 100m² passive house? in: Tagungsband der 22. Internationalen Passivhaustagung, München/Darmstadt, 2018