Wärmepumpe + Solarthermie: Sinnvolle Kombination oder Konkurrenz?
Wärmepumpe und Solarthermie kombinieren: bivalenter Betrieb, Pufferspeicher-Dimensionierung, Sommerbrauchwasser, hydraulische Integration und Kosten-Nutzen-Analyse.
Inhaltsverzeichnis
- Solarthermie und Wärmepumpe: Grundprinzipien
- Wann macht die Kombination Sinn?
- Bivalenter Betrieb: Wie funktioniert das?
- Pufferspeicher-Dimensionierung
- Warmwasserdeckung im Sommer
- Legionellenschutz bei kombiniertem System
- Hydraulische Integration
- Wirtschaftlichkeit: WP + Solar vs. WP + PV
- Fazit
Solarthermie und Wärmepumpe: Grundprinzipien
Solarthermie nutzt Sonnenwärme direkt: Kollektoren auf dem Dach erhitzen ein Wärmeträgerfluid (Wasser-Glykol-Gemisch), das die Wärme über einen Wärmetauscher an den Speicher abgibt. Effizienzrate: je nach Kollektor 40–60 % der eingestrahlten Sonnenenergie als nutzbare Wärme.
Wärmepumpe nutzt elektrische Energie, um Umgebungswärme (Luft oder Erde) zu hochwertiger Heizwärme zu verstärken. COP 3–5: Eine kWh Strom ergibt 3–5 kWh Wärme.
Beide Systeme können gemeinsam betrieben werden – aber ob das immer sinnvoll ist, hängt vom Gebäude und den Zielen ab.
Wann macht die Kombination Sinn?
Günstige Szenarien für WP + Solarthermie
- Hoher Warmwasserbedarf: Mehrpersonenhaushalt oder Mehrfamilienbetrieb mit konstantem Warmwasserbedarf
- Große verfügbare Dachfläche: Wenn nicht die gesamte Dachfläche für PV benötigt wird
- Bestehende Solarthermie: Wenn Solarthermie schon vorhanden ist und nur die Heizung erneuert wird
- Hohe Wärmenachfrage im Übergang: In Frühjahr und Herbst kann Solarthermie die WP entlasten
Weniger günstige Szenarien
- Gut gedämmter Neubau mit geringem Wärmebedarf: Solarthermie amortisiert sich schwer
- Große PV-Anlage vorhanden: PV + Wärmepumpe (SG-Ready) ist oft flexibler und wirtschaftlicher
- Kleiner Haushalt: Geringer Warmwasserbedarf rechtfertigt Solarthermie-Investition kaum
- Begrenzte Dachfläche: Bei Wahl zwischen Solar und PV oft PV vorzuziehen
Bivalenter Betrieb: Wie funktioniert das?
Im bivalenten Betrieb arbeiten zwei Wärmequellen koordiniert:
Betriebsweise im Jahresverlauf
Sommer (April–September):
- Solarthermie übernimmt Warmwasserbereitung (oft 70–100 %)
- Wärmepumpe für Raumheizung kaum oder nicht nötig
- Ggf. Überschusswärme der Solarthermie muss abgeführt werden (Übertemperaturschutz)
Übergang (März, Oktober):
- Solarthermie unterstützt Warmwasserbereitung
- Wärmepumpe deckt Raumheizung
Winter (November–Februar):
- Solarthermie liefert wenig bis nichts (wenig Sonne, hoher Bedarf)
- Wärmepumpe deckt nahezu 100 % von Heizung und Warmwasser
Regelungstechnik
Die koordinierte Steuerung beider Systeme erfordert eine entsprechende Regelung. Viele Wärmepumpen-Regelungssysteme haben Schnittstellen für Solarthermie-Einbindung. Sonst ist ein separater Solarregler mit Übergabe an die WP-Regelung nötig.
Pufferspeicher-Dimensionierung
Für die Kombination WP + Solarthermie ist ein geeigneter Speicher entscheidend:
Kombinierter Schichtenspeicher
Empfohlen: Ein kombinierter Schichtenwärmespeicher, der:
- Im unteren Bereich den Solar-Wärmetauscher hat
- Im mittleren Bereich den WP-Wärmetauscher hat
- Im oberen Bereich die heißeste Schicht für Trinkwasser speichert
Speichervolumen
| Gebäude | Solarkollektorfläche | Empfohlenes Speichervolumen |
|---|---|---|
| EFH 100–150 m² | 5–8 m² | 500–750 Liter |
| EFH 150–200 m² | 8–12 m² | 750–1000 Liter |
| Mehrfamilienhaus | 15–25 m² | 1500–3000 Liter |
Diese Werte sind Richtwerte; die genaue Dimensionierung erfolgt durch den Fachplaner.
Warmwasserdeckung im Sommer
Im Sommer kann Solarthermie die Warmwasserbereitung nahezu vollständig übernehmen:
- Sonnenstunden nutzen: Kollektoren heizen den Speicher auf 50–70 °C
- Wärmepumpe entlastet: Weniger Strombedarf im Sommer
- Deckungsrate: Typisch 50–70 % des Jahreswarmwasserbedarfs durch Solar
Für die Wärmepumpe bedeutet das: Im Sommer läuft sie deutlich weniger, was die Lebensdauer erhöht.
Legionellenschutz bei kombiniertem System
Warmwassersysteme müssen nach DVGW W551 regelmäßig auf 60 °C aufgeheizt werden, um Legionellen abzutöten:
Anforderungen
- Mindestens einmal wöchentlich auf ≥ 60 °C aufheizen
- Bei Solarthermie kann dies oft durch ausreichend hohe Solartemperaturen im Sommer abgedeckt werden
- Im Winter muss WP oder elektrischer Heizstab die Thermodesinfektion übernehmen
Kombination Solar + WP für Legionellenschutz
Im Sommer erreicht Solarthermie oft 60–80 °C → Legionellen werden automatisch abgetötet. Im Winter schaltet die WP-Regelung auf Thermodesinfektion → Speicher wird auf ≥ 60 °C hochgeheizt.
Hydraulische Integration
Die hydraulische Einbindung beider Systeme erfordert sorgfältige Planung:
Typisches Schema
- Solarkollektoren → Solar-Wärmetauscher im Speicher (unterer Bereich)
- Wärmepumpe → WP-Wärmetauscher im Speicher (mittlerer Bereich)
- Warmwasserentnahme aus oberem Speicherbereich
- Heizkreis wird aus mittlerem Speicherbereich versorgt
- Übertemperaturschutz für Solar im Hochsommer
Wichtige Komponenten
- Solarkreispumpe mit Regelung
- Wärmetauscher (Plattenwärmetauscher oder interne Tauscherfläche)
- Ausdehnungsgefäß für Solarkreis
- Druckbegrenzung und Sicherheitsventil Solarkreis
- Antilegionellen-Automatik
Wirtschaftlichkeit: WP + Solar vs. WP + PV
WP + Solarthermie
- Solarthermie-Investition: höhere Anschaffungskosten
- Ertrag: direkte Wärme (kein Umweg über Strom)
- Nachteil: nur Wärme, kein Strom; Ertrag im Winter gering
- Gut für: hohen Warmwasserbedarf
WP + PV (Photovoltaik)
- PV-Investition: ähnlich oder günstiger als Solarthermie
- Ertrag: Strom (universell nutzbar für WP, Haushalt, E-Auto)
- Vorteil: Flexibler Einsatz des Stroms
- SG-Ready WP nutzt PV-Überschuss direkt zum Heizen
- Nachteil: Umwandlung Strom → Wärme (Verluste im Winter)
Fazit Wirtschaftlichkeit: Für die meisten Neubau- und Sanierungsszenarien ist WP + PV heute wirtschaftlich attraktiver als WP + Solarthermie. Nur bei sehr hohem Warmwasserbedarf oder bereits vorhandener Solarthermie ist die Kombination WP + Solar interessant.
Fazit
Die Kombination Wärmepumpe + Solarthermie kann sinnvoll sein – aber nicht immer. Für Neubauten und gut sanierte Gebäude ist WP + PV heute meist die wirtschaftlichere und flexiblere Lösung. Für Gebäude mit hohem Warmwasserbedarf oder vorhandener Solarthermie ist die Kombination WP + Solar attraktiv.
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Lesen Sie auch: Wärmepumpe + Stromspeicher + PV | Legionellenschutz bei Wärmepumpen.
Häufige Fragen
Ist die Kombination Wärmepumpe + Solarthermie sinnvoll?
Die Sinnhaftigkeit hängt von der Situation ab. In Neubauten mit niedrigem Wärmebedarf ist Solarthermie oft weniger wirtschaftlich als PV + Wärmepumpe. In Gebäuden mit hohem Warmwasserbedarf (große Familien, mehrere Parteien) kann Solarthermie zur Warmwasserdeckung sinnvoll sein.
Konkurrieren Wärmepumpe und Solarthermie miteinander?
Sie können konkurrieren, wenn beide Systeme für die Raumheizung eingesetzt werden. Im Sommer produziert Solarthermie viel Wärme; die Wärmepumpe ist dann für Raumheizung kaum nötig. Für reine Warmwasserbereitung ergänzen sich beide Systeme gut.
Welche Pufferspeichergröße brauche ich für Wärmepumpe + Solarthermie?
Für die Kombination wird ein kombinierter Schichtenspeicher empfohlen, typisch 500–1000 Liter je nach Gebäudegröße und Kollektorfläche. Der Speicher muss für beide Wärmequellen hydraulisch ausgelegt sein.
Kann ich Solarthermie nachträglich zur bestehenden Wärmepumpe hinzufügen?
Ja, Solarthermie kann nachträglich integriert werden, wenn der vorhandene Speicher einen Solarwärmetauscher hat oder durch einen geeigneteren ersetzt wird. Eine hydraulische Neuplanung durch einen Fachbetrieb ist notwendig.
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