Eine solarunterstützte Wärmepumpe (SAHP) kombiniert Solarkollektoren mit einer Wärmepumpe, sodass die Solarenergie entweder die Quelltemperatur der Wärmepumpe anhebt oder ihren Verdichter antreibt. Bei der häufigsten indirekten Bauart wärmen PVT- oder Solarthermie-Kollektoren den Quellkreis vor; jedes zusätzliche Grad (1 °C) Quelltemperatur verbessert die Effizienz um etwa 2–3 %, was eine höhere saisonale Leistungszahl ergibt als dieselbe Wärmepumpe allein mit kalter Außenluft.
Was bedeutet „solarunterstützt“ eigentlich?
Eine solarunterstützte Wärmepumpe ist jedes System, in dem Solarkollektoren und eine Wärmepumpe so ausgelegt sind, dass sie als eine Maschine arbeiten und nicht als zwei getrennte Geräte. Der Beitrag der Sonne kann an drei Stellen einfließen: als Wärme in den Verdampfer (Quellenseite), als Wärme in den Speicher (Lastseite) oder als Strom in den Verdichter. Nationale Effizienzprogramme behandeln die SAHP als eigene Kategorie – der britische Energy Saving Trust etwa führt solarunterstützte Wärmepumpen als eigenständige Technik zur Wassererwärmung –, weil die kombinierte saisonale Leistung messbar von der eines eigenständigen Geräts abweicht.
Der entscheidende Vorteil ist thermodynamisch: Der COP einer Wärmepumpe steigt, wenn der Abstand zwischen Quell- und Abgabetemperatur schrumpft. Wenn dem Verdampfer 15–30 °C warme, solar erwärmte Flüssigkeit statt 0 °C kalter Winterluft zugeführt wird, verringert sich dieser Abstand drastisch.
Welche Hauptbauarten der SAHP gibt es?
| Bauart | Wie die Solarenergie hilft | Typischer Einsatz |
|---|---|---|
| Direktverdampfungs-SAHP (DX) | Das Kältemittel verdampft im Solarkollektor selbst | Kompakte TWW-Geräte; Nische |
| Indirekte PVT-Quelle | PVT-Module erwärmen einen Solekreis, der den Verdampfer der Wärmepumpe speist | Häuser, die Strom + Wärme aus einem Dachfeld wollen |
| Dual-Source | Ein Regler schaltet zwischen Luft und Solarquelle um, je nachdem, welche wärmer ist | Kalte Klimazonen; maximale saisonale Leistungszahl |
| PV-betrieben | PV-Strom treibt den Verdichter an; thermisch ist das Gerät eine normale Luft-Wärmepumpe | Einfache Kombination, weithin gefördert |
| Solarthermie + Wärmepumpe an einem Speicher | Kollektoren heizen den oberen Teil des Speichers direkt; die Wärmepumpe deckt den Rest | Nachrüstungen mit vorhandener Solarthermie |
Die indirekte PVT-Quelle ist die am schnellsten wachsende Konfiguration in Europa, weil PVT-Module, die eine Wärmepumpe speisen, zwei Probleme zugleich lösen: Das Modul wird gekühlt (was den elektrischen Ertrag um einige Prozent pro Jahr erhöht), während die Wärmepumpe eine angehobene Quelltemperatur erhält.
Wie viel Effizienz bringt die Solarunterstützung?
Der Gewinn wächst mit der Quelltemperatur. Als Faustregel verbessert jedes zusätzliche Grad (1 °C) an der Quelle den COP um etwa 2–3 %, sodass die Anhebung einer winterlichen Quelle von 0 °C kalter Luft auf einen 15 °C warmen, solar erwärmten Kreis den momentanen COP um ein Drittel oder mehr steigern kann. Feldberichte von IEA SHC Task 60 zu PVT-Wärmepumpen-Systemen dokumentieren Jahresarbeitszahlen, die deutlich über vergleichbaren Luft-Wärmepumpen-Referenzen liegen, mit den größten Abständen in sonnigen Übergangszeiten, wenn die Kollektoren warm laufen, der Heizbedarf aber weiterbesteht.
Richtig dimensionierte Kollektorfelder können sogar die alleinige Quelle sein: PVT-Module können in gemäßigten Klimazonen die einzige Wärmequelle einer Wärmepumpe sein, wodurch das Außengerät mit Ventilator – samt Geräusch und Abtauzyklen – ganz entfällt. Solimpeks baut seit 2008 PV-T-Hybridmodule, und seine solarunterstützte Wärmepumpenlösung mit MPPT speist PV-Strom direkt in den Verdichterkreis ein.
Wann lohnt sich eine SAHP gegenüber einer normalen Luft-Wärmepumpe?
Eine SAHP rechtfertigt ihre zusätzliche Komplexität in vier Situationen. Erstens, wenn Dachfläche vorhanden ist, die Aufstellung im Freien aber schwierig – dichte städtische Grundstücke, strenge Schallgrenzwerte oder denkmalgeschützte Fassaden, an denen ein Ventilatorgerät unerwünscht ist. Zweitens in kalten, aber sonnigen Klimazonen, wo die Winterluft eine schlechte Quelle ist, die Einstrahlung aber stark bleibt. Drittens, wenn aus begrenzter Dachfläche sowohl Strom als auch Wärme gewünscht sind, was auf PVT statt getrennter Felder hinweist. Viertens, wenn bereits eine Solarthermie-Anlage auf dem Dach steht und, statt verschrottet zu werden, mit einer Wärmepumpe an einem Speicher kombiniert werden kann.
Für ein gewöhnliches Vorstadthaus mit einfacher Aufstellung im Freien und ohne Dacheinschränkung bleibt eine einfache Luft-Wasser-Wärmepumpe die einfachere, günstigere Installation – für die SAHP sollte mit Zahlen argumentiert werden, nicht mit Trends.
Wie werden Regelung und Speicherung bei einer SAHP gelöst?
Der Regler entscheidet Intervall für Intervall, wo die Solarenergie am wertvollsten ist: direkt in den Speicher, wenn die Kollektoren heiß laufen, in die Wärmepumpenquelle, wenn sie lauwarm sind, oder in einen Puffer für später. Die Speicherung ist wichtiger als in einem einfachen System, weil Solarangebot und Heizbedarf selten zusammenfallen; eine gute Temperaturschichtung im Speicher bewahrt die Temperaturschichten, die jede Quelle braucht. Erwarten Sie einen bivalenten Speicher oder Kombispeicher und einen Regler mit eigenen SAHP-Hydraulikschemata statt improvisierter Relaislogik.
Häufig gestellte Fragen
Ist eine solarunterstützte Wärmepumpe dasselbe wie eine Wärmepumpe plus Solarmodule?
Nein. Wer PV und eine Wärmepumpe lediglich am selben Zähler betreibt, hat einen Parallelbetrieb. Eine SAHP verbindet beide hydraulisch oder elektrisch unter einer gemeinsamen Regelstrategie – Solarwärme hebt die Quelltemperatur an oder lädt den Speicher, was den Betriebspunkt und die saisonale Effizienz der Wärmepumpe verändert.
Funktioniert eine SAHP nachts und im Winter?
Ja. Dual-Source- und PVT-Quell-Bauarten greifen auf die Umgebungsluft zurück (oder betreiben die Kollektoren als Luftabsorber – unverglastes PVT gewinnt weiterhin Wärme aus Wind und Himmel), wann immer kein Solareintrag vorhanden ist. Die Wärmepumpe garantiert stets die volle Leistung; die Solarunterstützung verbessert die Effizienz, nicht die Verfügbarkeit.
Welche Kollektoren eignen sich für eine SAHP: PVT, Flachkollektor oder Vakuumröhrenkollektor?
Für die Unterstützung auf der Quellenseite sind PVT und unverglaste Kollektoren ideal, weil die Wärmepumpe nur 10–30 °C warme Flüssigkeit braucht und der PV-Ertrag zusätzlichen Wert schafft. Für die Unterstützung auf der Lastseite direkt am Speicher liefern verglaste Flachkollektoren höhere Temperaturen. Hochtemperatur-Vakuumröhrenkollektoren sind für die Quellenfunktion einer Wärmepumpe meist überdimensioniert.
Sind solarunterstützte Wärmepumpen förderfähig?
In den meisten Ländern sind Wärmepumpe und Solaranlage jeweils nach ihrem eigenen Programm förderfähig, und einige Programme zahlen ausdrückliche Kombinationsboni. Die Regeln ändern sich jährlich; prüfen Sie daher vor der Bestellung die aktuellen nationalen Programmbedingungen.