Bivalenzpunkt der Wärmepumpe: was er bedeutet und wie man ihn richtig festlegt

Kurz gesagt: Der Bivalenzpunkt ist die Außentemperatur, unterhalb derer die Wärmepumpe den Wärmebedarf des Hauses nicht mehr allein deckt. Darunter springt ein zweiter Wärmeerzeuger ein, meist der eingebaute Heizstab. Man findet ihn als Schnittpunkt der Heizlastgeraden mit der Leistungskurve der Wärmepumpe bei der tatsächlichen Vorlauftemperatur. Bei Luft-Wasser-Wärmepumpen liegt er typischerweise einige Grad über der Norm-Außentemperatur, oft um minus fünf Grad.

Was der Bivalenzpunkt beschreibt

Zwei Linien laufen bei sinkender Außentemperatur gegeneinander: Der Wärmebedarf des Hauses steigt, die Leistung einer Luft-Wasser-Wärmepumpe sinkt, weil sie der kälteren Luft weniger Wärme entziehen kann. Solange die Wärmepumpe mehr liefern kann als gebraucht wird, regelt sie herunter. Ab dem Punkt, an dem sich beide Linien kreuzen, reicht sie allein nicht mehr — das ist der Bivalenzpunkt.

So bestimmen Sie den Bivalenzpunkt

1. Heizlast bei Norm-Außentemperatur ermitteln — am besten raumweise nach DIN EN 12831, im Bestand ersatzweise aus dem Verbrauch.
2. Heizlastgerade zeichnen: von der Heizlast bei Norm-Außentemperatur bis null an der Heizgrenze, meist um 15 °C. Dazwischen steigt der Bedarf annähernd linear.
3. Leistungskurve der Wärmepumpe aus dem Datenblatt eintragen — bei der Vorlauftemperatur, die das Haus tatsächlich braucht, nicht bei W35 aus dem Prospekt.
4. Den Schnittpunkt ablesen. Liegt er zu hoch, ist das Gerät zu klein; liegt er unter der Norm-Außentemperatur, ist es monovalent und womöglich zu groß.

Rechenbeispiel

Ein Haus hat 8 kW Heizlast bei minus zehn Grad, die Heizgrenze liegt bei 15 Grad, die Heizkörper brauchen 45 Grad Vorlauf. Der Wärmebedarf bei einer Außentemperatur T ist dann 8 kW × (15 − T) ÷ 25. Die Werte der Wärmepumpe stammen aus dem Leistungsdiagramm eines Beispielgeräts bei W45.

Der Bivalenzpunkt liegt hier bei minus fünf Grad. Darunter muss der Heizstab nur die Differenz liefern, an den kältesten Stunden also gut zwei Kilowatt. Ein Heizstab mit drei Kilowatt deckt das ab.

Welcher Bivalenzpunkt richtig ist

Bei monoenergetischen Luft-Wasser-Wärmepumpen wird der Bivalenzpunkt meist einige Grad oberhalb der Norm-Außentemperatur gewählt, häufig zwischen minus drei und minus sieben Grad. Der Gedanke dahinter: Sehr kalte Stunden sind selten. Eine Wärmepumpe, die auch bei minus zehn oder minus vierzehn Grad allein reicht, wäre den Rest des Jahres zu groß, würde in der Übergangszeit takten und kostete mehr.

Weil nur wenige Stunden im Jahr unter dem Bivalenzpunkt liegen, entfällt bei richtiger Wahl nur ein kleiner Teil der Jahresheizarbeit auf den Heizstab. Wie groß er genau ist, hängt vom Klima am Standort ab und lässt sich mit den Temperaturhäufigkeiten berechnen, etwa im Rahmen der Jahresarbeitszahl-Prognose nach VDI 4650.

• Zu hoch angesetzt (etwa null Grad oder darüber): Der Heizstab läuft an vielen Tagen mit, an denen die Wärmepumpe gereicht hätte — mit einer Arbeitszahl von eins.
• Zu tief angesetzt: Das Gerät muss für die kältesten Stunden ausgelegt werden, ist im Rest des Jahres zu groß und taktet.
• Bei Sole-Wasser-Wärmepumpen gibt es meist keinen Bivalenzpunkt: Die Erdwärme bleibt im Winter stabil, deshalb werden sie in der Regel monovalent ausgelegt.
• Bei Hybridanlagen mit Gaskessel entscheidet neben der Technik auch das Preisverhältnis von Strom zu Gas, wo der Kessel übernimmt.

Bivalenzpunkt am Regler einstellen

Am Regler heißt der Wert je nach Hersteller etwa Bivalenztemperatur, Bivalenzpunkt oder Freigabe Zusatzheizung unter Außentemperatur. Häufig gibt es zusätzlich eine Verzögerung oder eine Freigabeschwelle, damit der Heizstab nicht schon bei einer kurzen Unterversorgung anspringt. Ab Werk oder aus Vorsicht steht der Wert oft zu hoch.