Von der Pionierlösung zu 1,5 Millionen installierten Wärmepumpen

2006 brachte Daikin, gegründet 1924 in Osaka (Japan), die erste Generation der Luft-Wasser-Wärmepumpe Daikin Altherma auf den europäischen Markt, zu einer Zeit, als Öl- und Gaskessel den Heizungsmarkt bestimmten. Das war drei Jahre, bevor die EU mit der Erneuerbare-Energien-Richtlinie 2009 auch die Umgebungswärme der Luft als erneuerbare Energiequelle anerkannte. Seit 2006 wurden mehr als 1,5 Millionen¹ Altherma-Wärmepumpen in Europa installiert. Damit gehört die Daikin Altherma zu den meistverkauften Luft-Wasser-Wärmepumpenmarken in Europa. Stefanie Debaets ist Projektleiterin Entwicklung Heizungssysteme Altherma 4 im Forschungs- und Entwicklungszentrum von Daikin Europe (EDC) in Gent und hat an drei der bislang vier Gerätegenerationen mitgearbeitet. Im Gespräch erklärt sie, wie aus Klimatechnik eine Heizung wurde, wie der Kältemittelwechsel von R-410A über R-32 zu R-290 gelang, wie Daikin seine Geräte testet und wie deutsche Fachhandwerker² bei Produktdetails mitbestimmen.

Frau Debaets, wie kam Daikin damals auf die Idee, eine Wärmepumpe für Einfamilienhäuser zu bauen?

Wir wollten herausfinden, ob sich die Wärmepumpentechnik unserer Klimaanlagen, mit der wir Räume über die Luft kühlen und heizen, auch für das Heizwasser in Heizkörpern und Fußbodenheizungen nutzen lässt. Ein wichtiges Signal kam aus Frankreich. Dort kombinierten Fachhandwerksbetriebe bereits Daikin-Außengeräte mit eigenen Innengeräten zu Luft-Wasser-Wärmepumpensystemen. Für unsere Ingenieure war das ein klarer Hinweis, dass in solchen Lösungen ein erhebliches Marktpotenzial stecken könnte. Hinzu kamen handfeste strategische Gründe. Seit Daikin in den frühen 1970er-Jahren nach Europa gekommen war, hing unser Geschäft hier stark vom Klimaanlagen-Absatz und damit vom Sommerwetter ab. Gleichzeitig war Europa überwiegend ein Heizungsmarkt, dominiert von Öl- und Gaskesseln. Mit einer eigens fürs Heizen entwickelten Luft-Wasser-Wärmepumpe konnten wir in dieses weitaus größere Segment einsteigen und unser Geschäft unabhängiger von der Jahreszeit machen. Rückenwind kam zudem aus Frankreich, wo Energieeffizienzvorgaben und Förderprogramme schon früh die Nachfrage nach Wärmepumpen als Heizungslösung ankurbelten.

Wofür steht der Name Altherma?

Der Name hat eine doppelte Bedeutung. „All-Thermal“ steht dafür, dass unsere Wärmepumpen heizen, kühlen und Warmwasser bereiten und so das ganze Jahr über für Komfort sorgen. „Alternative Thermal“ steht für ein Heizsystem, das erneuerbare Energie aus der Umgebungsluft nutzt.

Wie hat das Fachhandwerk auf die erste Daikin Altherma reagiert?

Für viele Betriebe war die Luft-Wasser-Wärmepumpe noch ungewohnt, und das Vertrauen musste erst aufgebaut werden. Um zu zeigen, dass die Technologie auch unter harten Bedingungen zuverlässig arbeitet und die Räume behaglich warm hält, haben wir 2005 und 2006 einen Feldtest in Schweden durchgeführt, bei Außentemperaturen von bis zu minus 25 °C. Die Messdaten haben wir online zugänglich gemacht, damit wir die Ergebnisse überall zeigen konnten. Ganz abgeschlossen ist diese Überzeugungsarbeit bis heute nicht.

Welche Vorbehalte hören Sie heute noch?

Die Sorge, dass eine Wärmepumpe bei Kälte nicht zuverlässig heizt, hat mittlerweile deutlich an Gewicht verloren. Häufiger geht es heute um die Kosten und um die Frage, ob sich das System für ein Bestandsgebäude eignet. In der Anschaffung ist eine Wärmepumpe teurer als ein Gaskessel. Wir arbeiten daran, diesen Abstand zu verringern, etwa durch optimiertes Design, weniger Materialeinsatz und große Stückzahlen. Im Bestand gilt nach wie vor die goldene Regel, zuerst den Energiebedarf zu senken. Trotzdem hat die Wärmepumpe längst ihren Weg aus dem Neubau in die Sanierung gefunden.

Wo lagen die größten technischen Sprünge seit 2006?

Beim Schritt von der ersten zur zweiten Generation der Daikin Altherma ging es vor allem darum, die Leistung in kalten Regionen wie Schweden und Finnland zu optimieren. Unsere Kunden sollten sich darauf verlassen können, dass ihre Wärmepumpe auch im tiefsten Winter zuverlässig heizt. 

Mit der dritten Generation sind wir als erster Hersteller bei Luft-Wasser-Wärmepumpen für Wohngebäude von R-410A auf das Kältemittel R-32 umgestiegen. Dadurch wurden die Geräte effizienter und günstiger. Ab dieser Generation haben wir das Innengerät außerdem nicht mehr als reines „Weißgerät“ betrachtet und viel Sorgfalt in das Design gesteckt. Unsere Heizungsprodukte sollten vertraut wirken und als Daikin wiedererkennbar sein. 

Bei der aktuellen, vierten Generation standen hohe Effizienz und ein niedriger Schallpegel im Mittelpunkt. Die Daikin Altherma 4 H ist zudem gezielt auf den Einsatz in Bestandsgebäuden ausgelegt. Gleichzeitig haben wir zum Kältemittel R-290 gewechselt. Dabei sind wir unseren Werten treu geblieben und haben das Gerät mit eigenen Sicherheitskomponenten ausgestattet. Dazu gehören unter anderem ein neu entwickelter R-290-Gasabscheider, ein besonders stabiler Kältemittelbehälter für Transport und Installation sowie eine versiegelte Platinenbox, die Elektronik und Kältemittel konsequent voneinander trennt.

Was waren die Kernanforderungen an die Daikin Altherma 4?

Eigentlich alles zugleich. Sie sollte auch bei tiefen Außentemperaturen hohe Vorlauftemperaturen liefern, damit vorhandene Heizkörper weiter genutzt werden können. Sie sollte effizient arbeiten, um die Energiekosten niedrig zu halten, und so leise sein, dass sie auch in dicht bebauten Wohngebieten weder Bewohner noch Nachbarn stört. Und sie sollte sich einfach installieren lassen. Das erleichtert den Fachhandwerkern die Arbeit und den sicheren Umgang mit dem Kältemittel R-290.

Die Daikin Altherma 4 H erreicht bis zu 75 °C Vorlauftemperatur bei minus 15 °C Außentemperatur. Wo lag dabei die größte Herausforderung?

Die größte Herausforderung lag beim Verdichter. Er muss für ein hohes Druckverhältnis und hohe Heißgastemperaturen ausgelegt sein. Damit Leistungszahl (COP) und Heizleistung trotzdem auf gutem Niveau bleiben, setzen wir auf Gasinjektion, auch wenn das System dadurch komplexer wird. Anspruchsvoll ist außerdem der Anlauf bei solchen Temperaturen, weil die Schmierung des Verdichters von Beginn an gesichert sein muss.

Wie testen Sie neue Geräte wie die Daikin Altherma 4, bevor sie auf den Markt kommen?

Sehr umfangreich, im Labor und im Alltag. In unseren Laboren simulieren wir Winterbedingungen bis minus 25 °C mit Schnee und Nebel ebenso wie einen tropischen Sommer mit bis zu 40 °C und hoher Luftfeuchte. So stellen wir sicher, dass die Geräte unter ganz unterschiedlichen Bedingungen zuverlässig arbeiten. Außerdem messen wir den Schall, simulieren die Belastungen beim Transport und prüfen die elektromagnetische Verträglichkeit. Damit erfüllen wir die gesetzlichen Anforderungen und unsere eigenen, anspruchsvollen Qualitätsstandards. Besteht ein Prototyp einen Test nicht, ändern wir das Design und wiederholen anschließend alle Tests, um die Änderung abzusichern. Hinzu kommen Feldtests. Dafür installieren wir gelegentlich sogar Wärmepumpen in den Häusern unserer Entwicklungsingenieure. So erleben wir Probleme aus erster Hand. Der Nachteil ist, dass die Kollegen dann in manchen Fällen ein paar Stunden ohne Warmwasser oder Heizung auskommen müssen.

Warum setzen Sie bei der Daikin Altherma 4 H auf ein Hydrosplit-System statt auf ein klassisches Split-System?

Dafür gibt es zwei Hauptgründe. Der erste ist die einfache Installation. Beim Hydrosplit verbindet eine Wasserleitung Außen- und Innengerät, keine Kältemittelleitung. Diese Verbindung können Fachhandwerker auch ohne spezielle kältetechnische Zertifizierung herstellen. Damit kann ein deutlich größerer Kreis von Fachkräften diese Wärmepumpen einbauen. Der zweite Grund ist die Sicherheit. Das gesamte Kältemittel R-290 bleibt im Außengerät. Im Normalbetrieb gelangt so kein Kältemittel ins Gebäude.

Die Daikin Altherma 4 H erreicht bis zu 28 dB(A) in drei Metern Abstand. Wie ist das gelungen?

Die beiden wichtigsten Schallquellen einer Wärmepumpe sind der Ventilator und der Verdichter. Natürlich optimieren wir zuerst diese Komponenten. Die niedrigsten Werte erreicht man aber nur, wenn man zusätzlich viel Aufwand in das Gehäuse steckt. Wir haben das Design zunächst simuliert und anschließend in unserem Schallmessraum getestet. Auf dieser Basis haben wir das Frontgitter und die Ventilatorhalterung so gestaltet, dass der Ventilator leiser läuft. Den Maschinenraum, also den Teil des Geräts, in dem der Verdichter sitzt, haben wir komplett auf eine schwingungsgedämpft gelagerte Platte gesetzt, um Vibrationsgeräusche zu reduzieren. Der Verdichter, den Daikin wie bei allen seinen Geräten selbst entwickelt hat, steckt zusätzlich in einer Schallschutzbox mit eigener Dämmung.

Fließt Feedback aus dem Fachhandwerk in die Entwicklung ein?

Bei Daikin arbeiten wir nach dem japanischen Gemba-Prinzip. Es bedeutet, dorthin zu gehen, wo die Arbeit tatsächlich passiert. Entsprechend besuchen wir Fachhandwerksbetriebe und erfahren aus erster Hand, vor welchen Herausforderungen diese stehen. Bei der Altherma 3 haben wir zum Beispiel statt Tragegriffen zwei Tragschlaufen in die Gerätefüße integriert, damit sich das Gerät leichter anheben lässt. Fachleute haben das bei uns ausprobiert und uns direkt Rückmeldung gegeben. Manchmal verwerfen wir auch eine Idee. Für die Altherma 4 hatten wir beispielsweise überlegt, das Gerät mit vorverdrahteten Netzsteckern auszuliefern. 13 deutsche Heizungsbauer haben das abgelehnt, weil jeder von ihnen anders arbeitet. Gerade solche Details entscheiden darüber, wie montagefreundlich ein Gerät ist.

Was muss eine Wärmepumpe heute können, was vor 20 Jahren noch nicht nötig war?

Wärmepumpen werden zum Herzstück des Energiemanagements im Haus und im Stromnetz. Dafür müssen sie vernetzt sein. Der Strom aus PV-Anlage und Batteriespeicher muss mit dem Verbrauch für Heizen, Kühlen und Warmwasser in Einklang gebracht werden. Um das Netz zu stabilisieren, muss die Wärmepumpe ihre Leistungsaufnahme außerdem schnell anpassen können. Und all das soll live auf dem Smartphone sichtbar und einfach zu bedienen sein. Die Herausforderungen sind groß. Aber wenn am Ende die Energierechnung sinkt, lohnt sich der Aufwand. 

Was ist über alle Generationen hinweg gleich geblieben?

Unsere Designprinzipien, unsere hohen Qualitätsstandards und unsere intensiven Testzyklen. Auch dass wir die meisten Komponenten selbst entwickeln oder fertigen, hat sich nicht geändert. Wie wir entwickeln, hat sich natürlich weiterentwickelt. Unser Ziel ist aber dasselbe geblieben, nämlich Zuverlässigkeit, Langlebigkeit, Sicherheit und Qualität. Das war und ist in meiner täglichen Arbeit die Konstante.

Meilensteine der Daikin Altherma