Wärmepumpen

Durch den Einsatz von Wärmepumpen kann die natürliche Wärme aus dem Erdreich, dem Wasser und der Luft genutzt werden. Die Wärme wird in das Gebäude transportiert und  auf ein höheres Temperaturniveau gebracht, um das Heizungs- und/ oder Brauchwasser zu erhitzen.

Sehr gut gedämmte und luftdichte Gebäude sind eine wichtige Voraussetzung für eine effiziente Nutzung von Wärmepumpen. Deshalb kommen Wärmepumpen in Neubauten oft als alleiniges Heizsystem zum Einsatz. In Altbauten unterstützt die Wärmepumpe vorhandene Heizsysteme wie Gas- oder Pelletkessel und hilft auf diese Weise Energie zu sparen.

Wärme aus der Tiefe garantieren Erd- und Grundwasser-Wärmepumpen. Dabei wird  tief gebohrt, um die Wärme ins Haus zu holen. In die Bohrungen werden senkrechte Sonden eingeführt, die mit einem Wärmeleitmittel gefüllt sind, das die Wärme aus der Tiefe ins Haus leitet. Erdkollektoren sind eine Alternative zu den tiefen Bohrungen. Dabei wird ein Rohrsystem bodennah auf einer großen Fläche unter der Erde verlegt. Dort wird die Wärme „eingefangen“ und ins Haus geleitet. Weil das Erdreich das ganze Jahr über gleichmäßige Temperaturen aufweist, sind Erd- oder Grundwasser-Wärmepumpen effizienter als Luftwärmepumpen.

Da Elektro-Wärmepumpen keine Brennstoffe benötigen, schützt ihr Einsatz dauerhaft vor steigenden Brennstoffpreisen. Die Strompreisentwicklung ist allerdings ebenfalls zu beachten. Wärmepumpen helfen Ressourcen zu schonen. Auch wenn die Erschließung dieser natürlichen Wärmevorräte technisch aufwendig ist, spart eine Wärmepumpe dauerhaft Primärenergie ein. Die Technologien sind nicht nur effizient, sondern auch vielseitig. Denn die Wärmepumpe kann auch zum Kühlen eingesetzt werden.

Wärmepumpen arbeiten unter optimalen Bedingungen besonders wirtschaftlich:

  • wenn das Gebäude gedämmt ist
  • wenn das Haus großflächige Heizkörper hat, am besten Wand-, Flächen-, oder Fußbodenheizung (niedrige Vorlauftemperatur)
  • wenn als Wärmequelle Erdreich oder Grundwasser genutzt wird
  • wenn der Stromanbieter feste Wärmepumpen-Tarife garantiert

Wärmepumpen können staatlich gefördert werden.

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Die Arbeit einer Wärmepumpe kann man sich am besten mit der Umkehrung der Funktionsweise eines Kühlschranks vorstellen: Ein Kühlschrank entzieht seinem Innenraum die Wärme und gibt sie an die Umgebung außerhalb des Gerätes ab; dagegen entzieht eine Wärmepumpe ihrer Umgebung (Erdreich/Wasser) die Wärme und gibt sie über die Heizkörper oder die Fußbodenheizung an die zu beheizenden Räume ab. Wärmepumpen, die sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen konzipiert wurden, nutzen die Erde oder das Grundwasser während des Winters als Wärme- und im Sommer als Kältequelle.

Einsatzbereiche für WärmepumpenDetails

Bei der energetischen Sanierung von Bestandgebäuden ist zu beachten, dass die verschiedenen Wärmepumpensysteme unterschiedliche Anforderungen an das Gebäude, die Infrastruktur und die direkte Umgebung haben.

Dazu zählen:

  • Lage und Größe des Grundstücks
  • Heizgewohnheiten der Bewohner
  • die derzeitige Heizungsanlage und Infrastruktur
  • die Boden- und Grundwasserqualität
  • eventuelle Stromsperrzeiten des Stromversorgers für Strom für Wärmepumpen

Darüber hinaus gilt für Gebäude im Bestand, dass diese vor dem Einsatz einer Wärmepumpe intensiv gedämmt sein müssen, um den Heizbedarf zu senken. Das betrifft alle Bereiche der Wärmedämmung vom Dach, der Fassade und den Fenstern bis hin zum Keller.

Funktionsweisen und Arten von Elektro-WärmepumpenDetails

Im Wärmepumpenkreislauf befindet sich ein Kältemittel zunächst in flüssigem Zustand. In einem Wärmetauscher, dem Verdampfer, trifft das Kältemittel auf die Wärme der entsprechenden Energiequelle:  Wasser, Boden oder Luft. Durch die Erwärmung wechselt das flüssige Kältemittel in den gasförmigen Zustand. Im gasförmigen Aggregatzustand wird das Kältemittel in einem Verdichter komprimiert, der von einem Elektromotor angetrieben wird. Durch diesen Prozess erwärmt sich das gasförmige Kältemittel und gibt die Wärme über einen anderen Wärmetauscher, auch Verflüssiger genannt, an das Wasser im Heizungssystem ab.

Das Kühlmittel kühlt wieder ab, verflüssigt sich also wieder. Allerdings ist der Druck durch die Verdichtung immer noch hoch. Dieser Druck wird über ein Expansionsventil abgebaut, das Kältemittel ist „entspannt“. Der Kreislauf in der Wärmepumpe kann von vorn beginnen.

Je größer der Temperaturunterschied zwischen der Wärmequelle und dem Heizungswasser ist, umso mehr Strom benötigt die Wärmepumpe für den Verdichtungsprozess. Damit eine Wärmepumpenheizung ökologisch und ökonomisch sinnvoll ist, sollte die Wärmequelle ein ganzjährig hohes Temperaturniveau bieten, wie beispielsweise Grundwasser oder Erdreich.

Aus dem gleichen Grund empfiehlt sich der Einsatz von Wärmepumpen vor allem für Niedertemperatur-Heizsysteme wie Fußbodenheizungen, Wand- oder Deckenheizungen.

Durch die Optimierung der Technologien sind mittlerweile auch höhere Vorlauftemperaturen realisierbar, so dass sie unter Umständen mit bestehenden Heizkörpern kombiniert werden können. Im Idealfall sind Flächenheizungen einzusetzen, da diese in Bezug auf die Vorlauftemperatur im wirtschaftlichen Bereich einer Wärmepumpe arbeiten. Ein Kompromiss sind jedoch Niedrigenergie-Radiatoren mit einer entsprechend größeren Fläche. 

Vergleichbarkeit von WärmepumpenDetails

Zwei Kennzahlen können herangezogen werden, um die Qualität von Wärmepumpen zu vergleichen:

Die Leistungskennzahl gibt das Verhältnis von Heizleistung in Kilowatt zur elektrischen Antriebsleistung in Kilowatt an. Die Messung erfolgt dabei unter Idealbedingungen im Labor. Die Leistungszahlen werden zum Beispiel als W10W35, B0B35 oder A2W35 bezeichnet. W steht dabei für das englische Wort water also Wasser, A für das englische air also Luft und B für brine dem englischen Wort für Sole. A2W35 bedeutet, dass diese Luft-Wasser-Wärmepumpe bei 2 Grad Lufttemperatur 35 Grad Celsius Wärme an das Heizungswasser abgibt.

Die Jahresarbeitszahl als zweite Kennziffer steht für das Verhältnis zwischen der Heizarbeit in Kilowattstunden pro Jahr und der eingesetzten elektrischen Arbeit in Kilowattstunden pro Jahr für Antriebs- und Hilfsenergie.
Je höher die Arbeitszahl, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Mit relativ wenig elektrischer Betriebsenergie kann ein hoher Betrag an Heizenergie erzielt werden. In der Regel liegen die Arbeitszahlen zwischen 3,5 und 5,5, was bedeutet, dass die Wärmepumpe Vorteile gegenüber einer konventionellen Heizung haben würde.

Arten von WärmepumpenDetails

Welche Art von Wärmepumpe zum Einsatz kommen kann, hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab. Dazu gehören Platzbedarf,  Qualität des Grundwassers oder Bodenbeschaffenheit. Grundsätzlich sollten Experten rechtzeitig einbezogen werden, um die individuelle Machbarkeit zu klären. Der erfahrene Energieberater steht neutral und herstellerunabhängig beratend zur Seite. Grundsätzlich stehen folgende Varianten zur Auswahl.

  • Luftwärmepumpe/ Luft-Wasser-Wärmepumpe
  • Sole/Wasser-Wärmepumpen mit Erdkollektoren
  • Sole-Wasser Wärmepumpen mit Erdsonden
  • Luft-Luft-Wärmepumpe
  • Grundwasser-Wärmepumpen
Förderung von WärmepumpenDetails

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) fördert den Einsatz von Wärmepumpen als Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien. Hier erfahren Sie mehr zur BAFA-Förderung.

Alternativ dazu können Zuschüsse im Rahmen eines Effizienzhaus-Konzepts der KfW in Anspruch genommen werden. Eine zinsgünstige Finanzierung ist über ein KfW-Kreditprogramm möglich. Hier erfahren Sie mehr zur KfW-Förderung.

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