Wärmepumpen

Wärmepumpen: Wärme aus Erde, Wasser und Luft

Wärmepumpen schonen den Geldbeutel und die Umwelt. Dreiviertel der Heizenergie beziehen die Wärmepumpen aus der Erde, dem Wasser oder der Luft. Die Wärmepumpe entzieht dazu dem Außenbereich die Wärme und gibt sie als Heizenergie an das Haus ab.

 

So funktioniert die Wärmepumpe

Wärmepumpen „pumpen“ die Wärme aus der Umwelt auf ein höheres Niveau, so dass sie für Warmwasser und Raumheizung nutzbar wird. Dabei folgt die Wärmepumpe dem Gesetzt der Entropie, das besagt, das zwei Objekte mit unterschiedlicher Temperatur immer ihre Energie ausgleichen. Einfach gesagt, kann man sich das Funktionsprinzip wie bei einem Kühlschrank vorstellen: Der Kühlschrank entzieht seinem Innenraum Wärme und gibt sie an die Umgebung ab, die Wärmepumpe zieht die Wärme aus der Umwelt und gibt sie an das Heizsystem ab.

Für diesen Prozess brauchen Wärmepumpen Strom. Sehr gute Wärmepumpen benötigen dabei nur 25 Prozent elektrische Energie, um 100 Prozent Wärme bereitzustellen, und sind damit ausgesprochen effizient.

In der Praxis erreichen jedoch längst nicht alle Wärmepumpen diese Werte. Daher hilft eine Wärmepumpe nur unter den richtigen Rahmenbedingungen, Energie und Kosten zu sparen.

Voraussetzungen für den klimafreundlichen Betrieb einer Wärmepumpe

Wärmepumpen sind sinnvoll, wenn

  1. das Gebäude einen guten Wärmeschutz besitzt, zum Beispiel durch Dämmung und moderne Fenster. Geht zu viel Wärme über ungedämmte Wände oder durchlässige Fenster und Türen verloren, bedarf der Betrieb der Wärmepumpe zu viel Strom und wird damit zu teuer. Im Zweifel kann die Wärmepumpe den Wärmebedarf eines Gebäudes gar nicht decken.
  2. im Gebäude große Heizkörper, bestenfalls eine Fußbodenheizung oder eine Wandheizung, für die Verteilung der Wärme im Haus sorgen. Auf diese Weise reichen vergleichsweise geringe Heizwasser-Temperaturen, um das Haus zu erwärmen.
  3. Ökostrom genutzt wird. Dann stellen Wärmepumpen eine der wenigen CO2-neutralen Heizmöglichkeiten dar.
  4. sie mit einem Pufferspeicher kombiniert werden. Der Pufferspeicher sammelt die erzeugte Wärme bevor sie bei Bedarf in die Heizkörper fließt. Die Wärmepumpe springt dadurch seltener an, was ihren Verscheiß reduziert.

Auch die Wärmepumpe selbst nimmt Einfluss darauf, wie energiesparend Ihre Heizung ist. Ausschlaggebend ist die Jahresarbeitszahl. Sie zeigt Ihnen, wie effizient die Wärmepumpenheizung ist.

Die Jahresarbeitszahl beschreibt das Verhältnis zwischen der erzeugten Wärme und dem Strom, den die Wärmepumpe für die Erzeugung der Wärme benötigt. Je höher die Jahresarbeitszahl, desto energieeffizienter ist die Wärmepumpe. Gute Anlagen haben eine Jahresarbeitszahl von mindestens 3,5.

Verschiedene Wärmepumpenkonzepte

Grundsätzlich gilt, je höher die Temperatur der Wärmequelle ist, desto sparsamer kann eine Wärmepumpenheizung arbeiten. Daher eignen sich Grundwasser und Erdreich am besten als Energiequelle, weil ihre Temperatur selten unter zehn Grad Celsius liegt. Aber auch Luft kommt als Wärmequellen für eine Wärmepumpe in Frage.

Sole-Wasser-Wärmepumpen

Im Erdreich ändert sich die Temperatur schon in wenigen Metern Tiefe nicht mehr mit der Witterung. Daher können Erdwärmepumpen, auch Sole/Wasser-Wärmepumpen genannt, in der Regel das ganze Jahr über ohne zusätzliche Wärmeerzeuger betrieben werden.

Drei Erdwärmepumpen-Varianten werden unterschieden: Zum einen sitzt die Wärmepumpe nah und großflächig unter der Erdoberfläche. Ein dichtes Rohrleitungsnetz in etwa 1,5 bis 2 Metern Tiefe nimmt thermische Energie über eine besondere Oberfläche auf. Die zweite Möglichkeit besteht darin, die Wärmepumpe platzsparend senkrecht oder schräg zu installieren. Dazu werden Erdsonden durch Rohre in Bohrlöchern bis zu 100 Meter tief in den Boden getrieben. Deckt eine Sonde die benötigte Heizleistung nicht ab, arbeiten mehrere parallel. Eine weitere Alternative bieten Grabenkollektoren. Sie sind zwar platzsparender und günstiger, aber auch deutlich leistungsschwächer als Flächenkollektoren.
Dazu werden in etwa drei 3 Metern unter der Erde, mehrere Leitungen in einem Graben parallel verlegt. Oft ergänzen Grabenkollektoren Luftwärmepumpen.

Die Sole-Wasser-Wärmepumpen zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus. Sie bedürfen jedoch viel Platz, hoher Erschließungskosten und verschiedener behördlicher Genehmigungen. Das hat zur Folge, dass Sole-Wasser-Wärmepumpen nicht all zu sehr verbreitet sind.

Grundwasser-Wärmepumpen

Grundwasser ist als Wärmequelle für eine Wärmepumpe ebenfalls geeignet. Mit den richtigen Voraussetzungen kann mit Grundwasser sogar die höchste Effizienz bei Wärmepumpen erreicht werden, da Grundwasser ab einer Tiefe von zehn Metern ganzjährig eine Temperatur von gut 10 °C hat.

Ein Nachteil sind jedoch die hohen Erschließungskosten für Grundwasser als Wärmequellen. Sie benötigen zwei Brunnen, einen sogenannten Saugbrunnen, der die Wärmepumpe mit Wasser speist und einen Schluckbrunnen, der das Wasser aus dem Heizkreislauf wieder zurück ins Grundwasser führt.

Bei Grundwasser-Wärmepumpen ist unbedingt die Zusammensetzung des Grundwassers zu beachten. Eisen und Mangan können die Filter der Brunnen verstopfen, auch Verockerung genannt. Neubohrungen und regelmäßige Reinigungen machen die Anlage dann unwirtschaftlich.

Luft-Wärmepumpen

Eine weitere Alternative bieten Luft-Wärmepumpen: Sie nutzen die Umgebungsluft als Wärmequelle. Die Technologie ist technisch weniger komplex und daher im Vergleich günstig anzuschaffen und einfach zu installieren. Aus diesen Gründen ist die Luft-Wärmepumpe trotz ihres geringeren Wirkungsgrades beliebt.

Auch aus kalter Winterluft kann die Luftwärmepumpen Heizwärme gewinnen. Allerdings ist Luft als Wärmequelle deutlich weniger ergiebig als Erde oder Grundwasser. So ist ausgerechnet an kalten Wintertagen, wenn viel Wärme gebraucht wird, nur begrenzt Wärme vorhanden, die an die Wärmepumpe abgeben werden kann. Dann müssen andere Wärmeerzeuger einspringen. Das treibt die Betriebskosten in die Höhe und verschlechtert die Jahresarbeitszahl.

Eine Luftwärmepumpe kann im Haus oder draußen aufgestellt werden. Um die enormen Luftmassen zu bewegen, hat sie große Ventilatoren. Die Ventilatoren erzeugen einen wahrnehmbaren Schallpegel. Daher sollte schon vor der Installaion überlegt werden, wo die Luft-Wärmepumpe aufgestellt wird.

Wärmepumpen kombiniert

Besonders Luft-Wärmepumpen werden häufig in Hybridsystemen genutzt. Dann werden sie im Winter mit einem weiteren Wärmeerzeuger, wie einem Gas-, Pellet- oder Ölheizkessel kombiniert. Der zusätzliche Kessel arbeitet entweder an besonders kalten Tagen anstelle der Wärmepumpe, oder beide Systeme teilen sich die Arbeit. In beiden Fällen ist eine gemeinsamer Regelung empfehlenswert, damit beide Heizungen optimal zusammenspielen.

Eine weitere Möglichkeit, die Luft-Wärmepumpe zu unterstützen, ist ein Elektroheizstab im Pufferspeicher. Damit bleibt Strom der einzige Energieträger, der zum Einsatz kommt.

So hilft der Staat

Auf lange Sicht verringert die Installation einer Wärmepumpe nicht nur die Betriebskosten, sondern auch den CO2-Fußabdruck. Genau aus diesem Umweltaspekt unterstützen der Bund mit der BAFA-Förderung und der kfw-Förderung sowie manche Länder unter bestimmten Voraussetzungen den Einbau von Wärmepumpen. Die Höhe des Zuschusses ist dabei unter anderem von der Art der Wärmepumpe abhängig. Außerdem bieten viele Stromversorger Sondertarife für Wärmepumpenstrom. Weitere Informationen finden Sie unter Förderung.

Bei Fragen zu Ihren persönlichen Möglichkeiten, eine Wärmepumpe effektiv zu nutzen, unterstützt Sie die Verbraucherzentrale gerne mit einer fundierten Beratung. Unser Heiz-Check bietet eine umfangreiche Prüfung eines bereits vorhandenen Heizungssysteme sowie Möglichkeiten zum Ausbau mit einer Wärmepumpe oder Holzkessel. Mit dem Eignung-Check Heizung beraten wir Sie vor dem Heizungstausch bzw. vor dem Einbau einer Heizung und finden für Sie die passenden Technologie.