Letzte Aktualisierung am 28. Juli 2022 von Mika Lehmann
Mit einer Wärmepumpe kann man komplett ohne fossile Energieträger das Haus heizen. Anstelle von Gas oder Öl wird sie mit Strom betrieben und ermöglicht so klimafreundliches Heizen und Warmwasserbereitung ohne CO2-Ausstoß.
Vor- und Nachteile
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
| Geringe Betriebskosten | Höhere Anschaffungskosten als eine Gasheizung |
| Staatliche Förderung möglich | Genehmigungspflicht bei manchen Varianten |
| Unabhängigkeit von Öl und Gas | |
| Keine CO2-Emissionen | |
| Manche Modelle können zum Kühlen eingesetzt werden |
Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Alle Arten von Wärmepumpen nutzen Wärmequellen aus der Umwelt, um Gebäude zu heizen. Die Heizung funktioniert ähnlich wie ein Kühlschrank, der Wärme mit einem Kältemittel aus dem Innenbereich nach außen transportiert und so den Inhalt kühlt. Anders als beim Kühlschrank wird die Wärme hier aber von außen zu den Heizkörpern im Gebäude transportiert. Dafür gibt es drei Möglichkeiten:
- Außenluft
- Erdwärme
- Grundwasser
Bei allen Wärmepumpenheizungen sind zwei Wärmeüberträger wichtig: Ein Verdichter und ein Entspanner. Außerdem braucht es ein geschlossenes Rohrnetz, das die Wärme in alle Bereiche des Gebäudes transportiert – die Wärmenutzungsanlage.
Im ersten Schritt sorgt die Wärme aus Luft, Erde oder Wasser dafür, dass ein Kältemittel verdampft. Das ist auch schon bei niedrigen Temperaturen möglich. Anschließend erhöht der Verdichter den Druck des Kältemittels, das dadurch wärmer als das Heizsystem wird.
Dadurch kann die Wärme über den Verflüssiger auf das Heizsystem übertragen werden. Dabei sinkt der Druck des Kältemittels und es wird wieder flüssig. Über ein Entspannungsventil wird sichergestellt, dass der Druck wieder auf den Anfangswert zurückkehrt und das flüssige Kältemittel fließt zum Verdampfer.
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Die Luft ist eine sehr gut verfügbare Wärmequelle und kann mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe genutzt werden. Die Luft-Wasser-Wärmepumpe sitzt direkt an einer Vorrichtung zum Ansaugen und Ausblasen der Außenluft oder sogar komplett draußen. In diesem Fall fällt die Lüftungsvorrichtung zwischen Pumpe und Wand weg und die Pumpe kann direkt die Umgebungsluft nutzen.
Ein Nachteil dieser Heizung ist, dass die Lufttemperatur im Winter oft unter dem Gefrierpunkt liegt, obwohl der Heizbedarf gerade dann hoch ist. Die Wärmeüberträger müssen dann immer frostfrei gehalten werden und die Effizienz leidet.
Luft-Luft-Wärmepumpe
Luft-Luft-Wärmepumpen nutzen die Abluft als Wärmequelle, um Frischluft aufzuheizen. Sie kommen selten zum Einsatz, weil sie nur in Kombination mit einer Lüftungsanlage funktionieren. Aus diesem Grund nennt man sie auch “Lüftungswärmepumpen”. Da sie nicht sehr effizient sind, werden sie vor allem in Passivhäusern eingesetzt.
Sole-Wasser-Wärmepumpe / Erdwärmepumpe
Die Sole-Wasser-Wärmepumpe nutzt Erdwärme, um das Gebäude zu heizen. Dazu werden Rohrleitungen in die Erde eingeführt, durch die ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel fließt. Dieses Gemisch nennt man Sole. Die Sole nimmt die Wärme der Erde auf, fließt zur Wärmepumpe und wird dann zum Heizen oder für die Bereitung von Warmwasser verwendet.
Für die Erdwärmegewinnung gibt es zwei Möglichkeiten: Erdwärmesonden und Flächenkollektoren. Für die Heizung eines modernen Gebäudes werden mit einer Erdwärmesonde ungefähr 150 Tiefenmeter benötigt. Eine Sondenbohrung geht bis zu 100 Meter tief und liefert eine thermische Energie von 50 Watt pro Tiefenmeter. Wie tief gebohrt werden muss hängt also davon ab, wie viel Wärme Sie benötigen.
Flächenkollektoren können eine Alternative sein, wenn eine Erdwärmebohrung aus technischen oder rechtlichen Gründen nicht möglich ist. Sie werden in in 1,50 Metern Tiefe verlegt. Pro Quadratmeter kann man mit ihnen 25 Watt entziehen. Man braucht also ein großes Grundstück, um den gesamten Wärmebedarf einer Familie mit ihnen zu decken.
Im Vergleich zur Luft-Wärmepumpe hat die Sole-Wasser-Wärmepumpe den Vorteil, dass Erdwärme ganzjährig ähnliche Temperaturen hat. Die Effizienz steigt und es entstehen weniger Betriebskosten. Tiefenbohrungen sind jedoch genehmigungspflichtig. Für Tiefen bis 100 Meter müssen Sie beim Landratsamt anfragen, bei tieferen Bohrungen braucht man eine Genehmigung nach Bundesberggesetz (BBergG).
Sole-Wärmepumpen lassen sich auch mit einem Eisspeicher kombinieren. Dabei wird ein mit Wasser gefüllter Behälter im Boden vergraben. Das Wasser gibt beim Gefrieren und Auftauen Energie ab, die eine Sole-Wasser-Wärmepumpe zum Heizen nutzt.
Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Auch im Grundwasser ist reichlich Energie gespeichert. Diese Energie kann man nutzen, indem man zwei spezifisch dafür ausgelegte Brunnen bohren lässt. Mit einem Wärmetauscher wird dem Grundwasser dann die Wärme entzogen und die Kälte weiter unten in Fließrichtung wieder eingeleitet. Die Brunnen müssen dafür in Fließrichtung und mit einem Mindestabstand installiert werden, damit bereits abgekühltes Grundwasser nicht zum Heizen verwendet wird.
Grundwasser hat im Gegensatz zu Luft und Erde über das Jahr konstante Temperaturen und ist damit eine der effizientesten Wärmequellen. Darüber hinaus ist der Aufwand wesentlich geringer als zur Gewinnung von Erdwärme. Auch Wasser-Wasser-Wärmepumpen benötigen eine Genehmigung, über die das Landratsamt Auskunft geben kann.
Eine Wärmepumpenheizung kann nur mit Grundwasser eingesetzt werden, wenn die Wasserqualität das erlaubt. Manche Inhaltsstoffe im Wasser können den Wärmetauscher belasten und ihn beschädigen. Neue Konzepte ermöglichen sogar eine Nutzung mit Abwasser, das noch wärmer ist als Grundwasser.
Anschaffungskosten
Bei jeder Wärmepumpenart besteht das Hauptgerät aus den gleichen Komponenten. Die einmaligen Kosten für die Anschaffung der Pumpe selbst liegen also unabhängig von der Energiequelle bei ungefähr 8.000 bis 12.000 Euro. Die genauen Preise variieren jedoch auch hier je nach Region, Hersteller und dem einbauenden Betrieb. Um die genauen Kosten zu kennen, sollte man Kostenvoranschläge von Heizungsinstallateuren aus der Region einholen.
Bei einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe entstehen zusätzliche Anschaffungskosten durch die Bohrung der beiden Brunnen. Für ein Einfamilienhaus liegen diese Kosten bei ungefähr 5.000 bis 6.000 Euro.
Auch die Anschaffung einer Sole-Wasser-Wärmepumpe ist nicht günstig. Eine Tiefenbohrung kostet ungefähr 60 bis 80 Euro, also bis zu 8000 Euro bei einer Tiefe von 100 Metern. Flächenkollektoren kosten ungefähr 10 bis 20 Euro pro Quadratmeter.
Betriebskosten
Wie bei anderen Heizungen auch, richtet sich die Höhe der Heizkosten vor allem nach der Dämmung des Gebäudes und der Wärmeübertragung von Raum zu Raum. Da sie elektrisch arbeiten, hängen die Betriebskosten auch von den eigenen Stromkosten und der Art der Wärmequelle ab. Hier sollte man vor allem auf die Jahresarbeitszahl achten. Je höher sie ist, desto weniger Strom benötigt man, um die gleiche Wärmeenergie zu generieren.
Der ideale Einsatzort ist ein Neubau nach KfW-Effizienzhaus-Standard. Sie kann aber auch in schlechter gedämmten Neubauten oder sogar Altbauten zum Einsatz kommen. Damit sich das lohnt ist in der Regel eine energetische Sanierung nötig oder man verwendet die Wärmepumpe als Hybridheizung mit einer bereits vorhandenen Öl- oder Gasheizung.
BAFA-Förderung
Über das Programm “Heizen mit erneuerbaren Energien” kann man den Kauf einer Pumpe fördern lassen. Damit man die Förderung nutzen kann, muss die Wärmepumpe eine Jahresarbeitszahl von 3,5 bis 4,5 erreichen – je nachdem um welche Art es sich handelt und ob sie in einem bestehenden Gebäude oder Neubau eingebaut werden. Ist das der Fall, kann man 35 % der förderfähigen Kosten erstattet bekommen. Der Antrag muss immer vor Auftragsvergabe gestellt werden. Man benötigt eine Fachunternehmererklärung und Kostenvoranschläge für alle Leistungen, die gefördert werden sollen.
Wirtschaftlichkeit
Bei der Anschaffung einer neuen Heizung ist die Wirtschaftlichkeit immer ein wichtiger Aspekt. Der Kauf ist bei Wärmepumpen zwar relativ teuer, dafür glänzen sie mit geringen laufenden Kosten, da sie wartungsarm sind und es günstige Wärmestromtarife gibt. Auch die Förderung hilft dabei, dass sie sich nach einigen Jahren amortisieren.
Kombination mit Solarenergie
Wärmepumpenheizungen werden gerne mit Solaranlagen kombiniert, weil die eine Anlage die Schwächen der anderen gut ausgleicht und beide erneuerbare Energie aus der Umwelt ins Haus bringen. Sowohl Photovoltaik als auch Solarthermie haben ihre eigenen Vorteile:
Eine Photovoltaikanlage hilft dabei, die Heizung mit eigenem Strom zu betreiben, weniger teuren Netzstrom beziehen zu müssen und so die Heizkosten zu senken. Da die Pumpe den Eigenverbrauch erhöht und weniger Strom eingespeist werden muss, wird auch die Photovoltaikanlage wirtschaftlicher.
Solarthermie kann hingegen zur Warmwasserbereitung verwendet werden, entlastet die Wärmepumpe und führt so auch zu niedrigeren Heizkosten.
Beide Varianten helfen also dabei, den Stromverbrauch zu senken oder auszugleichen. Sie sind jedoch nicht zwingend nötig.
Wann arbeiten Wärmepumpen am effizientesten?
Wärmepumpen arbeiten dann am effizientesten, wenn die Umwelttemperatur hoch ist und die Temperatur im Heizsystem niedrig. Diesen Effekt kann man optimal ausnutzen, indem man Erdwärme oder die Grundwasserwärme nutzt und sie mit einer Flächenheizung oder großen Heizkörpern kombiniert. Wärmepumpen werden daher gerne mit Fußbodenheizungen oder Wandheizungen kombiniert, da diese eine niedrige Vorlauftemperatur haben. Vor dem Kauf sollte man auf die Jahresarbeitszahl achten: Je höher sie ist, desto effizienter setzt die Heizung Strom in Wärme um und die laufenden Stromkosten sind geringer.
