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Luft-Wasser-Wärmepumpe – Funktionsweise und Vorteile

Letzte Aktualisierung am 2. Juni 2021 von M. Lehmann

Luft-Wasser-Wärmepumpen nutzen die Energie der Außenluft als Wärmequelle und beheizen damit Gebäude ohne fossile Brennstoffe. Dank eines Kältemittels funktioniert diese umweltfreundliche Heizung sogar bei Temperaturen bis zu 20 Grad Celsius.

Funktionsweise

Wie alle Wärmepumpen funktioniert auch die Luft-Wasser-Variante ähnlich wie ein Kühlschrank. Während der Kühlschrank die Wärme aus dem Inneren an die Zimmerluft abgibt, leitet die Wärmepumpe warme Luft von außerhalb des Hauses nach Innen.

Kältemittel verdampft

Ein strombetriebener Ventilator saugt die Außenluft und leitet sie zu einem Wärmetauscher, dem Verdampfer. Dort befindet sich ein Kältemittel, das seinen Aggregatzustand schon bei wenig Wärme ändert. Da die Umgebungsluft im Vergleich zum Kältemittel warm ist, verdampft das Kältemittel irgendwann.

Kompressor verdichtet Kältemittel

Der Dampf landet dann beim Verdichter, der den Druck des Kältemittels und so auch die Temperatur erhöht. Wenn der Kältemitteldampf die gewünschte Temperatur erreicht, wird er zum nächsten Wärmetauscher gepumpt, dem Verflüssiger. Je niedriger die Vorlauftemperatur, desto schneller arbeitet der Kompressor, der Stromverbrauch ist geringer und und die Betriebskosten sinken. Am besten arbeiten Wärmepumpen deswegen in Neubauten und energetisch sanierten Häusern. Eine Kombination mit Flächenheizungen – zum Beispiel einer Fußbodenheizung – lohnt sich, denn sie haben eine niedrige Vorlauftemperatur.

Kältemittel erhitzt das Heizungswasser

Dort wird die Wärme auf das hausinterne Heizsystem übertragen und das Kältemittel kondensiert wieder. Die Wärme kann anschließend zum Heizen oder für die Warmwasserbereitung verwendet werden.

Expansionsventil

Das Kältemittel ist jetzt zwar wieder flüssig, aber hat weiterhin sehr viel Druck. Über ein Expansionsventil wird der Druck wieder gesenkt und damit sinkt auch die Temperatur wieder auf das Ausgangsniveau. Der Kreislauf kann nun von vorne beginnen.

Aufbau einer Split-Wärmepumpe

Innen- oder Außenaufstellung?

Beim Aufbau der Luft-Wasser-Wärmepumpe gibt es zwei Möglichkeiten zum Ansaugen der Umgebungsluft. Entweder die Außenluft wird direkt am Haus eingesaugt oder es gibt eine separate Außeneinheit.

Luft-Wasser-Wärmepumpen als Monoblock bestehen aus einer Einheit, in der sich alle Komponenten befinden. Die Leitungen zwischen Innen- und Außeneinheit sind kurz und nur mit Wasser gefüllt. Monoblock-Wärmepumpen sind geräuscharm und können auch in der Nähe von Wohnräumen aufgestellt werden. Am besten eignet sich der Keller des Hauses. Sie brauchen ungefähr einen Kubikmeter Platz und wiegen bis zu 300 Kilogramm. Die Außenaufstellung ist auch bei Monoblock-Wärmepumpen möglich, wenn innen der Platz fehlt. Sie braucht dafür jedoch ein festes, frostfreies und waagerechtes Fundament aus Beton.

Split-Wärmepumpen bestehen aus einer Außeneinheit und einer Inneneinheit. In der Außeneinheit befindet sich der Ventilator, der Verdampfer, der Verdichter und das Expansionsventil. In der Inneneinheit befindet sich nur der Verflüssiger, die hydraulischen Komponenten der Pumpe und die Regelung. Beide Einheiten werden von einem zertifizierten Techniker mit Kältemittelleitungen verbunden. Luft-Wasser-Wärmepumpen mit Außengerät sind auch bei Stromausfall frostsicher und benötigen weniger Platz für die Leitungen.

Vorteile

Heizen mit Erneuerbaren Energien

Umgebungsluft gehört zu den umweltfreundlichsten Wärmequellen. Nutzt man dann noch Strom aus erneuerbaren Energien oder sogar selbst produzierten Strom, braucht man mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe kein schlechtes Gewissen zu haben. Im Vergleich zum sonstigen Haushaltsstrom gibt es für Wärmepumpe übrigens auch eigene, günstigere Tarife. Der Wärmepumpenstrom ist dann schon ab 19 Cent pro Kilowattstunde erhältlich.

Kühlung im Sommer

Auch ein reversibler Betrieb und damit eine Kühlung ist mit manchen Luft-Wasser-Wärmepumpen möglich. So kann man die Wärmepumpe auch im Sommer als Alternative zur Klimaanlage nutzen. Hat man eine Photovoltaikanlage auf dem Dach, kann man so auch im Sommer den eigenen Stromverbrauch erhöhen und die Photovoltaikanlage amortisiert sich schneller.

Einfache Anschaffung und keine Genehmigung nötig

Da Luft-Wasser-Wärmepumpen nur Zugang zur Luft brauchen, ist die Installation relativ einfach. Im Gegensatz zur Sole-Wasser-Wärmepumpe muss man keine Erdwärmebohrung durchführen oder Flächenkollektoren verlegen. Im Gegensatz zu Wasser-Wasser-Wärmepumpen muss kein Brunnen für den Zugang zum Grundwasser gebaut werden. Durch die wenigen baulichen Änderungen eignen sie sich auch für Gebäude mit kleinem Keller oder Garten und eine Genehmigung ist nicht nötig.

Anschaffungskosten

Luft-Wasser-Wärmepumpen gehören bei der Anschaffung zu den günstigen Arten von Wärmepumpen, weil sie nur aus einem oder zwei Geräten bestehen. Außerdem sind sie wesentlich effizienter als Luft-Luft-Wärmepumpen und lassen sich flexibler nutzen.

Im Gegensatz zu Sole-Wasser-Wärmepumpen muss man keine Erdwärmebohrung durchführen oder Erdwärmekollektoren verlegen.

Betriebskosten

Kauf und Einbau sind bei Luft-Wasser-Wärmepumpen zwar günstiger, dafür ist der Wirkungsgrad geringer als bei Erdwärmepumpen (Sole-Wasser) oder Grundwasser-Wärmepumpen (Wasser-Wasser). Das bedeutet, dass auch die Betriebskosten höher liegen. Generell gilt für alle Wärmepumpen: Je besser die Dämmung, desto geringer sind die Betriebskosten.

Förderung

Unter dem Programm “Heizen mit erneuerbaren Energien” werden auch Luft-Wasser-Wärmepumpen staatlich gefördert. Bis zu 35 Prozent der förderfähigen Kosten kann man vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) erhalten. Die Wärmepumpe muss dafür eine Jahresarbeitszahl (JAZ) von mindestens 3,5 haben. Bei Neubauten muss sie sogar bei 4,5 liegen und die Kombination mit einer Flächenheizung ist Pflicht.

Die Jahresarbeitszahl ist die durchschnittliche Summe aller innerhalb eines Jahres aufgetretenen COP-Werte. Der Coefficient of Performance gibt an, wie viel Antriebsenergie in erzeugte Nutzwärme umgesetzt wird. Je höher beide Zahlen sind, desto effizienter ist die Wärmepumpe.

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