Wärmepumpe

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Bei der Wärmepumpe wird die Wärme in einem zirkulierenden Medium transportiert. Es verdampft bei niedriger Temperatur und entzieht dabei der Umwelt Wärme.Durch den Verdichter in der Wärmepumpe wird das Arbeitsmedium anschließend auf eine zum Heizen geeignete Temperatur gepumpt.

Das Zusammenspiel aus entnommener Umweltwärme und der elektrischen Arbeitsenergie, die zum Verdichten des Arbeitsmediums benötigt  wird, ergibt die Heizwärme.

Wie lässt sich die Effizienz einer Wärmepumpe bewerten?

Die Effizienz einer Wärmepumpe wird durch die sogenannte Leistungszahl ausgedrückt. Diese gibt an, wie viel gewonnene Wärmeenergie im Verhältnis zur eingesetzten Hilfsenergie gewonnen wird. Eine Leistungszahl von 4 besagt, dass zur Erzeugung von 4 kWh Wärme 1 kWh Elektrizität eingesetzt werden muss. Diese Angaben sind nur aussagekräftig und vergleichbar bei gleichen Systemtemperaturen bzgl. Wärmequelle und Heizmedium.

Welche Anforderungen sind für einen kostengünstigen Betrieb zu erfüllen?

Elektrische Wärmepumpen benötigen umso mehr Strom, je mehr Wärme das Objekt benötigt und je größer der Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle und Heizungswasser ist. Um die Betriebs- und insbesondere die Investitionskosten möglichst gering zu halten, sollte das Gebäude an sich über einen hohen Wärmeschutz, d.h. eine Wärmeisolierung auf Neubauniveau, verfügen. Weiterhin sind für einen effizienten Wärmepumpenbetrieb i.d.R. Flächenheizkörper (Wand- oder Fußbodenheizung) erforderlich. Ein anzustrebendes hohes Temperaturniveau der Wärmequelle ergibt sich aus der zu erschließenden Umwelt-Wärmequelle.

Ebenso bedeutend: Viele Elektrizitätsversorger bieten einen Wärmepumpenstromtarif zu einem erheblich günstigeren Preis an. Somit sind Wärmepumpen in der Anschaffung deutlich teurer und in den Betriebskosten deutlich günstiger als konventionelle Heizungssysteme. Ob sich der Einsatz einer Wärmepumpe rentiert, muss somit im Einzelfall geprüft werden.

Welche Wärmequellen kommen in Frage?

Erdreich: Erdwärme kann durch sogenannte Kollektoren (oberflächennah und horizontal flächige Wärmeaufnahme) oder durch Erdwärmesonden (vertikal, Tiefenbohrung) nutzbar gemacht werden. In beiden Fällen wirkt sich feuchter Boden positiv aus. Das Wärmeträ-germedium ist i.d.R. ein Wasser-Frostschutz-Gemisch und wird Sole genannt. Erdkollektoren bestehen aus Kunststoffrohren, die je nach Bauform in 0,8 bis 4,50 m Tiefe im Erdreich verlegt werden. Bei kleinen Grundstücken bietet sich nur die Erdsonde an. Bohrungen in 50-100 m Tiefe sind gängig, pro Bohrung können je nach Tiefe bis ca. 5 kW Heizleistung erschlossen werden.

Außenluft: Sie hat ausgerechnet die niedrigste Temperatur, wenn der Wärmebedarf am höchsten ist. Viele Luftwärmepumpen haben für diesen Fall zusätzlich einen Elektroheizstab, sehr zu ungunsten der Energiebilanz. Ein Holzofen für kalte Tage ist dem Elektroheizstab-Betrieb vorzuziehen.

Abluft: Die Abluftwärmepumpe erfordert eine zentrale Abluftanlage und ist besonders für Niedrigenergiehäuser mit einem Energieverbrauch kleiner 3 l Heizöl pro m² beheizte Fläche und Jahr interessant, da hier keine zusätzliche Wärmequelle erforderlich ist.

Grundwasser: In 10 bis 15 m Tiefe beträgt die Temperatur nahezu konstant 10°C. Zur Nutzung sind ein Saug- und ein Schluckbrunnen erforderlich. Grundwassertiefe, ergiebigkeit und –eignung (z.B. Eisengehalt) sind vorab zu prüfen. Die Genehmigung der zuständigen Wasserbehörde ist notwendig.

Ist die Wärmepumpe ein umweltfreundlicher Wärmeerzeuger?

Dies kann anhand einer primärenergetischen Betrachtung erkenntlich werden. Prinzipiell gilt die Faustformel, dass zur Erzeugung einer kWh Strom ein primärenergetischer Aufwand von ca. 3 kWh notwendig ist. Somit sollte eine Wärmepumpe mindestens eine Leis-tungszahl von 4 erreichen, um einen deutlichen Umweltvorteil gegenüber fossilen Brennstoffen zu erzielen und nicht nur die Abhängigkeit von der Elektrizitätswirtschaft zu erhöhen oder sogar schlechter als konventionelle Technik abzuschneiden.

Welche Bedeutung hat die Wärmepumpe für die Gebäudeheizung?

In der Vergangenheit wurde bei energetischen Betrachtungen fast ausschließlich die Quantität der Energie berücksichtigt. Zukünftig wird auch die Qualität der eingesetzten Energie Bedeutung erlangen. Wärmepumpen sind in passenden Objekten und bei richti-ger Auslegung in der Lage, aus einem kleinen Teil hochwertiger Energie einen großen Teil Wärme zu gewinnen. Dies ist ein Aspekt, der Wärmepumpen als eindeutige Zukunfts-technologie identifiziert.

Welche Wärmepumpen gibt es ?

Luft ist in der Regel verfügbar und für den Betrieb einer Wärmepumpe gut geeignet. Es gibt Systeme für die Innen- und Außenaufstellung. Lediglich bei anhaltenden Minustemperaturen wird für die Beheizung eines Gebäudes ein Elektroheizstab ergänzend eingesetzt.

Sole/Wasser-Wärmepumpen:
Das Erdreich ist durch seine relativ konstante Temperatur eine sehr gute Wärmequelle. Über einen Erdkollektor  (horizontale Verlegung) oder eine Erdsonde (Tiefenbohrung) wird durch Kunststoffrohre eine Soleflüssigkeit gepumpt. Diese gibt die gespeicherte Wärme an die Wärmepumpe ab.

Wasser/Wasser-Wärmepumpen:
Das Grundwasser stellt die ergiebigste Wärmequelle für eine Wärmepumpe dar. Über eine Brunnenanlage wird  das Grundwasser für die Wärmepumpe entnommen, ihm Energie entzogen und anschließend wieder zugeführt. Wärmepumpen sind eine ideale Lösung für den Neubau. Viessmann, Solvis und Buderus Wärmepumpen sind ideal für den Einsatz im Neubaubereich geeignet.

Hervorragende Planungsvoraussetzungen sprechen für den Einsatz einer Wärmepumpe im Neubau.

• Optimale Flächenplanung für Erdkollektoren möglich
• frei definierbare Bohrstellen für die Erdsondenbohrung
• Aufstellungsort der Wärmepumpe ideal bestimmbar
• Einsatz einer Wärmepumpe die auch zur Kühlung eingesetzt werden kann ist problemlos umsetzbar.
• Bei Neubauten kann bereits in der früheren Planungsphase die Wärmepumpenanlage ausgewählt werden.

Eignen sich Wärmepumpen auch zur Modernisierung?

Ja, unter entsprechenden Voraussetzungen ist eine Wärmepumpe für die Modernisierung geeignet:

• Ausreichend große Heizfläche
• Möglichst niedrige Vorlauftemperaturen(z.B. Fußbodenheizung oder Wandheizung)
• Möglichst geringer Wärmebedarf (gute Wärmedämmung, Isolierglasfenster)

Luft/Wasser-Wärmepumpen eignen sich wegen des geringeren Installationsaufwandes besonders gut für Modernisierungsmaßnahmen. Hier gibt es Lösungen für die Innen- und Außenaufstellung. In manchen Modernisierungsfällen kann sogar das vorhandene Heizsystem mit eingebunden werden. Speziell für die Teilsanierung stehen Trinkwasserwärmepumpen zur Verfügung, die eine zentrale Trinkwasserwärmung  ermöglichen. Diese nutzen die Abwärme als Wärmequelle. Auch die Einbindung von Solarkollektionen ist möglich.

Wärmepumpen sind einfach zu bedienen.

Grundsätzlich übernimmt der Wärmepumpenmanager die Regelung, Steuerung und Überwachung der Wärmepumpe  in Abhängigkeit von der Außentemperatur und sorgt so für einen hohen Komfort und Energieeinsparung. Die Einstellung des Wärmepumpenmanagers übernimmt der Heizungsfachmann bei der Installation.Individuelle Anpassungen an der Grundeinstellung für die Heizung oder Trinkwassererwärmung zum Beispiel für die Abwesenheit im Urlaub, können vom Anwender einfach vorgenommen werden, da die Bedienung durch eine Klartext-Anzeige erfolgt.

Wie oft muss eine Wärmepumpe gewartet werden?

Im Prinzip sind Wärmepumpen sehr wartungsarm. Eine jährliche Überprüfung durch den Heizungsfachmann ist jedoch empfehlenswert.

Kann ich Wärmepumpen auch zur Kühlung einsetzen?

Ja. Wärmepumpen eignen sich auch zur Kühlung in den heißen Sommermonaten. Systemabhängig werden zwei Varianten unterschieden.

Aktive Kühlung:
Bei so genannten reversiblen Wärmepumpen wird das Funktionsprinzip umgekehrt. Die Wärmepumpe ist dabei in Betrieb und entzieht die Wärme des Innenraumes über den Fußboden- oder Wandheizung. Die Abwärme kann dabei zur Trinkwassererwärmung genutzt werden.

Passive Kühlung:
Bei der passenden Kühlung wird die höhere Temperatur des Innenraumes über die Fußboden-oder Wandheizung aufgenommen und über einen Wärmetauscher an das kühlere Erdreich oder Grundwasser abgegeben. Da der Kompressor der Wärmepumpe dabei nicht läuft, bleibt die Wärmepumpe „passiv“ und der Verdichter steht während des Kühlvorganges für die Warmwasserbereitung zur Verfügung.

Was bringt die Kombination Wärmepumpe mit Solar?

Solaranlagen werden nach EnEV Kriterien sehr positiv bewertet. Das Energiesparhaus KFW 60 bez. 40 ist dadurch ohne einen zusätzlich höheren Dämmaufwand erreichbar. Mit einer Solaranlage setzten Sie ein sichtbares Zeichen für Ihr Umweltbewusstsein. Die Kombination ist ein komplettes Paket. Alle Komponenten sind so optimal aufeinander abgestimmt. Die Solaranlage kann zur Warmwasserbereitung oder zur Heizungsuntertützung eingesetzt werden. 

Diese Fördermittel gibt es für den Einsatz von Wärmepumpen

Für die Förderung von Wärmepumpen bieten Bund und Länder verschiedene Programme an. Die KfW Bank bietet für die Investition in Wärmepumpen zinsgünstige Darlehen an. Einige  Energieversorger bieten neben günstigen Stromtarifen für Wasserpumpen auch Investitionskostenzuschüsse an.Auskünfte über aktuelle Fördermöglichkeiten finden Sie unter: www.bafa.de