Wärmepumpe

Wärmepumpe – eine Übersicht über Technik, Kosten und Fördermittel

Wärmepumpen nutzen bis zu 75% ihrer Energie als Wärme aus der Umwelt und ca. 25% elektrischen Strom als Antriebsenergie für den Verdichter (Kompressor). Diese Umweltwärme kann aus der Abwärme, der Umgebungsluft, dem Erdreich oder dem Grundwasser entnommen werden. Die Wärmepumpe hebt diese Energie durch physikalische Effekte auf ein Niveau, das angenehme Temperaturen im Wohnraum ermöglicht.



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1. Funktionsweise der Wärmepumpe

Wärmepumpen entnehmen der Umwelt (Luft, Wasser oder Erde) Wärme und überführen diese durch die Prozesse Verdampfen, Kompression und Kondensation auf ein höheres Temperaturniveau. Diese Wärme kann nun den Heizkörpern oder einer Raumlüftung zugeführt werden.

Die physikalischen Prozesse Verdampfen und Verdichten können mit der Funktionsweise eines Schnellkochtopfs erklärt werden:

In einer Wärmepumpe wird nun aber nicht Wasser durch die Umweltwärme, sondern ein spezielles Kältemittel zum Verdampfen gebracht. Diese Kältemittel haben die Eigenschaft, schon bei besonders niedrigen Temperaturen zu verdampfen. Der Dampf des Kältemittels wird nun durch einen elektrisch betriebenen Kompressor stark verdichtet, sodass die Temperatur ansteigt, es wird sozusagen „Wärme gepumpt“. Nun wird die Wärme von einem Wärmetauscher auf das Heizungswasser übertragen. Dies führt wiederum dazu, dass der Dampf abkühlt und sich verflüssigt oder kondensiert. Der entstandene Druck wird abgelassen und das Kältemittel kühlt somit vollständig ab. Somit ist der Kreis geschlossen und der Vorgang kann von neuem beginnen:

Wird der Wärmepumpenstrom größtenteils durch Photovoltaik (Solarstrom) erzeugt, kann die CO2 Emission im Vergleich zu Verbrennungssystemen deutlich reduziert werden.

Die Effizienz einer Wärmepumpe wird durch die Jahresarbeitszahl beschrieben. Sie ist das Verhältnis der Nutzenergie (nutzbare Wärme) zur aufgewendeten Energie zum Verdichten in Form von Strom. Das Verhältnis der abgegebenen Wärmeleistung zur zugeführten elektrischen Leistung wird Leistungszahl genannt.

2. Verschiedene Arten der Wärmepumpe

Sole-Wasser Wärmepumpe (Erdwärmepumpe):

Sole-Wasser-Wärmepumpe, Leitungen, Wasser, WarmwasserErdwärmepumpen entziehen dem Boden die in ihm gespeicherte Wärme. Dies kann auf zwei verschiedene Arten erfolgen:


  1. Bei geeigneter Bodenbeschaffenheit wird nach einer Tiefbohrung eine Erdsonde bis zu 100 Meter tief senkrecht in die Erde eingebracht.
  2. Bei geeigneter Grundstücksgröße wird ein Erdkollektor horizontal in 1,20 bis 1,50 Meter Tiefe verlegt.

Da die Bodentemperatur bis zu -5°C betragen kann, wird bei beiden Arten der Erdwärme-Abgabe frostsichere Sole als Wärmeträger verwendet. Die Sole besteht aus Wasser und einem Frostschutzmittel.

Wasser-Wasser Wärmepumpe:

Pumpe, Wasser, WasserbeförderungWasser/Wasser Wärmepumpen entziehen dem Grundwasser die Wärme. Aus einem sogenannten Saug- und Schluckbrunnen, für den eine behördliche Genehmigung erforderlich ist, wird Grundwasser entnommen und nach der Wärmeentnahme wieder dem Boden zurückgeführt. Da die durchschnittliche Temperatur des Grundwassers mehr als 10° C beträgt, arbeiten Wasser-Wasser Wärmepumpen das ganze Jahr über sehr effizient.

Luft-Wasser Wärmepumpe:

Wasser, Warmwasser, PumpeLuft-Wasser Wärmepumpen entziehen der Umgebungsluft Wärme – auch noch bei sehr niedrigen Außentemperaturen bis -20° C. Für diese Art der Wärmepumpe benötigen sie keine behördlichen Genehmigungen oder größere bauliche Maßnahmen. Erforderlich ist lediglich eine sichere Stellfläche für die Außeneinheit. Luft-Wasser Wärmepumpen sind die günstigsten Wärmepumpen. Allerdings sind sie auch etwas weniger effizient als Sole-Wasser und Wasser-Wasser Wärmepumpen. Sie eignen sich somit aber ideal zur Erweiterung bestehender Heizsysteme wie Gas-Brennwertheizung oder Solarthermie.

Ist in dem Haus eine Lüftungsanlage vorhanden, kann noch eine spezielle Form der Luft-Wärmepumpe zum Einsatz kommen: die Luft-Luft Wärmepumpe. Sie entzieht der Abluft die Wärme und heizt die frische Zuluft auf. Da bei diesem Typ nur relativ geringe Energiemengen übertragen werden, ist auch dieser Wärmepumpen-Typ ideal in Kombination mit anderen modernen Heizsystemen.

3. Die Wärmepumpe als Kühlung

Heizung, Warme Luft, WärmeEin besonderer Vorteil von Wärmepumpen ist, bei entsprechender Auslegung des Gesamtsystems, dass sie auch zur Kühlung eingesetzt werden können.

Bei der aktiven Kühlweise können sie den Heizkreis der Wärmepumpe einfach umkehren. Somit wird der Raumluft des Gebäudes die Wärme entzogen und die Umwelt aufgeheizt. Mit dieser Kühlweise können sie die Zimmertemperatur um mehr als 3°C abkühlen.

Bei der passiven Kühlweise wird lediglich der Kältekreislauf der Wärmepumpe abgeschaltet und die relativ tiefen Temperaturen des Erdreichs oder des Grundwassers auf das Heizungswasser übertragen. Hiermit wird zwar nur eine Abkühlung um ca. 3°C erreicht, verbraucht jedoch nur sehr wenig Strom.

4. Kosten einer Wärmepumpe

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Die Kosten einer Wärmepumpe beinhalten neben der Wärmepumpen-Anlage auch die Kosten für die Erschließung des Grundstücks (bei Erdwärme- und Grundwasser-Wärmepumpe). Hier verursachen horizontale Erdwärmekollektoren geringere Kosten wie die vertikalen Erdsonden. Neben diesen Kosten müssen auch die jährlichen Stromkosten von ca. 500€/Jahr (abhängig von Anbieter, Strom-Mix und Tarif) berücksichtigt werden.



5. Fördermittel

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Egal ob Sie eine Sole-Wasser, Wasser-Wasser oder Luft-Wasser Wärmepumpe einsetzen wollen: Wärmepumpen produzieren keine Emissionen und arbeiten sehr effizient. Selbst bei niedrigen Temperaturen im tiefen Winter. Wenn dann der benötigte Strom auch noch aus regenerativen Energien stammt oder zum Großteil aus der eigenen Photovoltaik-Anlage kommt, steht einer Förderung durch das BAFA oder die KfW nichts mehr im Wege.

Ein förderfähiges KfW-Effizienzhaus 55 (www.kfw.de) erreichen Sie mit der Installation einer Wärmepumpe. Verwenden Sie zusätzlich zur Stromerzeugung eine eigene Photovoltaik-Anlage, so ist sogar ein KfW-Effizienzhaus 40 realisierbar. In Kombination mit einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung und spezieller Außendämmung lässt sich sogar der höchste KfW-Förderstandard 40 Plus erreichen.

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) fördert Wärmepumpen auf Basis erneuerbarer Energien mit Investitionszuschüssen im „Marktanreizprogramm zur Förderung von Maßnahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien im Wärmemarkt“ (www.bafa.de).

Die KfW- und BAFA-Förderung ist auch kombinierbar. Die Gesamtsumme der Förderung darf jedoch die Kosten der Heizungserneuerung nicht übersteigen.

6. Vorteile/Nachteile einer Wärmepumpe

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Wasser-Wasser bzw. Sole-Wasser Wärmepumpen sind je nach behördlichen Auflagen und Standort (Geothermie z.B. nicht möglich) nicht immer als Heizungsanlage geeignet. Auch muss immer mit relativ hohen Investitionskosten gerechnet werden.

Ist die Umgebung jedoch geeignet und wird Strom aus regenerativen Energien verwendet oder eine eigene Photovoltaik-Anlage benutzt, ist die Wärmepumpe eine der umweltschonendsten Methoden zum Heizen.