Wärmepumpen gewinnen zunehmend an Bedeutung als klimafreundliche Heizsysteme. Sie nutzen Umweltenergie aus Luft, Wasser oder Erdreich, um Gebäude zu heizen. Ihre Effizienz hängt maßgeblich von der richtigen Planung, dem Zustand des Hauses und der gewählten Wärmequelle ab. Ein tieferer Blick zeigt, wie diese Technologie funktioniert und welche Aspekte für Hausbesitzer wichtig sind.
Wichtige Erkenntnisse
- Wärmepumpen nutzen Umweltwärme und benötigen Strom für den Betrieb.
- Die Effizienz wird durch die Jahresarbeitszahl (JAZ) angegeben; Werte über 3 sind erstrebenswert.
- Ein guter Wärmeschutz des Hauses und große Heizflächen sind entscheidend für einen sparsamen Betrieb.
- Luft-, Wasser- und Erdwärmepumpen unterscheiden sich in Effizienz, Kosten und Installationsaufwand.
- Fördermittel und Kombinationsmöglichkeiten mit Photovoltaik senken die Betriebskosten und verbessern die Klimabilanz.
Wie eine Wärmepumpe funktioniert
Eine Wärmepumpe entzieht ihrer Umgebung Wärme – sei es der Außenluft, dem Grundwasser oder dem Erdreich. Ein spezielles Kältemittel zirkuliert in einem geschlossenen System und nimmt diese Umweltwärme auf. Anschließend wird das Kältemittel komprimiert, wodurch seine Temperatur steigt. Diese höhere Temperatur wird dann genutzt, um das Heizwasser im Haus zu erwärmen.
Nach der Wärmeabgabe entspannt sich das Kältemittel wieder und der Kreislauf beginnt von Neuem. Für die Kompression benötigt die Wärmepumpe elektrischen Strom. Im Prinzip arbeitet eine Wärmepumpe ähnlich wie ein Kühlschrank, nur in umgekehrter Richtung: Statt Wärme aus dem Inneren nach außen zu transportieren, holt sie Wärme von außen ins Haus.
Interessanter Fakt
Jeder Kühlschrank enthält eine Wärmepumpe. Er kühlt den Innenraum, indem er Wärme entzieht und diese über die Rückseite an die Raumluft abgibt. Das Prinzip ist dasselbe wie beim Heizen mit einer Wärmepumpe.
Sollte der Wärmebedarf im Haus die Leistung der Wärmepumpe übersteigen, schaltet sich oft ein elektrischer Heizstab zu. Dieser erwärmt das Wasser direkt. Dies ist jedoch weniger effizient und erhöht die Stromkosten erheblich. Eine optimale Planung zielt darauf ab, den Einsatz des Heizstabs so weit wie möglich zu minimieren.
Klimafreundlichkeit und Effizienz: Was zählt?
Die Klimafreundlichkeit einer Wärmepumpe hängt stark von ihrer Effizienz und der Herkunft des verwendeten Stroms ab. Obwohl Wärmepumpen erneuerbare Umweltenergie nutzen, benötigen sie Strom. Stammt dieser Strom aus fossilen Quellen, ist die Klimabilanz weniger positiv. Der Anteil erneuerbarer Energien im Strommix verbessert die Umweltfreundlichkeit jeder Wärmepumpe kontinuierlich.
„Eine Wärmepumpe ist dann am klimafreundlichsten, wenn sie mit möglichst wenig Strom viel Wärme erzeugt und dieser Strom idealerweise aus erneuerbaren Quellen stammt.“
Die Effizienz einer Wärmepumpe wird durch die Jahresarbeitszahl (JAZ) ausgedrückt. Sie gibt an, wie viele Einheiten Wärme die Heizung über das Jahr hinweg pro eingesetzter Einheit Strom erzeugt. Eine JAZ von 4 bedeutet beispielsweise, dass die Wärmepumpe aus 1 kWh Strom 4 kWh Wärme gewinnt. Eine Wärmepumpe gilt ab einer JAZ von mindestens 3 als effizient.
JAZ vs. COP
Neben der Jahresarbeitszahl (JAZ) gibt es die Leistungszahl (COP – Coefficient of Performance). Der COP ist eine Momentaufnahme und weniger aussagekräftig als die JAZ, die die schwankenden Bedingungen über ein ganzes Jahr berücksichtigt.
Herstellerangaben zur Effizienz basieren oft auf Laborbedingungen. In der Praxis können die Werte abweichen. Eine individuelle Beratung vor dem Einbau ist daher entscheidend, um die optimale Wärmequelle und Anlagengröße für das eigene Haus zu finden. Ein Wärmemengenzähler hilft später, die tatsächliche JAZ zu überwachen und bei Bedarf Anpassungen vorzunehmen.
Voraussetzungen für den effizienten Betrieb
Nicht jedes Haus ist gleichermaßen für eine Wärmepumpe geeignet. Während sie im Neubau Standard ist, erfordert der Einbau in Bestandsgebäuden oft Anpassungen. Die wichtigsten Voraussetzungen für einen effizienten und kostensparenden Betrieb sind:
- Guter Wärmeschutz: Eine gute Dämmung von Fassade und Dach sowie moderne Fenster reduzieren den Wärmeverlust. Dadurch sinkt der Heizbedarf, und die Wärmepumpe muss weniger leisten.
- Große Heizflächen: Fußboden- oder Wandheizungen sind ideal, da sie mit niedrigen Vorlauftemperaturen auskommen. Auch ausreichend dimensionierte Heizkörper können funktionieren. Gegebenenfalls müssen einzelne Heizkörper durch größere oder Niedertemperatur-Heizkörper ersetzt werden.
Sind diese Bedingungen nicht optimal, kann eine energetische Sanierung des Hauses vor dem Umstieg auf eine Wärmepumpe sinnvoll sein. Dies kann die Dämmung der Gebäudehülle, den Austausch von Fenstern oder die Anpassung der Heizkörper umfassen. Eine fundierte Energieberatung hilft, den Wärmebedarf zu ermitteln und die notwendigen Maßnahmen zu planen.
Arten von Wärmepumpen und ihre Quellen
Es gibt verschiedene Arten von Wärmepumpen, die sich in ihrer Wärmequelle, Effizienz und dem Installationsaufwand unterscheiden:
Luftwärmepumpen (Luft-Wasser-Wärmepumpen)
- Vorteile: Relativ einfache Installation, geringere Anschaffungskosten, flexibler Aufstellort.
- Nachteile: Geringere Effizienz bei sehr kalten Außentemperaturen, Geräuschentwicklung durch Ventilatoren. Schallschutzmaßnahmen sind oft notwendig.
Luftwärmepumpen entziehen der Außenluft Wärme, selbst bei Minustemperaturen. Moderne Geräte sind leiser geworden, aber der Aufstellort ist entscheidend, um Lärmbelästigungen für Bewohner und Nachbarn zu vermeiden. Ein Mindestabstand von drei bis vier Metern zu Schlafräumen und Nachbargebäuden ist ratsam. Rasenflächen wirken schalldämpfend, während die Aufstellung zwischen zwei Mauern Echoeffekte verstärken kann.
Erdwärmepumpen (Sole-Wasser-Wärmepumpen)
- Vorteile: Hohe Effizienz, da die Erdtemperaturen über das Jahr relativ konstant sind, geringe Betriebskosten.
- Nachteile: Hoher Installationsaufwand (Bohrungen oder große Flächenkollektoren), höhere Anschaffungskosten, Genehmigungspflicht für Bohrungen.
Erdwärmepumpen nutzen die im Erdreich gespeicherte Wärme. Dies geschieht entweder über tiefe Erdsonden (bis zu 100 Meter) oder über oberflächennahe Flächenkollektoren. Die Effizienz hängt von der Bodenbeschaffenheit ab. Bohrungen sind genehmigungspflichtig und nicht überall erlaubt. Eine zu klein dimensionierte Wärmequelle führt zu Effizienzverlusten und höheren Stromkosten.
Grundwasserwärmepumpen (Wasser-Wasser-Wärmepumpen)
- Vorteile: Höchste Effizienz, da Grundwasser auch im Winter Temperaturen um 10 °C aufweist, sehr geringe Betriebskosten.
- Nachteile: Sehr hoher Installationsaufwand (zwei Brunnenbohrungen), hohe Anschaffungskosten, Genehmigungspflicht, nicht überall umsetzbar (Wasserschutzgebiete, Wasserqualität).
Grundwasserwärmepumpen sind die effizientesten Systeme. Sie benötigen einen Förderbrunnen, der Wasser zur Wärmepumpe leitet, und einen Schluckbrunnen, der das abgekühlte Wasser zurückführt. Die Genehmigung durch die Wasserbehörden ist zwingend erforderlich und wird nicht immer erteilt, insbesondere in Wasserschutzgebieten oder bei ungünstiger Wasserzusammensetzung.
Kältemittel und Umweltschutz
Die Wahl des Kältemittels in einer Wärmepumpe hat direkte Auswirkungen auf die Umwelt. Bei der Befüllung oder im Laufe der Zeit kann Kältemittel austreten. Einige dieser Stoffe haben ein extrem hohes Treibhauspotenzial (GWP – Global Warming Potential), das um ein Vielfaches höher ist als das von CO2. Sie beschleunigen die Erderwärmung erheblich.
Aus diesem Grund werden bestimmte Kältemittel schrittweise verboten. Es ist ratsam, beim Kauf einer Wärmepumpe explizit ein Modell mit einem niedrigen GWP-Wert zu wählen. Natürliche Kältemittel wie Propan oder bestimmte künstliche Stoffe mit geringem GWP sind hier die bevorzugte Wahl. Je niedriger der GWP-Wert, desto klimafreundlicher ist die Wärmepumpe im Falle eines Austritts.
Kühlen mit der Wärmepumpe
Manche Wärmepumpen können im Sommer auch zur Raumkühlung eingesetzt werden. Hierbei unterscheidet man zwischen aktivem und passivem Kühlen:
- Aktives Kühlen: Eine reversible Wärmepumpe kehrt ihren Kreislauf um und entzieht dem Raum Wärme, um sie nach außen abzugeben. Dies ist mit Luft-Wasser- und Sole-Wasser-Wärmepumpen möglich. Der Stromverbrauch steigt hierbei, ist aber meist noch effizienter als eine separate Klimaanlage.
- Passives Kühlen (Natural Cooling): Dies ist nur mit Erd- oder Grundwasserwärmepumpen möglich. Die Wärme des Hauses wird direkt über den Wärmetauscher ins kühlere Erdreich oder Grundwasser abgeführt, ohne dass der Kompressor der Wärmepumpe läuft. Dies ist besonders energiesparend, bietet aber eine geringere Kühlleistung als aktives Kühlen oder Klimaanlagen.
Unabhängig von der Methode ist eine Taupunktüberwachung wichtig, um Kondenswasserbildung auf Heizflächen wie Fußböden zu vermeiden. Die Kühlfunktion sollte bereits bei der Planung berücksichtigt werden, da nicht alle Heizkörper für die Kühlung geeignet sind.
Kosten, Förderung und Wartung
Die Betriebskosten einer Wärmepumpe setzen sich hauptsächlich aus dem Stromverbrauch zusammen. Dieser hängt von vielen Faktoren ab, darunter das Modell, die Außentemperaturen, der energetische Zustand des Gebäudes und der tatsächliche Heizbedarf. Eine grobe Schätzung des Stromverbrauchs lässt sich aus dem bisherigen Heizenergieverbrauch und der erwarteten JAZ ableiten.
Wartungskosten
Die regelmäßigen Wartungskosten für Wärmepumpen sind oft geringer als bei anderen Heizsystemen. Eine Kontrolle der mechanischen Bauteile und der Dichtheit wird jährlich oder alle zwei Jahre empfohlen, Kostenpunkt etwa 100 Euro plus Arbeitsstunden.
Wärmepumpen werden vom Bund über die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) gefördert, Anträge sind bei der KfW zu stellen. Auch Länder und Kommunen bieten oft zusätzliche Förderprogramme an. Es ist wichtig, Förderanträge immer vor Beginn der Maßnahme zu stellen und sich frühzeitig über Kombinationsmöglichkeiten zu informieren. Eine unabhängige Energieberatung kann hier wertvolle Unterstützung bieten.
Ein Pufferspeicher kann die Effizienz der Anlage steigern, indem er erzeugte Wärme zwischenspeichert. Bei Hybridheizungen ist er unverzichtbar. Moderne Wärmepumpen mit Invertertechnik können oft auch das Leitungssystem der Flächenheizungen zur Zwischenspeicherung nutzen, was Energieverluste minimiert und die Lebensdauer verlängert.
Beim Kauf sollte auf Geräte mit Invertertechnik geachtet werden, da diese ihre Leistung an den aktuellen Heizwärmebedarf anpassen und so Energie sparen. Außerdem sorgt diese Technik für einen leiseren und ruhigeren Betrieb.
Versicherungsschutz und Genehmigungen
Der Einbau einer Wärmepumpe erfordert die Anpassung des Versicherungsschutzes. Die Wohngebäudeversicherung schützt das Gebäude und fest installierte Gegenstände wie die Wärmepumpe. Es ist ratsam, den Versicherer umgehend zu informieren und gegebenenfalls eine Elementarschadenversicherung zu ergänzen.
Für Luftwärmepumpen ist in der Regel keine Genehmigung erforderlich. Bei Grundwasser- oder Erdwärmepumpen sind jedoch Genehmigungen bei den Unteren Wasserbehörden einzuholen. Diese prüfen die Machbarkeit der Bohrungen und die Einhaltung von Vorschriften. Der Betrieb einer Wärmepumpe muss zudem immer beim örtlichen Stromnetzbetreiber angemeldet werden, oft inklusive eines zusätzlichen Zählers für die Heizung.
