Alles über Wärmepumpen: Tipps und Infos

Wärmepumpen erfreuen sich in den letzten Jahren immer größer werdender Beliebtheit. Sie helfen bei der Senkung der Co2-Emissionen und bieten eine wunderbare Nutzung der stetig verfügbaren Umweltenergie. Folgender Artikel klärt über die Funktionsweise der unterschiedlichen Wärmepumpen auf und vermittelt wichtige Fakten über Förderung, (Standort-)Bestimmungen und einige Tipps zur Nutzung einer solchen Wärmepumpe.

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Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Energie aus der Umwelt zu gewinnen, erweist sich als ökologisch, klimaneutral und durchaus effizient. Die regenerative Energiequelle liefert dank physikalischer Prozesse am Ende Wärme und die CO2-Emission wird zudem pro Nutzer gesenkt. Die optimale Nutzung der gewonnenen Energie aus Erde, Luft oder Wasser wird am besten mittels Flächenheizungssystem realisiert. Auch die Erwärmung der Raumluft zeugt von Effizienz und Effektivität. Die Funktion einer Wärmepumpe ist wie folgt in vier wichtige Schritte unterteilt:

• Aufnahme
• Verdichtung
• Abgabe
• Entspannung
• Nachtabsenkung

Dabei erwärmt die aufgenommene Umweltenergie ein Kältemittel, welches zum Verdampfen gebracht wird. Ein Strom betriebener Kolbenverdichter presst diese Gase zusammen, damit ausreichend Energie für die Heizung der gesamten Räume realisiert werden kann. Wenn der Druck folgend steigt, wird letztendlich die gewünschte Temperatur erreicht. Ein angrenzender Wärmetauscher erhitzt nun das Wasser im Heizungssystem. Damit dieser Vorgang stetig wiederholt werden kann, benötigt das Kältemittel eine Abkühlung und die Senkung des Drucks beim Strömen durch ein Entspannungsventil.

Wofür steht die Jahresarbeitszahl?

Die Jahresarbeitszahl – kurz JAZ – ist ein Indiz für die Effektivität der Wärmepumpe. Der Wirkungsgrad zwischen aufgebrachter und nutzbarer Energie wird mit dieser Kenngröße kommuniziert. Dabei ist der angegebene Wert ein Maximalwert für nahezu optimale Rahmenbedingungen. Da die Wärmepumpe strombetriebene Bauteile enthält, muss ein Anteil an zugeführter Energie einkalkuliert werden. Dieser erhöht sich bei großen Temperaturgefällen zwischen existenter Umweltwärme und gewünschtem Wärmebedarf im Haus. Ebenso haben Kältemittel, Außentemperaturen und das individuelle Nutzverhalten einen Einfluss auf die Effizienz. Wärmepumpen mit einer JAZ von 4 können einen bis zu 400-prozentigen Wirkungsgrad erzielen. Folgende Kriterien begünstigen die JAZ und die Effizienz der Wärmepumpe:

• Niedriger Heizwärmebedarf (Dämmung senkt ihn)
• Heizsystem benötigt geringe Vorlauftemperatur (Flächenheizungen)
• Gleichmäßig verfügbare Wärmequelle

Welche Arten an Wärmepumpen gibt es?

Abhängig von den Standortfaktoren kann eine Wärmepumpe durchaus auch als nicht sinnvoll betrachtet werden. Dies hängt unter anderem von folgenden Faktoren ab:

• Platz
• Geographische Lage
• Wetterzyklen
• Grundwasserspiegel

Nach physikalischen Prinzipien werden die gängigen technischen Lösungen unterschieden:

Kompressionswärmepumpe

Über die Verdichtung eines Kältemittels wird der Anstieg der Temperatur erzeugt. Ein Wärmetauscher leitet die Energie an das Heizungssystem weiter. Im Anschluss erfolgt eine Abkühlung. Die Warmwasser-Wärmepumpe als Spezialfall dient lediglich zur Erwärmung des Brauchwasserkreislaufes – ohne Strom spart sie Kosten.

Adsorptionswärmepumpe

Wasser als Kältemittel läuft an einem Sorptionsmittel (oft Zeolith) vorbei und wird automatisch angesaugt. Die Übertragung der Wärme erfolgt in einem chemischen Prozess. Anschließend sorgt ein Brenner für die Austrocknung des Sorptionsmittels und der Verflüssigung des Wassers, der Wärmetauscher nutzt die Energie.

Absorptionswärmepumpe

Ein Sorptionsmittel wird im gasförmigen Zustand von einer Lösung aus Wasser und Ammoniak aufgenommen. Letztendlich werden die Bestandteile in einem Austreiber wieder voneinander getrennt und für den neuen Prozess vorbereitet. Die gespeicherte Energie in Form von Wärme wird hierbei entnommen und zur Heizung verwendet. Diese Variante ermöglicht eine Verbindung der Wärmepumpe mit Heizungsarten großer Vorlauftemperatur. Andererseits wird für die Austreibung eine Erdgasverbrennung benötigt.

Allgemeine Informationen:

Vor der Inbetriebnahme einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe empfiehlt sich eine Wasserprobe auf Feststoffanteile und die Konzentration an Mangan sowie Eisen. Bohrungen über 20 Meter Erdtiefe treiben die Kosten immens in die Höhe.

Die Positionierung von Erdkollektoren einer Sole-Wasser-Wärmepumpe sollte unter der Frostgrenze von 1,5 Metern geschehen. Außerdem benötigt man ein mindestens doppelt so großes Areal wie die benötigte Heizfläche.

Für Erdsonden empfiehlt sich eine Bohrtiefe von 40 bis 100 Metern. Durchschnittlich darf mit einer Lebensdauer von 15 bis 20 Jahren gerechnet werden. Dank regelmäßiger Wartung und gleich bleibender Routinen können Wärmepumpen bis zu 25 Jahre effektiv und wirtschaftlich arbeiten – Erdwärmepumpen im Idealfall sogar bis zu 40 Jahre.

Des Weiteren werden im Angebot der Wärmepumpen Unterteilungen bezüglich der unterschiedlichen Umweltenergien getroffen. In nachstehender Tabelle sind die einzelnen Wärmepumpen gegenübergestellt:

Für wen eignen sich Wärmepumpen?

Wärmepumpen sind prädestiniert für gedämmte Gebäude. Als Heizungssystem für den Neubau bieten sie sich demzufolge förmlich an. Aber auch ein energiesanierter Altbau kann mit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe ein Ideal der Leistungszahl 4 erreichen. Gerade für Besitzer von Passiv- oder Niedrigenergiehäusern stellt diese Heizungsart eine Verlockung dar.

In Kombination mit einer Photovoltaikanlage kann eine sehr klimafreundliche Heizvariante geschaffen werden. In diesem Fall wird der Großteil des benötigten Stroms für die Wärmepumpe in Eigenregie produziert. Zusätzliche Kosten und Abhängigkeiten entfallen nun – die Einspeisung des restlichen Stroms in das regionale Stromnetz bringt außerdem eine kleine Einnahmequelle.

Für den Bau einer Wasser-Wasser- / Sole-Wasser-Wärmepumpe benötigt man bestimmte Genehmigungen:

• Untere Wasserbehörde (Wasser-Wasser-Wärmepumpe)
• Bergbehörde (Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Erdsonde)
• Genehmigung zur Einhaltung der Richtlinien des Wasserhaushaltsgesetzes (alle)

Daher sollten folgende Kriterien vorher in Augenschein genommen werden:

• Bodenbeschaffenheit
• Grundwasserstand
• Grundstücksgröße
• Richtlinien der Bundesländer

Bauliche Vorraussetzungen: hier kann eine Wärmepumpe installiert werden – und hier nicht

Während Luft-Wärmepumpen sowohl im Neubau als auch im Bestandsbau eingesetzt werden können und vergleichsweise wenig Platz benötigen, sind für den Betrieb von Erd- und Wasserwärmepumpen bestimmte Bedingungen notwendig. So brauchen Sie für eine Heizung mit Erdwärmepumpe ein Grundstück, das groß genug ist, um die Kollektoren unter der Erde zu installieren. Als Faustregel gilt: Je 100 Quadratmeter zu beheizender Fläche wird die doppelte Fläche für die Kollektoren benötigt – in diesem Fall 200 Quadratmeter freie Grundstücksfläche. Nutzen Sie Sonden, die tief ins Erdreich versenkt werden, ist zwar weniger Platz notwendig, Sie müssen jedoch immer noch über ein entsprechendes Grundstück verfügen. Zudem spielen auch die Höhe des Grundwasserspiegels auf Ihrem Grundstück und die Gesteinsschichten eine Rolle. Erdwärmepumpenheizungen sind daher vor allem etwas für Eigenheimbesitzer und werden idealerweise im Neubau verbaut.

Das gilt prinzipiell auch für die Wärmepumpenheizung, die mit Wasser arbeitet. Sie benötigen für ihren Betrieb einen Brunnen, der, sollte er auf dem Grundstück nicht vorhanden sein, gebaut werden muss. Auch hier ist ein eigenes Grundstück notwendig. Anders sieht es jedoch mit Luft-Wärmepumpen aus. Sie nehmen weniger Platz ein und es sind keine baulichen Veränderungen am Haus notwendig. So können Sie etwa auch im Mehrfamilienhaus eingesetzt werden und in Altbauten, die Sie nachträglich mit einer Wärmepumpe ausstatten möchten.

Wird die Wärmepumpe gefördert?

Wärmepumpen werden von der KfW sowie der BAFA gefördert. Dies hängt von der Technik und des jeweiligen Bauprojektes ab. Die Förderinstitute unterstützen Installationen, wenn folgende Punkte erfüllt werden:

• Bereitstellung von Prozesswärme
• Raumheizung in Nichtwohngebäuden
• Kombination von Raumheizung und Warmwasser
• Raumheizung, wenn andere erneuerbare Energien die Warmwasserbereitung regeln
• Bereitstellung von Wärme fürs Wärmenetz

Die Jahresarbeitszahl entscheidet ebenso über die Art und Höhe der Förderung. So stehen folgende Ansprüche an die Wärmepumpe im Raum:

Basisförderung

• Gas-Wärmepumpen – JAZ 1,25
• Luft-Wasser-Wärmepumpen – JAZ 3,5
• Wasser-Wasser-Wärmepumpen – JAZ 3,8
• Sole-Wasser-Wärmepumpen – JAZ 3,8

Innovationsförderung

• Gas-Wärmepumpen – JAZ 1,5
• Luft-Wasser-Wärmepumpen – JAZ 4,5
• Wasser-Wasser-Wärmepumpen – JAZ 4,5
• Sole-Wasser-Wärmepumpen – JAZ 4,5

Mit folgenden Fördermitteln dürfen Bauherren rechnen:

• Luft-Luft Wärmepumpe – mindestens 1.300 Euro (40 € pro kW Wärmeleistung)
• Sole-Wasser Wärmepumpe – mindestens 4.500 (100 € pro kW Wärmeleistung)
• Wasser-Wasser Wärmepumpe –mindestens 4.000 Euro (100 € pro kW Wärmeleistung)

Des Weiteren besteht die Förderung bei diesen Kriterien:

• 500 Euro für Kombination mit anderen erneuerbaren Energien
• 500 Euro für Einspeisung ins Wärmenetz
• Gebäudeeffizienzbonus von 50 Prozent der Basisförderung
• Optimierungsbonus von 10 Prozent der Investitionskosten
• mindestens 100 Euro für einen Wärmepumpencheck

Was muss ich bei einer Wärmepumpe noch beachten?

Bei der Nutzung einer Wärmepumpe für die Heizung der eigenen vier Wände sind folgende Tipps nützlich:

• Erzielende Jahresarbeitszahl mit dem Handwerker schriftlich vereinbaren
• Strom- und Wärmemengenzähler erleichtern JAZ-Berechnung der Heizperioden
• Wärmedämmung der Gebäudehülle senkt Bedarf
• Geringe Heizwassertemperatur durch Heizkörpervergrößerung
• Puffer- oder Kombispeicher notwendig
• Drehstromanschluss mit eigenem Stromzähler für Wirkungsgrad

• Info: Bezüglich der Tendenz der Brennstoffpreise können mit einer Wärmepumpe bis zu 50 Prozent der Energiekosten eingespart werden.

Eine regelmäßige Wartung schenkt dem Besitzer eine garantierte Langlebigkeit seiner Wärmepumpe. Wärmepumpen sind sehr störungsanfällig. Daher sollten Einstellungen und Regelungen konsequent kontrolliert und Änderungen des Nutzverhaltens vermieden werden.

Dabei sollten folgende Maßnahmen durchgeführt werden:

• Reinigung
• Funktionsüberprüfung
• Überprüfung der Sicherheitsventile
• Füllstandsmessung
• Kontrolle der Zu- und Ableitungen
• Reinigung von Kondensatwanne und Kondensatwasserablauf
• Überprüfung der Heizungsregelung und der Schaltzeiten
• Prüfung der Steuerungselektronik

Info: Sondertarife von Stromanbietern für Wärmepumpenbesitzer enthalten Abschaltzeiten und somit die Senkung der Stromkosten. Hierbei muss ein Pufferspeicher in der Planung berücksichtigt werden.

Tipp: Zudem sollte das im Kreislauf zirkulierende Wasser regelmäßig auf 60 Grad Celsius aufgeheizt werden, um Legionellen vorzubeugen.