Wie funktioniert eine Wärmepumpe? Vorteile, Nachteile, Voraussetzungen
Über 120.000 Heizungswärmepumpen haben allein 2020 in Deutschland ihren Betrieb aufgenommen, ein Großteil davon Luft-Wasser-Systeme. Kein Wunder, denn der Umstieg auf nachhaltige Energie bietet viele Vorteile: Wärmepumpen werden attraktiv staatlich gefördert und sparen Kosten. Günstiger lässt sich in Zukunft kaum heizen! Aber wie funktioniert eine Wärmepumpe eigentlich?
Wärmepumpen: Funktion
Heizsysteme mit Wärmepumpe sind Umweltsieger, denn sie kommen ohne fossile Brennstoffe wie Öl oder Gas aus. Stattdessen nutzen Wärmepumpen – je nach Typ – kostenlose Wärme aus Außen- und Umgebungsluft, Erde oder Wasser für Heizen und Warmwasserbereitung, das ganze Jahr. Ein bisschen Strom für den Betrieb braucht es trotzdem: Wer hier Ökostrom nutzt, besitzt damit eine klimaneutrale Anlage. Und wer die Wärmepumpe mit Photovoltaik kombiniert, kann bis zu 100 Prozent seines Energiebedarfs über regenerative Energien decken. Dies gilt auch im Winter, weil Grundwasser- und Erdwärmepumpen die Tatsache nutzen, dass auch bei Kälte recht konstante Temperaturen im Erdboden herrschen. Luftwärmepumpen sorgen dank einer Kombination von Kältemittel und Kompressor auch bei Minusgraden für Vorlauftemperaturen von über 50 Grad. Vorausgesetzt, die Anlage ist auf den Bedarf zugeschnitten und die Gebäudedämmung stimmt!
Welchem Funktionsprinzip folgen Wärmepumpen?
Wärmepumpen zapfen Luft, Erde oder Wasser an – und transportieren diese Umweltenergie anschließend in den Wohnbereich. Aktuell nicht genutzte Umweltwärme wird im Warmwasser- und Pufferspeicher vorgehalten. Doch wie funktioniert eine Wärmepumpe, nach welchem Prinzip? Wie ein Kühlschrank, nur umgekehrt: Während dieser Wärme aus dem Inneren des Geräts zieht und nach außen abgibt, schickt eine Wärmepumpe Außenwärme ins Hausinnere. Wärmepumpen arbeiten also auch ähnlich wie Split-Klimaanlagen. Daher können Sie Ihr Haus auch damit kühlen – z. B. passiv per Sole-Wasser-Wärmepumpe.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe im einzelnen?
Es ist ein Kreislauf! Umweltwärme wird einem flüssigen Kältemittel zugeführt, das verdampft. Der Verdampfer ist die Schnittstelle, an der Wärme auf den Wärmepumpenkreislauf übertragen wird. Das Kältemittel, das die Wärmeenergie transportiert, hat also zunächst ein niedriges Druck- und Temperaturniveau. Nun wird der Kältemitteldampf in einem Verdichter komprimiert. Gibt das Kältemittel die Wärme wieder ab, sind sowohl Druck als auch Temperatur erhöht. Gebundene Energie, die ein Wärmetauscher am Verflüssiger / Kondensator in den Heizkreis überträgt. Dabei wird das Kältemittel wieder flüssig. Im Expansionsventil / Entspannungsventil sinkt der Druck des Kältemittels weiter, es kühlt sich ab – und ein neuer Kreislauf beginnt.
Welche Wärmepumpen gibt es – und wie funktionieren sie?
Zwei Drittel der 2020 in Deutschland in Betrieb genommenen Systeme waren Luft Luft Wärmepumpen, derzeit mit bis zu 45 Prozent staatlich gefördert. Aber ganz gleich, welches Wärmepumpensystem, welche Wärmepumpen Funktion: Alle werden von Jahr zu Jahr günstiger in der Anschaffung. Sie möchten Ihre Heizung modernisieren oder planen einen Neubau? Nur eine Wärmepumpe, die zu Ihrem Projekt passt, macht Ihre Immobilie wirklich fit für die Zukunft. Welche Wärmequelle – Luft, Erdreich oder Grundwasser – Sie anzapfen, macht einen großen Unterschied. Eine Luftwärmepumpe saugt Umgebungsluft an und überträgt sie zum Wärmetauscher. Die Wärme wird an ein Kältemittel übertragen, per strombetriebenem Kompressor verdichtet und auf die gewünschte Temperatur gebracht.
Eine Luft Wasser Wärmepumpe funktioniert fast genauso, von der Wärmequelle abgesehen. Um Grundwasserwärme (zwischen 8 und 12 Grad ganzjährig) zu nutzen, müssen Sie zwei vier bis 15 Meter tiefe Brunnen (Förderbrunnen und Schluckbrunnen) bohren.
Erdarbeiten sind auch bei Sole-Wasser Wärmepumpe und Erdwärmepumpe nötig. Dazu können Sie oberflächennahe Erdkollektoren in ein bis zwei Metern Tiefe platzieren. Um dagegen Erdsonden für tiefe Geothermie einzubringen, braucht es Bohrungen von bis zu einhundert Metern Tiefe. Nicht ganz billig, aber dafür – nicht zuletzt dank konstant hoher Temperaturen im Erdreich – leistungsmäßig unübertroffen!
Die günstigeren Luft-Wasser – oder Luft-Luft-Wärmepumpen können hier nicht mithalten, aber bieten für energieeffizienten Neubau und Passivhaus eine sinnvolle Lösung. Am effektivsten arbeiten diese Systeme mit einer Heizung, die sich mit einer niedrigen Vorlauftemperatur begnügt – wie einer Fußbodenheizung.
Welche Kosten sind bei einer Wärmepumpe einzuplanen?
Sie müssen eine Wärmepumpe anschaffen, erschließen – und dann betreiben. Die Wärmeenergie steht kostenlos bereit, allein der Stromverbrauch verursacht Betriebskosten. Diese lassen sich senken, wenn Sie Ihren Strom selbst produzieren, z. B., indem Sie Ihre Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren. Wieviel Strom verbraucht wird, hängt von Typ und Leistung der Wärmepumpe und der Temperatur der Umweltwärmequelle ab. Jahresarbeitszahl (JAZ) bzw. COP (Coefficient of Performance) verraten hier: Wieviel Antriebsenergie (Strom) ist nötig, um eine bestimmte Wärmeleistung zu erreichen? Ein COP-Effizienzwert von 3,5 bis 5 ist okay. Eine JAZ 4 heißt, dass die Wärmepumpe über eine Einheit Strom quasi vier Einheiten Wärme generiert. Je präziser Ihre Anlage eingestellt ist und je bedarfsgerechter in der Dimension, desto niedriger fallen Stromkosten und Heizkosten aus. Und die Wartungskosten? Sind bei einer Wärmepumpe überschaubar, weil robust konzipiert und einfach im Aufbau. Um eine Wärmepumpe wirtschaftlich und sicher zu betreiben, reicht ein Wartungstermin pro Jahr.
Welche Vorteile bietet der Einbau einer Wärmepumpe?
Mit Wärmepumpe heizen ist günstig heizen! Auch, weil die Preise für Öl und Gas weiter klettern und die CO2 Steuer konventionelles Heizen zusätzlich verteuert.
Die Vorteile im Überblick? Wärmepumpen
– zapfen kostenlose Wärmeenergie an
– decken Heiz- und Warmwasserbedarf zuverlässig
– sind robust, langlebig und wartungsarm
– arbeiten umwelt- und klimaschonend
– mit Ökostrom laufen CO2-neutral
– Anschaffung amortisiert sich schnell, durch Heizkostenersparnis
– punkten mit niedrigen Betriebskosten
– sorgen für aktive / passive Kühlung im Sommer
– steigern die Rentabilität von Photovoltaik
Aber gibt es auch Nachteile?
Wo Licht ist, ist auch Schatten. Entscheidend ist, was nach Abwägung der Vorteile und Nachteile unterm Strich herauskommt!
Vordergründig als Nachteile erscheinen:
– hohe Anfangsinvestitionen (besonders bei Erdwärme)
– spezielle Anforderungen an Wahl der Heizkörper
– hohe Anforderungen beim Thema Gebäudedämmung
– hoher Planungs- und Genehmigungsaufwand (besonders bei Erdwärme)
Warum macht es Sinn, dass ein Fachbetrieb Ihre Wärmepumpe einbaut?
Ja, der Einbau einer Wärmepumpe in Eigenregie ist möglich. Aber ein Risiko: Geht dabei etwas schief, zahlen Sie gerade bei einem großen Projekt wie einer neuen Heizungsanlage erheblich drauf. Und selbst, wenn der Einbau gut gelingt: Eine Wärmepumpe muss nicht nur irgendwie, sondern effizient funktionieren. Dies ist z. B. dort der Fall, wo Temperaturunterschiede zwischen Wärmequelle und Wärmeverteilsystem möglichst gering sind. Installateure sind Heizungsfachleute, die wissen, was es braucht, damit eine bestimmte Wärmepumpe in einem bestimmten Gebäudeumfeld zur Hochform aufläuft – von der richtigen Dämmung über den Einbau der richtigen Heizkörper bis zur optimalen Vorlauftemperatur u. v. m! Wer einen zertifizierten Fachbetrieb für Wärmepumpeninstallation beauftragt, profitiert von
– einer innovativen Anlage
– zeitgemäßen Qualitäts- und Sicherheitsstandards
– mehreren Jahren Systemgarantie
– professioneller Energieberatung zu staatlicher Wärmepumpen-Förderung
– fachgerechter Wärmebedarfsberechnung
– Unterstützung bei der Einbindung der Wärmepumpe ins Smart Home
Heizungsanlage umrüsten? Jetzt Installateur-Fachbetrieb für Ihr Projekt finden!
Welche Wärmepumpe ist die beste? Die, die über mehrere Jahrzehnte am meisten Heizkosten spart und deren Investition sich optimal amortisiert! Baut ein etablierter Handwerksbetrieb eine Wärmepumpe ein, wird einer maximalen Zahl an Effizienzfaktoren Rechnung getragen. Falls Sie überlegen, Ihre Anlage auf eine umweltfreundliche Wärmepumpe umzustellen, können Sie hier auf Wärmepumpe Direkt eine Anfrage stellen: Wir leiten diese direkt an unsere Heizungs- und Installateurbetriebe weiter. Anschließend erhalten Sie von uns bis zu fünf Angebote geprüfter Handwerksbetriebe aus Ihrer Region – kostenlos und unverbindlich. So haben Sie die Möglichkeit, ganz in Ruhe Preise und Leistungen zu vergleichen – und dann den passenden Installateur Ihrer Wahl zu engagieren!