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Infos zur gasbetriebenen Wärmepumpe

Über diesen Artikel

Lesezeit

5 Minuten

Veröffentlichung

20.03.2021

Letztes Update

09.12.2021

Gasbetriebene Wärmepumpe: Aufbau, Funktionen und Vorteil im Überblick

Bei dem Begriff Wärmepumpe denken die meisten Menschen an ein Heizaggregat mit Elektrokompressor. Es gibt jedoch auch Gaswärmepumpen. Wir zeigen dir, wie diese Technik funktioniert.

Inhalt des Blogartikels

Was ist das Besondere an einer gasbetriebenen Wärmepumpe?

Im Grunde funktionieren alle Wärmepumpen nach dem gleichen Prinzip. Ein Kältemittel entzieht über einen Wärmetauscher der umgebenden Luft, dem Erdboden oder dem Grundwasser natürliche Umweltwärme. Innerhalb des Kreislaufs wird dem Kältemittel durch physikalische Prozesse Energie zugeführt und damit dessen Temperatur weiter erhöht. Im Anschluss gibt das Kältemittel seine Wärmeenergie über einen zweiten Wärmetauscher an das Wasser des Heizkreislaufs ab. Das Heizungswasser zirkuliert durch die Rohre und Heizkörper des Heizsystems und erwärmt dadurch die Räume des Gebäudes.

Elektrische Wärmepumpe

Bei der bekannten elektrischen Wärmepumpe wird der Effekt ausgenutzt, dass sich beim Komprimieren eines gasförmigen Kältemittels nicht nur dessen Druck, sondern auch die Temperatur stark erhöht. Diese Druckerhöhung wird mit einem elektromotorischen Kompressor realisiert. Auf diese Weise wird der elektrische Strom effizient in Wärme umgewandelt.

Gasbetriebene Wärmepumpe

Bei Gaswärmepumpen kannst du zwischen 3 unterschiedlichen Arbeitsweisen unterscheiden:

1. Gas-Motor-Wärmepumpe

Diese Art funktioniert auf die gleiche Weise wie eine elektrische Wärmepumpe. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass der Kompressor nicht mit einem Elektro-, sondern einem Gasmotor angetrieben wird. Gegenüber der elektrischen Variante arbeitet die Gas-Motor-Wärmepumpe effizienter und spart Energie. Denn ähnlich wie bei der Brennwerttechnik in Heizkesseln, wird die Abwärme des Motors und des Abgases zusätzlich zur Erwärmung des Heizungswassers genutzt.

2. Gas-Absorptions-Wärmepumpe

Absorption ist das Eindringen eines Gases in eine Flüssigkeit. Bei diesem Vorgang entsteht bereits Wärme. Der komplette Prozess gliedert sich aber in weitere Schritte. Ausgangspunkt ist die Aufnahme von Umweltwärme durch das Kältemittel. Dabei ändert es seinen Aggregatzustand von flüssig zu gasförmig. Dieser erste Schritt ist bei allen Wärmepumpenarten gleich. Anschließend dringt das Kältemittel in die absorbierende Flüssigkeit ein und erwärmt sich weiter. Die dann mit dem Gas gesättigte Flüssigkeit wird mit einem Gasbrenner erhitzt. Dadurch trennen sich beide Medien wieder und das immer noch gasförmige Kältemittel hat nun die nötige Temperatur, um über einen weiteren Wärmetauscher das Heizungswasser auf Vorlauftemperatur zu bringen. Im Anschluss strömt das Kältemittel durch ein Expansionsventil und geht unter Druckverlust zurück in den flüssigen Aggregatzustand. Der Kreislauf beginnt erneut. Auch in dieser letzten Phase gleichen sich die Arbeitsprinzipien aller Wärmepumpenarten.

3. Gas-Adsorptions-Wärmepumpe oder Zeolith-Heizgerät

Der Begriff Adsorption bezeichnet das Anlagern eines gasförmigen Stoffes an einen Festkörper durch molekulare Bindungskräfte. Auch dabei kann Wärme entstehen. Damit sich möglichst viele Gasmoleküle anlagern können, muss der Körper über eine große Oberfläche verfügen, ohne dass die äußeren Abmessungen gigantisch groß sind. Das ist bei besonders porösen Stoffen gegeben. In unserem Fall kommt das vulkanische Mineral Zeolith zum Einsatz. Der Prozess der Wärmeerzeugung gleicht dem in der Absorptionswärmepumpe. Nur, dass sich das gasförmige Kühlmittel unter Temperaturanstieg im porösen Zeolith einlagert und anschließend ebenfalls wieder mit einem Gasbrenner und unter weiterer Erhitzung ausgetrieben wird.

 

Einsatzgebiete der Wärmepumpenarten

Für welchen Einsatzzweck sich eine Wärmepumpe eignet, hängt vor allem davon ab, welche Heizleistung sie erzeugen kann. Moderne Einfamilienhäuser haben durch die effektive Wärmedämmung nur noch einen geringen Heizwärmebedarf. Altbauten, Mehrfamilienhäuser oder Gewerbeeinheiten benötigen dagegen höhere Wärmemengen.

Elektrisch betriebene Wärmepumpen gibt es bis etwa 15 kW (Kilowatt) Heizleistung. Sie sind daher für neu gebaute ein- und kleinere Mehrfamilienhäuser geeignet. Auch in energetisch sanierten Altbauten, deren Heizungsanlage auf niedrige Vorlauftemperaturen ausgelegt ist, können sie verwendet werden.

Gas-Motor-Wärmepumpen werden im Leistungsbereich 20 bis 100 kW Heizleistung angeboten. Damit können sie in größeren Mehrfamilienhäusern und in Gewerbeeinheiten zur Heizung und für die Brauchwasser-Erwärmung eingesetzt werden.

Zeolith-Wärmepumpen erreichen höhere Vorlauftemperaturen als die Kompressor-Aggregate. Auch sie sind daher vor allem für größere Wohngebäude und für Gewerbeeinheiten sehr gut geeignet. Das gilt selbst dann, wenn diese noch nicht energetisch saniert und mit Niedertemperatur-Heizungsanlagen ausgerüstet sind.

Absorptions-Wärmepumpen werden in Ein- und Mehrfamilienhäusern sowie in kleineren Gewerbeeinheiten eingesetzt.

Wenn du über den Einsatz einer Wärmepumpe zur Beheizung deiner Wohn- oder Geschäftsimmobilien nachdenkst, solltest du unbedingt die Beratung durch einen erfahrenen Wärmepumpen-Experten nutzen. Ausgehend vom baulichen Zustand, der zu beheizenden Fläche und der Heizlast wird er dir die optimale Wärmepumpenart und die am besten zu nutzende Umweltwärme-Quelle für dein Vorhaben ermitteln können.

Wichtig ist, dass die Wärmepumpe die regelmäßig anfallende Wärmelast problemlos bewältigen kann. Für zeitweilige Spitzenlasten muss gegebenenfalls eine zusätzliche Heizquelle eingeplant werden. So kann die Wärmepumpe immer im optimalen Betriebspunkt arbeiten. Eine Unter- oder Überdimensionierung solltest du vermeiden. Ist das Aggregat zu klein, reicht die Heizleistung nicht aus und die Nutzer müssen frieren. Bei einer Überdimensionierung arbeitet die Wärmepumpe ineffizient und verbraucht zu viel Energie.

 

Vor- und Nachteile von gasbetriebenen Wärmepumpen

Fangen wir mit den Nachteilen an:

  • Gasanschluss notwendig
  • keine Gas-Sondertarife für Gaswärmepumpen verfügbar
  • hohe Anschaffungskosten
  • Ausstoß von CO₂ (Kohlenstoffdioxid) und anderen Schadstoffen

Dem steht eine Reihe von Vorteilen gegenüber:

  • bessere Energieeffizienz als elektrische Wärmepumpen
  • geringerer Brennstoffverbrauch als Gasheizkessel
  • wartungsarm
  • kurze Aufheizphase
  • Heizen und Kühlen möglich
  • Kosten einer Gaswärmepumpe

Anschaffungskosten

Die reinen Anschaffungskosten für das Gerät selbst beginnen im Einfamilienbereich bei etwa 15.000 Euro. Hinzu kommt noch die Installation. Dabei ist entscheidend, welche Umweltwärmequelle genutzt werden soll. Für das Anzapfen von Erd- oder Grundwasserwärme sind umfangreiche Schacht- oder Bohrarbeiten notwendig, die die Kosten in die Höhe treiben. Auf diese Weise kann der Einstandspreis bis zu 35.000 Euro für die komplette Anlage betragen.

 

Betriebskosten

Im Vergleich der jährlichen Betriebskosten schneidet die Gaswärmepumpe jedoch besser ab als ein vergleichbarer Gaskessel. Durch die anteilige Nutzung von Umweltwärme sind Gasverbrauch und damit die Brennstoffkosten ca. 30 Prozent geringer. Die Wartungskosten betragen etwa 50 bis 150 Euro pro Jahr. Absorptions-Wärmepumpe und das Zeolith-Aggregat verfügen noch über einen weiteren Vorteil. Durch das systembedingte Fehlen des Kompressors gibt es bei ihnen keine mechanischen Verschleißteile, die teure Reparaturen verursachen könnten.

Besteht in deiner Gemeinde die Möglichkeit, umweltfreundliches Biogas zu nutzen, hast du damit noch eine weitere Möglichkeit, Betriebskosten zu sparen.

 

Fördermöglichkeiten

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) konzentriert sich mit der aktuellen Bundesförderung für effiziente Gebäude auf die Modernisierung bestehender Immobilien. Entsprechend wird der Ersatz älterer Wärmeerzeuger durch moderne Heiztechnik in Bestandsbauten gefördert. Bei der Installation von Wärmepumpen werden bis zu 35 Prozent der förderfähigen Kosten übernommen. Wird eine Ölheizung ersetzt, die noch nicht der Austauschpflicht unterliegt, können es sogar 45 Prozent sein. Das kann die doch recht hohen Anschaffungskosten erheblich verringern.

Allerdings wird nicht pauschal jede Wärmepumpe gefördert. Das BAFA führt eine Liste konkreter Produkte, für deren Einbau eine Förderung gewährt wird. Auch die Hersteller geben Auskunft, welche ihrer Geräte förderfähig sind. Schau dir daher bei der Auswahl deiner zukünftigen Wärmepumpe nicht nur Leistungsdaten und Preis an, sondern beachte auch, ob du für dein Vorhaben Fördermittel beantragen kannst.

 

Gasbetriebene Wärmepumpen lohnen sich

Im Vergleich mit einer klassischen Gasheizung geht die Gaswärmepumpe sparsamer mit dem Brennstoff Erdgas um. Das ist möglich, weil sie einen Teil der notwendigen Wärmeenergie für die Temperierung des Heizwassers aus natürlichen Quellen wie der Luft aus der Umgebung, Erdwärme oder Grundwasser gewinnt. Die jährlichen Brennstoffkosten sind also geringer. Außerdem ist eine gasbetriebene Wärmepumpe langlebig und wartungsarm. Es fallen jedes Jahr nur geringe Wartungskosten an.

Vergleichst du sie mit einer elektrisch betriebenen Wärmepumpe, ergeben sich ebenfalls Effizienzvorteile. Denn die Gaswärmepumpe nutzt zusätzlich die Abwärme von Gasmotor oder Brenner zur Erwärmung des Wassers im Heizsystem.

Darüber hinaus sind mit Gaswärmepumpen wesentlich höhere Heizleistungen möglich, als mit elektrischen Wärmepumpen. Damit eignet sich diese effiziente Heiztechnik auch für größere Wohn- oder Gewerbeimmobilien, für die elektrische Wärmepumpen nicht geeignet sind.

Alle diese Gründe sprechen für den Einsatz einer gasbetriebenen Wärmepumpe. Zumal es für die in der erwähnten BAFA-Liste aufgeführten Typen auch noch Fördermöglichkeiten beim Ersatz älterer Heizsysteme im Rahmen der Modernisierung von Bestandsbauten gibt.

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