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Wärmepumpe

Über diesen Artikel

Lesezeit

3 Minuten

Veröffentlichung

07.04.2021

Letztes Update

12.11.2021

Funktion der Wärmepumpe | Arten an Wärmepumpen | Stromverbrauch

Inhalt des Wiki-Artikels

Mit Wärmepumpen Umgebungswärme nutzbar machen

Zum Heizen mit erneuerbaren Energien stehen verschiedene Technologien zur Auswahl. Eine davon ist die Wärmepumpe, die Umgebungswärme in nutzbare Energie umwandelt. Nach diesem Prinzip arbeiten alle Wärmepumpen, es gibt allerdings verschiedene Ausführungen. Manche nutzen die natürliche Wärme im Boden, andere die in der Luft oder die im Grundwasser. Wärmepumpen können zur Raumbeheizung und zur Warmwasserbereitung eingesetzt werden. Einige bieten sogar eine Kühlfunktion für heiße Tage an.

Funktion der Wärmepumpe

Wärmepumpen sammeln Wärme aus der Umgebung und geben sie an einen Speicher ab. In der Wärmepumpe zirkuliert ein flüssiges Kühlmittel, das durch die Umgebungswärme kondensiert. Das nun gasförmige Kühlmittel wird mittels eines Kompressors komprimiert, wodurch seine Temperatur weiter steigt. Anschließend überträgt es die thermische Energie auf einen Warmwasserspeicher oder ein Heizsystem und verflüssigt sich wieder. Mit Hilfe eines Drosselventils wird der Druck des Kühlmittels verringert, so dass es noch weiter abkühlt. Danach nimmt es erneut Umgebungswärme auf und der Wärmepumpen-Kreislauf beginnt von vorn.

Reduzierter Stromverbrauch

Zum Betrieb einer Wärmepumpe wird elektrische Energie benötigt. Moderne Wärmepumpen verursachen im Vergleich mit anderen Warmwasserbereitungs- und Heizungsanlagen allerdings nur einen geringen Stromverbrauch. Wird die Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage verbunden, kann der Bedarf oft sogar mit selbsterzeugtem Strom gedeckt werden. Auf diese Weise arbeitet die Wärmepumpe klimaneutral und die Kosten für Heizung und Warmwasserbereitung lassen sich deutlich reduzieren.

So unterscheiden sich Wärmepumpen

Wärmepumpen gibt es in verschiedenen Ausführungen. Welches Modell für ein Haus geeignet ist, muss immer im individuellen Fall entschieden werden, da örtliche Gegebenheiten und Bauordnungen die Auswahl einschränken können. Für einige Wärmepumpensysteme ist sogar eine behördliche Genehmigung erforderlich.

Luft-Wasser-Wärmepumpe

Luft-Wasser-Wärmepumpen arbeiten mit der Wärme aus Außen- oder Raumluft. Ihr Vorteil ist, dass sie relativ einfach zu installieren sind. Von Nachteil ist, dass sich die schwankende Temperatur der Umgebungsluft auf die Betriebskosten auswirkt. Zudem ist eine Luft-Wasser-Wärmepumpe weniger effizient als andere Wärmepumpensysteme.

Sole-Wasser-Wärmepumpe

Sole-Wasser-Wärmepumpen nutzen die Geothermie zur effizienten Energiegewinnung. Die Wärme wird entweder über Erdkollektoren oder Erdsonden ins Wärmepumpensystem geleitet. Beide Arten haben Vor- und Nachteile: Erdkollektoren können eine große Fläche einnehmen, für Erdsonden ist eine genehmigungspflichtige Bohrung nötig. Dafür liefert das Erdreich das ganze Jahr hindurch gleichmäßig Wärmeenergie. Bei dieser Art Wärmepumpe ist Sole für die Heizung erforderlich.

Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Wasser-Wasser-Wärmepumpen werden auch Grundwasser-Wärmepumpen genannt, weil sie die im Grundwasser enthaltene Wärme nutzbar machen. Die ganzjährig konstanten Temperaturen des Grundwassers begünstigen eine effiziente Energiegewinnung. Bei der Installation, für die eine behördliche Genehmigung erforderlich ist, müssen Regelungen zum Wasserschutz beachtet werden.

Warmwasser-Wärmepumpe

Eine Warmwasser-Wärmepumpe dient allein der Bereitung von Warmwasser. Sie arbeitet unabhängig von der Heizung und nutzt entweder Abluft oder Umluft als Wärmequelle. Warmwasser-Wärmepumpen, die Wärme aus der Umluft beziehen, entfeuchten dabei den Raum. Sie können zudem mit dem Lüftungssystem verbunden zur kontrollierten Belüftung eingesetzt werden.

Kühlen mit der Wärmepumpe

Mit einer Wärmepumpe ist nicht nur das Beheizen, sondern auch das Kühlen von Räumen möglich. Dazu wird der Kältekreislauf der Wärmepumpe umgekehrt. Es gibt das Prinzip der aktiven und das Prinzip der passiven Kühlung. Grundwasser- und Erdwärmepumpen kühlen passiv, indem sie Raumwärme ins Grundwasser oder ins Erdreich ableiten. Der Verdichter der Wärmepumpe ist dabei nicht in Betrieb. Nachteile der passiven Kühlung sind, dass der Kühleffekt zum einen nur langsam eintritt und zum anderen begrenzt ist.

Luft-Wasser-Wärmepumpen arbeiten mit aktiver Kühlung, denn die Außenluft ist im Sommer zu warm für eine passive Kühlung. Bei der aktiven Kühlung bleibt der Verdichter in Betrieb, während das Kältemittel in seinem Umlauf die Richtung ändert. Die Wärme wird von der Wärmepumpe nach außen transportiert. Die Warmwasserbereitung funktioniert unabhängig davon, ob die Räume beheizt oder gekühlt werden.

Kosten für eine Wärmepumpe

Wie hoch die Kosten für eine Wärmepumpe ausfallen, hängt unter anderem davon ab, welches System installiert wird. Neben den Installations- sollten auch die zu erwartenden Betriebskosten Berücksichtigung finden. Eine niedrige Vorlauftemperatur der Heizungsanlage erhöht die Effizienz und die Klimafreundlichkeit. Voraussetzung für den Einbau einer Wärmepumpe ist ein gut gedämmtes Gebäude. Am effizientesten arbeiten Wärmepumpen in Verbindung mit Flächenheizsystemen, also zum Beispiel einer Fußbodenheizung oder einer Wandheizung. Die Energieeffizienz einer Wärmepumpe lässt sich an der Jahresarbeitszahl ablesen: Je höher sie ausfällt, umso energieeffizienter, umweltfreundlicher und kostengünstiger arbeitet die Wärmepumpe.

Abhängig von der Art der Wärmepumpe kann die Installation recht aufwändig sein. Am günstigsten sind die Kosten für den Einbau bei Luft-Wasser-Wärmepumpen. Im Durchschnitt kostet die Anschaffung einer Luft-Wasser-Wärmepumpe 15 000 bis 17 000 Euro. Bei Sole-Wasser-Wärmepumpen muss mit einem Preis zwischen 18 000 und 25 000 Euro gerechnet werden. Wasser-Wasser-Wärmepumpen weisen mit 25 000 bis 30 000 Euro die höchsten Kosten auf (die angegebenen Kosten für Wärmepumpen beziehen sich auf das Jahr 2021). Aufgrund des geringeren Stromverbrauchs gegenüber konventionellen Heizungsanlagen und der insgesamt niedrigeren Betriebs- und Wartungskosten amortisieren sich die Anschaffungskosten jedoch bereits nach wenigen Jahren, vor allem wenn eine staatliche Förderung in Anspruch genommen wird.

Förderung von Wärmepumpen

Der Einbau von energieeffizienten Wärmepumpen wird durch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) und die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) gefördert. Die Förderhöhe beläuft sich auf bis zu 35 Prozent der förderungsfähigen Kosten. Neben reinen Wärmepumpenanlagen wird auch der Einbau bivalenter Systeme gefördert, wenn diese bestimmte Voraussetzungen erfüllen. In ein bivalentes System sind eine Wärmepumpe und ein weiterer Wärmeerzeuger eingebunden, dies kann zum Beispiel ein Pellet-, ein Gas- oder Ölkessel sein. Förderungsfähig sind gasbetriebene Wärmepumpen sowie elektrisch betriebene Luft-Wasser-, Wasser-Wasser- und Sole-Wasser-Wärmepumpen.

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