Die Wärmepumpe ist eine Heizung, die vor allem in Neubauten zunehmend beliebter wird. Mit ihr lässt sich die natürliche Wärme der Umgebung nutzen, um das Eigenheim zu beheizen. Dabei sorgt sie mit ihrer hohen Effizienz für niedrige Heizkosten. Dadurch ist ihr Betrieb im Optimalfall kostengünstiger als der aller anderen Heizungen.
Mit den verschiedenen Arten der Wärmepumpe können Luft, Wasser und die Erde als Wärmespender genutzt werden. Wir klären Sie über alle Arten, Kosten und Förderung, Vorteile, aber auch Nachteile auf, die mit dem Kauf einer Wärmepumpe einhergehen.
Allgemeines zur Wärmepumpe
Was ist eine Wärmepumpe? Hört sich nach einem Bauteil einer Heizung an. Tatsächlich ist die Wärmepumpe jedoch eine eigenständige Heizung. Im Prinzip handelt es sich hier um einen „umgekehrten Kühlschrank“, welcher der Umgebung Wärme entzieht und diese an die Heizkörper des Gebäudes abgibt.
Angetrieben wird diese Heizung zwar mit Strom, aber die letztendlich gewonnene Wärme besteht nur zu ca. 25 Prozent aus elektrischer Energie. Der Strom wird in der Wärmepumpe also nicht wie in der Elektroheizung genutzt, um Wärme zu erzeugen, sondern um der Umgebung Wärme zu entziehen. Darüber hinaus kann in Verbindung mit einem Ökostromanbieter CO2-neutral geheizt werden.
Schnell erklärt: Die Wärmepumpe im Video-Überblick
In diesem Energieheld-Whiteboard geben wir einen Überblick über die wichtigsten Informationen zur Wärmepumpe. Die Angaben zu den Kosten sind stets nur ungefähre Näherungswerte und sollen lediglich als grobe Richtwerte dienen.
Achtung: Die Angaben zu Förderungen beziehen sich in den Energieheld-Whiteboards immer auf den aktuellen Stand bei Videoveröffentlichung und haben sich im Januar 2021 geändert.
Die 4 verschiedenen Arten der Wärmepumpe
Als Heizung für das Eigenheim kommen verschiedene Wärmepumpe Arten in Frage. Dabei hat jede Wärmepumpe Vorteile und Nachteile. Meist hängt es vom Dämmstandard des Gebäudes ab, welche Bauart geeignet ist und ob sich ihr Einsatz rentiert.
Die Unterschiede bestehen primär im Ort der Wärmegewinnung und im Medium der Wärmeweitergabe. Neben den vier “Standard”-Wärmepumpen unterscheidet man noch anhand des Antriebs der Wärmepumpe. Jede Wärmepumpe nutzt ein Kühlmittel, welches im Kreislauf verdampft und erneut komprimiert wird, um Heizwärme zu generieren (Ausnahme: Luft-Luft-Wärmepumpe).
Unterschiedlich ist der Antrieb dieses Vorgangs. Während die meisten Standardmodelle eine elektrische Wärmepumpe nutzen, bei der das Kühlmittel mechanisch komprimiert wird, gibt es auch Gas- und Sorptionswärmepumpen. Dabei ersetzen Gaswärmepumpen nur den Antrieb der Kompressionspumpe mit Gasverbrennung statt Elektrizität, während die Sorptionswärmepumpe die gesamte genutzte mechanische Energie durch thermische ersetzt. Die Sorptionswärmepumpe wird dabei zumeist auch mit Gas betrieben.
Luft-Luft-Wärmepumpe
Eine Luft-Luft-Wärmepumpe kommt nur zum Einsatz, wenn eine Lüftungsanlage vorhanden ist. Sie entnimmt der Abluft die Wärmeenergie, um die frische Zuluft aufzuheizen. Diese Form der Wärmepumpe ist auch unter dem Namen „Lüftungswärmepumpe“ bekannt und wird vornehmlich in Passivhäusern eingesetzt, da nur geringe Energiemengen übertragen werden können.
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe wird der Umgebungsluft Energie entzogen und dem Heizsystem zugeführt. Dadurch sind diese Anlagen besonders schnell einsetzbar, kostengünstig in der Anschaffung und bedürfen keiner umständlichen baulichen Maßnahmen und Genehmigungsverfahren. Allerdings sind diese Systeme weniger effizient als Erd-Wärmepumpen oder Wasser-Wasser-Wärmepumpen und stark von der Außentemperatur abhängig.
Die Behauptung, dass Luft-Wasser-Wärmepumpen übermäßig laut seien, trifft auf die aktuelle Generation der Wärmepumpen nicht mehr zu. Diese sind, egal ob im Innenraum oder außerhalb des Gebäudes aufgestellt, selten lauter als leise Gesprächslautstärke (45 dB).
Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdwärme)
Bei der Sole-Wasser-Wärmepumpe wird die Energie dem Erdreich entzogen, weshalb diese auch als Erd-Wärmepumpen bezeichnet werden. Dabei wird hauptsächlich zwischen zwei verschiedenen Varianten der Wärmegewinnung unterschieden.
Zum einen können Erdsonden, welche sich bis zu 100 Meter (meist eher 10 bis 15 Meter) tief unter der Erdoberfläche befinden, eingesetzt werden. Dabei gelingt es, dem Erdreich große Energiemengen auf einem hohen Temperaturniveau zu entziehen. Der Vorteil ist die hohe Effizenz dieser Bauart. Allerdings hat die Erd-Wärmepumpe auch Nachteile, denn die Bohrungen für die Sonden sind mit einem hohen Kostenaufwand verbunden und zudem genehmigungspflichtig.
Zum anderen können auch Flächenkollektoren eingesetzt werden, wobei diese unterhalb der Frostgrenze im Boden (0,5 bis 1,5 Meter tief) verlaufen. Zur Deckung des benötigten Energiebedarfs muss deshalb eine ausreichend große Bodenfläche zur Verfügung stehen. Da Bauland auch teuer ist, muss von Fall zu Fall entschieden werden, welche Wärmepumpe die Günstigere ist. In jedem Fall handelt es sich aber um eine Hocheffizienz Wärmepumpe.
Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Wasser-Wasser-Wärmepumpen stellen dem Heizsystem des Gebäudes die Energie eines Grundwasserreservoirs zur Verfügung. Dabei eignet sich das Grundwasser besonders gut als Wärmequelle, da dieses über das gesamte Jahr eine nahezu konstante Temperatur besitzt.
Durch den daraus resultierenden Wirkungsgrad ist die Wasser-Wasser-Wärmempmumpe eine Hocheffizienz Wärmepumpe. Alternativ kann auch eine sogenannte Eisheizung genutzt werden. Neue fortschrittliche Konzepte ermöglichen ebenfalls die Nutzung des Abwassersystems als Energiequelle, was jedoch mit höheren technischen Anforderungen verbunden ist.
Brauchwasser-Wärmepumpe
Die Brauchwasser-Wärmepumpe nutzt als Wärmequelle die Abwärme einer Verbrennungsheizung, um Warmwasser zur Verfügung zu stellen. Auf diese Weise unterstützt sie die Effizienz einer Gasheizung oder Ölheizung und verbessert deren Ökobilanz. Allerdings ist die Brauchwasser-Wärmepumpe nicht dazu in der Lage, eigenständig das Haus zu beheizen und erfordert immer die Nutzung einer anderen Heizung.
Aufbau und Funktionsweise einer Wärmepumpe
Grundlegend funktioniert eine Wärmepumpe, wie ein Kühlschrank, nach dem Gesetz der Entropie. Dieses besagt, dass zwei Objekte unterschiedlicher Temperatur thermische Energie austauschen werden, bis beide Objekte dieselbe Temperatur erreichen.
Auf diese Weise kann ein Kältemittel, welches durch einen Kreislauf zirkuliert, im sehr kalten Zustand thermische Energie aus der Umgebung aufnehmen. Diese werden dann auf den Heizkreislauf übertragen.
Die Nutzbarmachung der Wärme wird dabei durch die Ausnutzung der physikalischen Eigenschaften des Kältemittels (Propan) erreicht. Dieses kann durch mechanische oder thermische Komprimierung dazu gezwungen werden, seinen Aggregatzustand zu wechseln und dabei ein hohes energetisches Niveau zu erreichen.
Wärmequelle und Wärmemedium
Unterschieden werden muss zwischen Wärmequelle und Wärmemedium. Die Wärmequelle ist je nach Typ der Wärmepumpe das Erdreich, das Grundwasser oder die Luft selbst. Das Wärmemedium hingegen bezeichnet die Art und Weise, wie die gewonnene Wärme durch ein Wärmeverteilsystem in die Räume geleitet wird.
In den meisten Fällen findet dieser Vorgang klassisch, wie bei einer Verbrennungsheizung auch, über einen Wasserkreislauf statt, der die Wärme über Heizkörper abgibt. Im Fall der Luft-Luft-Wärmepumpe fehlt dieser Teil der Heizung und stattdessen wird die Wärme direkt über die Zuluft der Lüftungsanlage verteilt.