Wärmepumpen
Eine energieeffiziente Technologie zur Beheizung von Gebäuden und zur Warmwasserbereitung – ob im Bestand oder Neubau.
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Klimafreundliche Heiztechnik für Alt und Neu
Wärmepumpen sind eine effiziente und nachhaltige Heizlösung, die sowohl in Neubauten als auch in Bestandsgebäuden eingesetzt werden kann. Sie nutzen Umweltwärme aus der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser und wandeln diese in nutzbare Heizenergie um. Elektrische Antriebsenergie ist zum Betrieb der Wärmepumpe notwendig, sodass sie zum Beheizen von Gebäuden und zur Warmwasserbereitung eingesetzt werden.
Für die Beheizung eines Gebäudes mit einer Wärmepumpe ist die Gewinnung der Umweltwärme, das Nutzbarmachen der Umweltwärme durch die Wärmepumpe und die Wärmespeicherung mit Wärmeverteilung notwendig.
Gewinnung der Umweltwärme
Zur Gewinnung der Grundwasser- oder Erdwärme zirkuliert eine flüssige Sole (Wasser mit Frostschutzmittel), die Wärmeenergie aus dem Erdreich oder Grundwasser aufnimmt und zur Wärmepumpe fördert. Luft-Wärmepumpen saugen über einen Ventilator Außenluft in die Wärmepumpe.
Nutzbarmachen der Umweltwärme durch eine Wärmepumpe
Innerhalb der Wärmepumpe zirkuliert ein Kältemittel. Dieses nimmt in einem Wärmetauscher (Verdampfer) die Umweltwärme auf und verdampft. Anschließend wird das gasförmige Kältemittel durch einen Verdichter komprimiert, wodurch die Temperatur des Kältemittels steigt. In einem zweiten Wärmetauscher (Verflüssiger) gibt das heiße Kältemittel seine Wärme an das Heizsystem ab und kondensiert wieder. Nach diesem Prozess wird das Kältemittel über eine Drossel entspannt und dadurch weiter abgekühlt, um es dann zurück in den Verdampfer zu führen. Für den Betrieb der Wärmepumpe ist elektrische Energie notwendig.
Wärmespeicherung und -verteilung
Das aufgeheizte Heizungswasser wird vom Wärmetauscher (Verflüssiger) im Gebäude entweder über das Heizverteilsystem zu den Heizkörpern oder Flächenheizungen transportiert oder im Trinkwasser- oder Hygienespeicher zur Warmwassererzeugung genutzt.
Der Betrieb von Wärmepumpen lässt sich mit selbst erzeugtem Strom einer Photovoltaik-Anlage kombinieren. Im Sommer besteht die Möglichkeit, die Wärmepumpe im Umkehrbetrieb (Kühlschrank-Prinzip) zu betreiben, um das Gebäude zu kühlen. Wärmepumpen eignen sich sowohl für den monovalenten Betrieb, bei dem sie die alleinige Wärmeerzeugung für das Gebäude übernehmen, als auch für bivalente Systeme, in denen sie mit einer anderen Heizanlage kombiniert werden.
Für einen effizienten Betrieb ist sowohl die Dimensionierung und Auswahl der Wärmepumpe als auch die Vorlauftemperatur für die Heizungen im Wohnbereich enorm wichtig. Deshalb arbeiten Wärmepumpen in Verbindung mit Niedertemperaturheizsystemen wie Flächenheizungen oder Niedertemperaturheizkörpern besonders effizient.
Bei der Integration einer Wärmepumpe in den Bestand ist es sinnvoll, zu beurteilen, ob der ein oder andere alte Heizkörper ausgetauscht werden sollte, um mit einer geringeren Vorlauftemperatur die benötigte Heizlast für den Raum zu erreichen. Es ist nicht immer zwingend notwendig, das bestehende Heizverteilsystem durch ein komplett neues Heizungssystem im Wohngebäude auszutauschen.
Vier Vorurteile gegenüber Wärmepumpen
Vorurteil 1: Wärmepumpen funktionieren nur bei Neubauten.
Moderne Wärmepumpen sind nicht nur für Neubauten geeignet, sondern können auch in Bestandsgebäuden effizient arbeiten. Vor allem in Kombination mit Flächenheizungen oder optimierten Heizkörpern beheizen Wärmepumpen auch ältere Wohngebäude wirtschaftlich. Dank hoher staatlicher Förderungen für den Einbau einer Wärmepumpe in ein Bestandsgebäude von bis zu 70% lassen sich die Investitionskosten für die Installation erheblich senken.
Vorurteil 2: Wärmepumpen sind im Winter ineffizient.
Moderne Wärmepumpen arbeiten auch bei niedrigen Außentemperaturen zuverlässig und effizient. Besonders Erdwärme- und Grundwasserwärmepumpen profitieren von konstanten Temperaturen ihrer Wärmequelle, während Luft-Wärmepumpen auch bei Frost wirtschaftlich heizen können. Der Stromverbrauch einer Wärmepumpe ist aufgrund des technischen Funktionsprinzips gering im Vergleich zur erzeugten Wärmeenergie. Um eine möglichst hohe Effizienz zu erreichen, ist es wichtig, ein optimal abgestimmtes Heizungssystem zu betreiben.
Vorurteil 3: Wärmepumpen verbrauchen viel Strom und sind teuer im Betrieb.
Wärmepumpen benötigen zwar Strom, um die Umweltwärme nutzbar zu machen, aber sie erzeugen dabei ein Vielfaches an Heizenergie. Die Jahresarbeitszahl (JAZ) gibt an, wie effizient eine Wärmepumpe arbeitet – moderne Systeme erreichen Werte von 3 bis 5, was bedeutet, dass aus 1 kWh Strom 3 bis 5 kWh nutzbare Wärme für Ihren Wohnraum gewonnen werden. Wenn die Wärmepumpe zudem mit einer Photovoltaikanlage kombiniert wird, sinken die Betriebskosten vor allem in der Übergangszeit stark.
Vorurteil 4: Wärmepumpen sind laut und stören die Nachbarn.
Frühere Wärmepumpen hatten teils hörbare Betriebsgeräusche, doch moderne Geräte sind sehr leise. Besonders Erd- und Wasser-Wärmepumpen sind fast geräuschlos, da sie keine Außenluft ansaugen müssen. Selbst Luft-Wärmepumpen haben durch verbesserte Lüfter und Schalldämpfer einen niedrigen Geräuschpegel. Die richtige Aufstellung und die Möglichkeit, die Wärmepumpe im Flüstermodus zu betreiben, minimieren eventuelle Störungen zusätzlich.
Weitere Informationen
Effizienzkennzahlen von Wärmepumpen
Der COP (Coefficient of Peformance) ist das Verhältnis aus der nutzbar gemachten Wärmemenge und der dafür zugeführten, elektrischen Energie. Je höher der COP, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Der COP wird von den Herstellern unter idealisierten Bedingungen im Prüflabor nach DIN EN 14511 bestimmt. Für Luft-Wärmepumpen sollte ein COP über 3-5 erreicht werden, Wasser- und Erdwärmepumpen weisen einen COP von 5-7 auf.
Der SCOP (Seasonal Coefficient of Peformance) berücksichtigt klimatische Bedingungen und den Wärmepumpenbetrieb bei verschiedenen Außentemperaturen, sodass sie eine genauere Bewertung der Leistungseffizienz ermöglicht.
Die JAZ (Jahresarbeitszahl) ist das Verhältnis aus der nutzbar gemachten Wärmemenge und der dafür zugeführten, elektrischen Energie über ein Jahr. In die Berechnung der JAZ gehen der COP, die Vorlauftemperatur, klimatische Bedingungen, die Dämmung des Gebäudes und die Wärmequelle mit ein. Eine Wärmepumpe ist ab einer rechnerischen JAZ von 3 förderfähig.
Kältemittel von Wärmepumpen
Kältemittel sind spezielle Flüssigkeiten, die bereits bei niedrigen Temperaturen verdampfen und Wärme effizient transportieren. Natürliche Kältemittel sind Ammoniak, Wasser oder Propan. Synthetische Kältemittel werden für bestimmte Anwendungen entwickelt, sie sind allerdings problematisch hinsichtlich ihrer Umweltschädlichkeit beim Entweichen oder Entsorgen.
Das synthetische Kältemittel R410a, das zu den halogenierten Fluorkohlenwasserstoffen (HFCKW) zählt, hat ein 2090-mal höheres Treibhausgaspotential (GWP) als CO2, wohingegen das natürliche Kältemittel Propan (R290) einen GWP-Wert von 3 aufweist. Aufgrund der Umweltbelastung sind ab 2025 Kältemittel mit einem GWP > 750 verboten.
Bei der Neuanschaffung einer Wärmepumpe sollte unbedingt auf ein natürliches Kältemittel, beispielsweise Propan (R290), geachtet werden. Beim Einbau einer Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln wird die Förderung zudem um +5% (Effizienzbonus) erhöht. Wärmepumpen mit Propan als Kältemittel zeichnen sich meist als effizienter aus als Modelle mit synthetischen Kältemitteln.
Luft-Wärmepumpen
Eine Luft-Wärmepumpe nutzt die Umweltwärme der Außenluft als Wärmequelle. Sie ist sowohl im Neubau als auch in Bestandsgebäuden eine sinnvolle Möglichkeit zur Beheizung und Warmwasserbereitung. Ihre einfache Installation und der Verzicht auf umfangreiche Erdarbeiten machen Luft-Wärmepumpen zu den meist eingesetzten Wärmepumpen in Deutschland.
Die Effizienz von Luft-Wärmepumpen ist abhängig von der Außentemperatur. Mit sinkenden Temperaturen nimmt die durch Luft zugeführte Wärmeenergie ab. Je nach Wärmepumpenmodell wird bei Außentemperaturen von 2 °C ein COP von bis zu 5,2 erreicht.
Erdwärme-Wärmepumpen
Eine Erdwärme-Wärmepumpe nutzt die Wärme aus dem Erdreich, um ein Gebäude zu beheizen und Warmwasser bereitzustellen. Sie ist eine besonders effiziente und umweltfreundliche Lösung, da die Erdwärme das ganze Jahr über eine annähernd konstante Temperatur bietet.
Die Installation einer Erdwärme-Wärmepumpe ist aufwendiger als eine Luft-Wärmepumpe, da für den Betrieb Erdsonden über eine Erdbohrung oder Erdkollektoren in den Boden eingebracht werden müssen. Deshalb ist meist eine behördliche Gehmigung notwendig. Die Effizienz der Wärmepumpe ist auch in kalten Wintermonaten hoch, da die Erdwärme nahezu unabhängig von der Außentemperatur gleichbleibend verfügbar ist.
Grundwasser-Wärmepumpen
Grundwasser-Wärmepumpen sind die effizienteste Variante, da Grundwasser das ganze Jahr über eine hohe und konstante Temperatur aufweist. Diese Wärmepumpen liefern auch bei niedrigen Außentemperaturen zuverlässig Wärme, benötigen jedoch eine behördliche Genehmigung für die Entnahme und Wiedereinleitung des Wassers.
Bauarten: Monoblock- und Split-Wärmepumpen
Wärmepumpen gibt es in zwei Hauptbauweisen: Monoblock und Split.
Bei der Monoblock-Bauweise befinden sich alle wichtigen Komponenten (Verdichter, Verdampfer, Verflüssiger und Umwälzpumpe) in einer einzigen, geschlossenen Einheit. Damit müssen keine Kältemittelleitungen durch das Wohngebäude verlegt werden, weil das Heizungswasser direkt durch die Wärmepumpe geführt wird. Durch das geschlossene Kältemittelsystem ist das Risiko für den Austritt von Kältemittel sehr gering. Die Wärmepumpen-Einheit kann entweder außen oder innen aufgestellt werden, weil sie kompakter und platzsparender ist.
Bei der Split-Bauweise wird die Wärmepumpe in eine Außeneinheit mit Verdampfer und Ventilator und in eine Inneneinheit mit Verdichter, Verflüssiger und Steuerung unterteilt. Die beiden Einheiten sind über Kältemittelleitungen verbunden, das zwischen Innen- und Außeneinheit zirkuliert.
Förderprogramme
Über finanzielle, staatliche Förderprogramme werden Ihre Energieeffizienz-Projekte unterstützt.
Wärmeverluste
Weniger Wärmeverluste bedeuten Energiesparen, niedrigere Heizkosten und höheren Wohnkomfort.
Flächenheizungen und Heizkörper
Mit Flächenheizungen und Heizkörpern werden Wohnräume effizient und komfortabel beheizt.
Feuchteschutz
Feuchteschutz bewahrt Ihr Zuhause vor Schimmel, Bauschäden und sorgt für ein gesundes Raumklima.
Energiespartipps
Mit einfachen Maßnahmen können Sie Energie sparen, Kosten senken und die Umwelt schonen.
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