Wärmepumpen: Klimafreundlich Heizen
mit Energie aus der Umwelt
In jedem dritten Neubau werden Wärmepumpen installiert, immer häufiger auch in Bestandgebäuden.
Kein Wunder, denn mittlerweile gelten sie als ausgereift, wartungsarm und effizient.
Ein Einblick in Technik, Kosten und Fördermöglichkeiten.
Wärmepumpen...
Quelle: heizung.de
In vier Schritten zu Wärme (bzw. Kühlung):
1. Aufnahme
Ein Kältemittel nimmt die Wärme aus der Umgebung auf und verdampft sie. Dafür genügen bereits relativ geringe Temperaturen. Gängiges Kältemittel ist eine Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel.
2. Verdichtung
Mit einer Pumpe wird das nun dampfförmige Kältemittel im zweiten Schritt verdichtet. In diesem Prozess entsteht die entscheidende Veränderung, das Temperaturniveau steigt an, das Kältemittel wird wärmer.
3. Abgabe
Nun wird das aufgeheizte Gas an die Heizanlage abgegeben, Warmwasser oder die Raumluft kann aufgeheizt werden. Die Kombination aus Wärmepumpe und Fußbodenheizung ist besonders günstig und effektiv: Die Temperatur des Kältemittels muss nur um wenige Grad angehoben werden.
4. Entspannung
Im letzten Schritt wird das Kältemittel wieder auf das Druckniveau des Ausgangszustands gebracht. Dafür sorgen Expansionsventile, es kann sich wieder ausdehnen und damit Druck abbauen. Der Prozess beginnt von vorne.
3. Wärmepumpenarten und ihre Unterschiede
Wärmepumpen gehören zu den beliebtesten Systemen, um erneuerbare Energien zur Wärmeerzeugung in Ein- und Mehrfamilienhäusern nutzbar zu machen. Aber: Es gibt Unterschiede, Wärmepumpe ist nicht gleich Wärmepumpe.
Die bestehen vor allem darin, woher die Wärme kommt und mit welchem Medium die Wärme weitergegeben wird. Außerdem gibt es auch beim Antrieb der Wärmepumpe Unterschiede. Jede Wärmepumpe nutzt ein Kühlmittel, welches im Kreislauf verdampft und erneut komprimiert wird, um Heizwärme zu generieren. Unterschiedlich ist der Antrieb dieses Vorgangs. Während die meisten Standardmodelle eine elektrische Kompressionswärmepumpe nutzen, bei der das Kühlmittel mechanisch komprimiert wird, gibt es auch Gas- und Sorptionswärmepumpen.
Klassische Formen
• Luft-Wasser-Wärmepumpe
• Sole-Wasser-Wärmepumpe
• Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Sonderformen
• Brauchwasserwärmepumpen
• Luft-Luft-Wärmepumpen
Luft-Wasser-Wärmepumpen
Gehören zu den meist verwendeten Heizungsarten in Deutschland
Ein Ventilator saugt die Umgebungsluft an und überträgt sie auf einen in der Wärmepumpe eingebauten Luft-Wärmetauscher. Darin zirkuliert ein Kältemittel, das bereits bei niedriger Temperatur seinen Aggregatzustand ändert und verdampft.
Kurz und bündig:
Wärmequelle: Umgebungsluft
Aufstellort: Außen oder innen
Einsatzart: Sanierung älterer Gebäude und Heizungsanlagen
Besonderheiten: Benötigt wenig Platz, besondere Genehmigungen sind nicht notwendig.
Wasser-Wasser-Wärmepumpen
Gehören zu den besonders effizienten Heizungsarten
Kurz und bündig:
Wärmequelle: Wasser
Aufstellort: Außen, zwei Brunnenn werden benötigt.
Einsatzart: Aufwärmen von Heiz- und Brauchwasser, Kühlen im Sommer.
Besonderheiten: Eignet sich hervorragend für den monovalenten Betrieb.
Sole-Wasser-Wärmepumpen: Heizen mit Erdwärme
Gehören zu den effizientesten Wärmepumpen-Arten
Kurz und bündig:
Aufstellort: Außen und innen möglich
Einsatzart: Neu- und Altbau gleichermaßen möglich.
Besonderheiten: Stellt Anforderungen an die Heizungsanlage, benötigt eine externe Energiequelle.
4. Welche Wärmepumpe für welches Gebäude?
Wärmepumpen sind im Jahr 2019 in rund 46 Prozent aller Neubauten eingebaut worden. Die Vorteile liegen auf der Hand: Niedrige Betriebskosten, extrem umweltfreundlich. Wärmepumpenheizungen liegen voll im Trend und werden immer beliebter, unterschiedliche Systeme stehen zur Auswahl. Aber welche sind für Altbau, Neubau oder Einfamilienhaus geeignet?
Zunächst sollte der Primärenergiebedarf des Gebäudes ermittelt werden, damit es eine Vorstellung gibt, wieviel Energie überhaupt benötigt wird. So lassen sich nicht nur Tendenzen in der Energieeffizienz ausmachen. Mit dieser Angabe können auch gesetzliche Vorgaben zum Beispiel im Rahmen der Energieeinsparverordnung überprüfen werden. Wer also die Umwelt schonen und den gesamten Energieaufwand hinter seinem Energieverbrauch ermitteln will, sollte den Primärenergiebedarf errechnen.
In vier Schritten zum passenden System:
Schritt 1 – Die optimale Planung
Grundsätzlich lässt sich zwar für fast jedes Projekt die passende Lösung mit Wärmepumpe finden, aber nicht jede Wärmepumpe passt zu jedem Haus und jedem Grundstück gleichermaßen. Für die Entscheidung muss geprüft werden, welche Bedingungen genau vorliegen. Insbesondere verdienen die Fragen nach der Bauart, der möglichen Wärmequelle und dem Aufstellungsort eine nähere Betrachtung.
Schritt 2 – Die richtige Wärmequelle
Da die lokalen geologischen Verhältnisse stark variieren können, ist vor dem Bau von erdgekoppelten Wärmepumpenanlagen immer eine fundierte Fachplanung der Wärmequelle erforderlich. Horizontalkollektoren werden etwa eineinhalb Meter tief im Erdreich vergraben. Zunächst ist also zu prüfen, welche Möglichkeiten das Grundstück bietet:
• Gibt es ausreichend Platz für einen Flächenkollektor?
• Gibt es geeignetes Grundwasser in ausreichender Menge?
• Soll oder muss der Garten neu angelegt werden?
Schritt 3 – Die unterschiedlichen Gebäude
Grundsätzlich spricht im Neubau vieles für eine Sole-Wasser-Wärmepumpe.
Die Luft-Wasser-Wärmepumpe ist besonders einfach nachzurüsten und dadurch kostengünstig zu installieren. Bei einer Altbausanierung kann die Wärmepumpe eine gute Alternative sein.
Bei einem energetisch modernisierten Gebäude spricht wie beim Neubau vieles für eine Sole-Wasser-Wärmepumpe.
Schritt 4 – Das optimale System
Eine Wärmepumpe ist so gut wie das Haus, in dem sie eingebaut ist. Wichtige Voraussetzungen für die erfolgreiche Nutzung einer Wärmepumpe sind eine gut gedämmte Gebäudehülle und eine hohe Jahresarbeitszahl (JAZ). Bei der Wahl des richtigen Systems sollte daher ein Modell gewählt werden, das für das individuelle Projekt am besten ist.
Was ist die JAZ?
Die Jahresarbeitszahl JAZ gibt Auskunft über die Effizienz eines Wärmepumpen-Heizsystems, sie ist eine wichtigte Kennziffer. Sie lässt sich aus dem Verhältnis von zugeführter und abgeführter Energie bestimmen und ist abhängig von der Art der Wärmequelle.
Entscheidend ist die Jahresarbeitszahl vor allem dann, wenn Fördermittel in Anspruch genommen werden sollen. So fordert das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) das Erreichen einer Mindest-JAZ.
Wie wird die JAZ berechnet?
Vereinfacht ausgedrückt ist die JAZ der Quotient aus erzeugter Heizwärme und dem dafür benötigten Strom. Die passende Formel ist:
JAZ = Heizwärme (kWh/a) / Strom (kWh/a)
Der Bundesverband Wärmepumpe e.V stellt einen Online-Rechner zur Verfügung.
Fördervoraussetzung: JAZ über 3,5
Geht es um die Förderung einer Wärmepumpenheizung, fordert das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) das Erreichen einer Mindest-JAZ. Die Werte sind abhängig von der Art der Wärmequelle und ergeben sich für den Gebäudebestand wie folgt:
- Sole-Wasser-Wärmepumpen für Wohngebäude müssen eine JAZ von 3,8 oder besser erreichen.
- Wasser-Wasser-Wärmepumpen für Wohngebäude müssen ebenfalls eine JAZ von mindestens 3,8 erreichen.
- Luft-Wasser-Wärmepumpen werden nur gefördert, wenn die Jahresarbeitszahl über einem Wert von 3,5 liegt.
- Gas-Wärmepumpen müssen im Wohngebäude eine Jahresarbeitszahl von 1,25 oder besser erreichen
Kommt eine Wärmepumpe tatsächlich als Heizung für das Eigenheim in Frage, kann man zwischen verschiedenen Arten wählen. Die Unterschiede bestehen primär im Ort der Wärmegewinnung und im Medium der Wärmeweitergabe. Die Vorteile und Nachteile von Wärmepumpen auf einen Blick.
Vorteile
Allgemein:
-
kostenlose, überall verfügbare und nahezu unerschöpfliche Wärmequelle
-
geringe jährliche Betriebskosten
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sehr wartungsarm
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hohe Betreibsicherheit
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minimaler Kohlendioxid-Ausstoß
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auch zum Kühlen geeignet
-
sehr lange Lebensdauer
Luft-Luft-Wärmepumpe:
-
günstig
Luft-Luft-Wärmepumpe:
-
überall nutzbar, Standardlösung
Luft-Luft-Wärmepumpe:
-
hocheffizient
Luft-Luft-Wärmepumpe:
-
Hocheffizient
Luft-Luft-Wärmepumpe:
-
günstig, effizient
Nachteile
Allgemein:
-
hohe Investitionskosten
-
hoher Platzbedarf für die Bohrung
-
gute Wärmedämmung des Gebäudes erforderlich
-
Zur Erzeugung von Warmwasser ist häufig ein weiteres Heizsystem erforderlich.
-
Durch die Erschließung des Untergrundes haben Erdwärme Heizungen den Nachteil, dass die Gefahr von Umweltbeeinträchtigungen besteht.
-
hoher Planungsbedarf
Luft-Luft-Wärmepumpe:
-
erfordert Lüftung, eigentlich nur in Passivhäusern
Luft-Luft-Wärmepumpe:
-
Im Vergleich zu den anderen Systemen weniger effizient
Luft-Luft-Wärmepumpe:
-
genehmigungspflichtig, teuer
Luft-Luft-Wärmepumpe:
-
Sonderbohrung genehmigungspflichtig, teuer
Luft-Luft-Wärmepumpe:
-
muss mit anderer Heizung kombiniert werden
Grenzwerte einhalten
In drei Schritten zum geräuscharmen System:
Geräusche reduzieren
Höhere Werte können durch sorgfältige Planung und fachgerechte Ausführung erheblich verringert werden. Denn gerade in Ballungsgebieten und bei kleinen Grundstücken mit geringen Bauabständen sind Schallemissionen oft ein Problem.
Schallschutz verbessern
Es gibt viele bauliche Möglichkeiten, den Schallschutz zu optimieren. Dazu gehören unter anderem:
- Schallschutzhauben
- Schwingungsdämpfer
- Sockelaufstellung
- Nachtbetrieb
Aufstellort optimieren
-
drei Meter Abstand zu den Nachbarn
-
vor dem Haus Richtung Straße
-
nicht zwischen Mauern, direkt an die Wand oder in die Raumecke
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Rasen ist schalldämpfend
-
reiner Betonboden, Fliesenböden erhöhen den Schallpegel
-
Rasenflächen, Beton-Fundamentplatte mit unterlegter Gummiplatte sind geeigneter
Zur Einordnung von Geräuschpegeln:
Wärmepumpen
- 30 bis 60 Dezibel
Computerrauschen
- 10 Dezibel
Flüsterunterhaltung
-
30 Dezibel
Vogelgezwitscher
-
40 Dezibel
Kühlschrank
-
50 Dezibel
Tipp 1:
Viele Preise beinhalten noch keine Installationskosten. Daher sollten diese Positionen genau hinterfragt werden.
Tipp 2:
Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) und die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) gewähren zum Teil kräftige Zuschüsse und akttraktive Finanzierungen.
Die Kostenfaktoren im Überblick:
Erschließung
Für Erdwärmepumpen oder Wasser-Wärmepumpen müssen zum Teil erhebliche Erschließungskosten für Bohrungen ins Erdreich sowie Kosten für Gutachten und Genehmigungen eingeplant werden.
Anschaffung
- Geht es um einen Neubau oder eine Modernisierung?
- Wie groß ist die Wohnfläche?
- Welche Wärmequelle nutzt die Pumpe?
- Soll das System auch Kühlen?
Betrieb
Die Betriebskosten fallen bei Erdwärme- und Grundwasserwärmepumpen im Vergleich zu anderen Heizsystemen gering aus.
Wartung
Die Kosten für die Wartung der Wärmepumpenanlagen liegen zwischen 150 und 200 Euro im Jahr.
Tipp: Nicht zu knapp Dimensionieren!
Die Wärmepumpe sollte korrekt dimensioniert werden, nicht zu klein und nicht zu groß. Eine knapp kalkulierte Größe der Wärmepumpenleistung reduziert zwar den Preis. Aufgrund des erhöhten Strombedarfs arbeitet sie aber nicht effizient und kann eventuell sogar Schaden nehmen.
Faustregel:
Wer ist berechtigt?
Antragsberechtigt sind erst einmal alle, die ein Gebäude errichten oder sanieren. Wichtig ist, dass die bestehende Heizung im Altbau mindestens zwei Jahre alt sein muss. Außerdem darf die Anlage noch nicht von der Austauschpflicht der Energieeinsparverordnung betroffen sein. Diese gilt immer dann, wenn 30 Jahre alte Heizungen noch nicht auf Niedertemperatur- oder Brennwerttechnik basieren.
Was bietet die KfW?
Die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) bietet mehrere Programm an, mit denen Wärmepumpen-Projekte finanziert werden können. Neben weiteren Voraussetzungen werden Wärmepumpen nicht einzeln gefördert, sondern nur im Zusammenhang mit Gesamtmaßnahmen. Außerdem muss grundsätzlich der Antrag über die Hausbank bei der KfW vor dem Start des Vorhabens erfolgen. Hier geht es zu weiteren Informationen, Anträgen, Tilgungsrechner.
Was bietet die BAFA?
Das BAFA gewährt hohe Fördermittel. Eine Kurzübersicht zur Basis-, Innovations- und Zusatzförderung findet sich hier als PDF. Wärmepumpen müssen eine Reihe von Voraussetzungen erfüllen. So sind mindestens ein Wärmemengen- und ein Stromzähler einzubauen, um die Effizienz der Anlage messen und bewerten zu können. Hier geht es zu den Förderprogrammen im Überblick.
Tipp: das optimale Vorgehen
1. Zunächst sollte der energetische Zustand des Hauses festgestellt werden. Qualifizierte Experten für Energieeffizienz finden sich auf einschlägigen Webseiten, mit diesen Energieberatern kann ein
Sanierungskonzept erstellt werden.
2. Es sollte geprüft werden, ob neben der BAFA-Förderung auch eine Förderung der KfW benötigt wird und ob es weitere regionale Fördermöglichkeiten gibt.
3. Vor Beginn der Baumaßnahmen müssen etwaige Förderungsanträge gestellt worden.
Was ist der beste Standort für die Wärmepumpe: Innenaufstellung oder Außengerät?
Es ist wie so oft im Leben: Eine deutige Antwort gibt es nicht, laut Experten hat der Aufstellungsort keinen Einfluss auf die Effizienz der Wärmepumpe. Innen kann sie beispielsweise im Keller eingebaut werden, außen in den Garten. Gerade Luftwärmepumpen sind für außen und innen geeignet. Aber: Nicht jedem gefällt solch ein Gerät im Garten und auch die Geräuschentwicklung kann unter Umständen ein Problem sein.
Kann man eine Wärmepumpe nachrüsten?
Es gibt verschiedene Wärmepumpen-Systeme, manche lassen sich leichter im Bestand nachrüsten, bei anderen ist es aufwendiger oder überhaupt nicht möglich. Bei relativ neuen Gebäuden kann eine Wärmepumpe in der Regel problemlos nachgerüstet werden. Und wie sieht es im Altbau aus? Lässt sich dort ebenfalls eine Wärmepumpe sinnvoll nachrüsten? Die Antwort ist ja, hängt aber immer vom Einzellfall ab.
Kann eine Wärmepumpe auch kühlen wie eine Klimaanlage?
Grundsätzlich ja, Kühlen mit der Wärmepumpe funktioniert. Sie kann über die Verfahren natural cooling und active cooling auch zum Kühlen eingesetzt werden. Da das Kühlen mit einer herkömmlichen Klimaanalge relativ kostenintensiv ist, kann die Wärmepumpe eine ernstzunehmende Alternative sein.
Funktioniert eine Wärmepumpe in Kombination mit einer Fußbodenheizung?
Ja, auf jeden Fall und nicht nur das: Wärmepumpen nutzen regenerative Umweltwärme. Damit die bereit gestellte Energie möglichst effektiv genutzt wird, ist die Kombination mit einer Fußbodenheizung sogar sehr empfehlenswert. Wegen der großen Fläche und dem hohen Anteil an Strahlungswärme reichen schon geringe Vorlauftemperaturen von etwa 30 bis 35 Grad Celsius aus, um einen Raum zu erwärmen.
Brauche ich für meine Wärmepumpe einen eigenen Zähler?
Wer Wärmepumpen nutzt, kann auf spezielle Stromtarife zurückgreifen. Die um bis zu 20 Prozent günstigeren Tarife gibt es unter zwei Bedingungen: Die Wärmepumpe muss steuerbar sein und einen eigenen Stromzähler haben. Wenn die Wärmepumpe eine Leistung von mehr als 4 Kilowatt hat, benötigt sie einen eigenen Zähler mit der Möglichkeit zur Sonderabschaltung.