Wärmepumpen eignen sich als Heizung und zur Trinkwassererwärmung – auch in den meisten Bestandsgebäuden. Sie gewinnen mindestens zwei Drittel bis drei Viertel der Energie aus ihrer direkten Umwelt: der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser. Zum Antrieb benötigt die Wärmepumpe elektrischen Strom, der im Idealfall zumindest anteilig von der hauseigenen PV-Anlage produziert wird. Dabei entstehen vor Ort keine Emissionen.
Wärmepumpen entziehen ihrer Umwelt Wärme. Es gibt drei Typen: Grundwasserpumpen saugen Grundwasser an und nutzen dessen Wärme aus. Bei Erdwärmepumpen wird eine kalte Flüssigkeit durch im Erdreich verlegte Rohrleitungen gepumpt und dabei von der wärmeren Umgebung erwärmt. Luftwärmepumpen entziehen der Außenluft Wärme.
Die aufgenommene Wärme bringt in einem Wärmetauscher ein Kältemittel zum Verdampfen. Der Dampf wird in einem Kompressor verdichtet (hierfür braucht
die Wärmepumpe Strom) und dadurch erhitzt. Die so erzeugte Wärme gibt die Wärmepumpe in einem zweiten Wärmetauscher an den Heizkreislauf des Gebäudes weiter. Der Dampf wird dabei abgekühlt und wieder flüssig und von neuem in den Kreislauf eingespeist.
Auch bei Außentemperaturen um die null Grad und weniger kann die Luftwärmepumpe ihrer Umwelt noch ausreichend Wärme entziehen. Bei zunehmenden Minusgraden sinkt ihr Wirkungsgrad. Erd- und Grundwasser-Wärmepumpen haben aufgrund der konstanteren Quelltemperatur im Winter Vorteile und sind daher effizienter als Luftwärmepumpen, in der Anschaffung aber auch teurer.
Die Effizienz der Wärmepumpe wird mit der Jahresarbeitszahl (JAZ) beschrieben, dem Verhältnis der nutzbaren Wärmemenge zur eingesetzten Strommenge. Eine JAZ von 3,0 bedeutet, dass aus einer Kilowattstunde Strom drei Kilowattstunden Wärme gewonnen wurden.
Herkömmliche Heizsysteme können beim Verbrennen von (fossilen) Brennstoffen hohe Temperaturen von 60-90 Grad ins Heizsystem einspeisen. Wärmepumpen erzeugen mit 35 bis 60 Grad Celsius deutlich niedrigere Vorlauftemperaturen. Je niedriger diese Temperatur ist, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Die Vorlauftemperatur kann umso niedriger sein je besser das Gebäude gedämmt ist und je größer die Heizflächen sind.
Eine Wärmepumpe funktioniert jedoch auch mit klassischen Heizkörpern und auch im Einrohrsystem. Entscheidend ist, dass in jedem Raum die Heizkörperleistung ausreicht um die Heizlast dieses Raumes (also die permanenten Verluste durch Fenster, Decke, Wände) zu decken. Ob das gelingt, ermitteln Energieberater und Energieberaterinnen bei einer so genannten raumweisen Heizlastberechnung. Wenn die Heizkörper nicht ausreichen, können sie durch größere oder dickere mit mehr Lamellen ersetzt werden.
Reicht auch das nicht aus, kann die Wärmepumpe zusammen mit einem Gas- und Ölkessel als so genannte Hybridheizung eingebaut werden. Dann springt an sehr kalten Tagen ein Heizkessel ein.
In den letzten Jahren sind Wärempumpen immer besser und effizienter geworden. Wesentlich dabei ist die Nutzung neuer klimafreundlicher Kältemittel, unter denen Propan am weitesten verbreitet ist. Auch größere Ventilatoren führten zu besseren und leiseren Ergebnissen.
Ebenso erhöhte die Inverter-Technologie die Jahresarbeitszahlen. Herkömmliche Wärmepumpen ohne frequenzregelnde Inverter schalten sich bei Wärmebedarf ein und laufen dann immer unter Volllast. Ausgelöst wird das Ein- und Ausschalten durch das Erreichen bzw. Unterschreiten eines bestimmten Temperatur-Schwellenwerts. Inverter-Wärmepumpen hingegen agieren stufenlos innerhalb eines Modulationsbereichs und passen ihre Leistung an den aktuellen Bedarf an. Sie arbeiten also nicht mit Vollleistung, sondern nur mit so viel Leistung, wie benötigt wird, um das Anforderungsniveau zu erfüllen.
Durch den Betrieb innerhalb des modellierten Temperaturbereichs kann die häufige Ein- und Abschaltung der Wärmepumpe vermieden werden. Zudem herrscht eine vergleichsweise konstante Vorlauftemperatur. Diese beiden Faktoren führen nicht nur zu einer deutlichen Effizienzsteigerung; Inverter-Wärmepumpen verfügen auch über eine längere Lebensdauer, verursachen weniger Betriebsgeräusche und ermöglichen eine präziser einstellbare, gleichmäßigere Raumtemperatur.
Übrigens können manche Wärmepumpen im Sommer auch kühlen: Bei der aktiven Kühlung arbeitet die Luft-Wärmepumpe genau andersherum als im Winter. Bei der passiven Kühlung über Erdsonden oder Grundwasser sorgt eine sparsame Umwälzpumpe für Abkühlung in der Wohnung. Sie drückt warmes Wasser nach unten und wärmt so gleichzeitig den Untergrund für den nächsten Winter vor.
Eignet sich eine Wärmepumpe für Ihr Haus? Stellen Sie an einem sehr kalten Tag (minus 10 Grad Celsius Außentemperatur) die Vorlauftemperatur des Heizkessels auf 55 Grad ein und drehen Sie die Heizkörper auf. Werden Ihre Räume ausreichend warm, könnten Sie auch mit einer Wärmepumpe heizen.
Zahlreiche gängige Irrtümer rund um Wärmepumpen lassen sich mit wissenschaftlichen Untersuchungen und stichhaltigen Argumenten leicht entkräften.
Je tiefer man ins Erdreich eindringt, umso wärmer wird es – etwa 30 Grad Celsius pro 1.000 Meter. Doch so tief muss man als Hausbesitzer gar nicht graben, denn die Nutzung der oberflächennahen Erdwärme ist heute technisch ausgereift: