Kostenlose Energie aus der Umwelt

Drei Typen von Wärmepumpen

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.

Wärmepumpe: auch im Winter

Auch bei Außentemperaturen um die Null Grad kann die Luftwärmepumpe ihrer Umwelt noch ausreichend Wärme entziehen. Bei Minusgraden verliert sie mehr und mehr ihren ökologischen Vorteil und funktioniert zunehmend wie eine Elektroheizung. 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.

Niedrige Vorlauftemperaturen

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. Um mit dieser niedrigen Temperatur trotzdem eine angenehme Wärme zu erzeugen, müssen die Heizflächen groß genug sein. Ideal sind Flächenheizungen im Boden, der Wand oder an der Decke.

Bei einem guten energetischen Niveau eines Gebäudes (z.B. durch Dämmmaßnahmen) oder durch eine gezielte Vergrößerung einzelner Heizflächen kann das niedrigere Temperaturniveau einer Wärmepumpe auch mit normalen Heizkörpern genutzt werden. Dazu muss ein Fachhandwerker das Heizungssystem optimal einstellen (hydraulischer Abgleich). Das sollte allerdings auch geschehen, wenn keine Wärmepumpe eingebaut wird. Eine Lösung als Hybridwärmepumpe stellt die Kombination einer Wärmepumpe mit Kesselanlagen dar. Dann springt an sehr kalten Tagen ein Heizkessel ein.

Noch effizienter werden Wärmepumpen durch die sogenannte Inverter-Technologie. Herkömmliche Wärmepumpen ohne frequenzregelnde Inverter, schalten sich bei Wärmebedarf ein und laufen dann immer direkt 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 das 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. 

Klimaanlage auch für den Sommer

Übrigens können manche Wärmepumpen im Sommer auch kühlen: Bei der aktiven Kühlung arbeitet die Wärmepumpe mit Luft 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.

Förderung von mehreren Tausend Euro

Die Investitionskosten variieren je nach Typ und Heizleistung. Wann sich diese Investition amortisiert hat, hängt von der Entwicklung der Energiepreise ab. Für ein beispielhaftes Wohngebäude aus dem Jahr 2000 mit einer Gebäudenutzfläche von rund 160 Quadratmetern und einer Heizlast von neun kW gibt der Bundesverband Wärmepumpen Kosten von 13.500 bis 18.000 € an. Dem gegenüber stehen Investitionszuschüsse des BAFA (Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle), zinsgünstige Kredite der KfW-Bank sowie vielerorts regionale und kommunale Förderprogramme. Das BAFA übernimmt 35 Prozent der anfallenden förderfähigen Kosten beim Einbau einer Wärmepumpe. Diese schließen beispielsweise die Installation, Inbetriebnahme und erforderliche begleitende Maßnahmen mit ein. Ersetzt die neue Heizung eine alte Ölheizung, erhöht sich der Zuschuss auf 45 Prozent.


Geothermie: schon oberflächlich sehr rentabel

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:

  • Erdwärmekollektoren, also horizontal verlegte Rohre, z.B. im Garten, nutzen bereits in wenigen Metern Tiefe eine annähernd konstante Temperatur von rund zehn Grad. Als Faustregel gilt: Die Kollektorenfläche sollte etwa eineinhalb Mal die Wohnfläche betragen.
  • Erdwärmesonden kommen mit deutlich weniger Fläche aus, da sie bis etwa 100 Meter in die Tiefe gehen und so höhere und konstantere Temperaturen nutzen.

Eignet sich eine Wärmepumpe für Ihr Haus? Stellen Sie an einem sehr kalten Tag (minus 10 Grad Celsius Außentemperatur) die Vorlauftemperatur des Heizkessels auf 50 Grad ein und drehen Sie die Heizkörper auf. Werden Ihre Räume ausreichend warm, könnten Sie auch mit einer Wärmepumpe heizen.

Weitere Informationen

Weiterführende Informationen zum Thema Erdwärme finden Sie in folgenden Broschüren des Ministeriums für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg: