Wärmepumpe: Effizientes Heizen mit Umweltenergie

Was ist eine Wärmepumpe?

Eine Wärmepumpe ist eine Heizung, welche die in der Umwelt gespeicherte thermische Energie nutzt, um Gebäude zu erwärmen. Anders als bei Holz-, Öl- oder Gasheizungen funktioniert das jedoch nicht durch eine Verbrennung, sondern über einen komplizierten technischen Prozess. Wie in einem Kühlschrank kommt es darauf an, thermische Energie mit geringen Temperaturen auf ein höheres Niveau anzuheben. Während das im Kühlschrank dazu führt, dass das Innere angenehm kühl bleibt, ermöglicht der Prozess in der Wärmepumpe, dass die Umweltwärme im Heizungssystem verwendet werden kann. 

Vor- und Nachteile der Wärmepumpe auf einen Blick

Eine ausführlichere Auflistung der Vor- und Nachteile einer Wärmepumpe finden Sie im Beitrag "Vorteile der Wärmepumpe". Die folgende Tabelle bietet Ihnen einen schnellen Überblick.

Was kostet eine Wärmepumpe?

Die größten Unterschiede treten bei der Wahl der Umweltenergiequelle auf. Denn während bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe zur Innenaufstellung oder zur Außenaufstellung kaum zusätzliche Technik erforderlich ist, müssen bei einer Sole-Wärmepumpe auch die Sondenbohrungen oder Flachkollektoren bezahlt werden. Generell entstehen dabei Kosten von etwa 60 bis 80 Euro pro Meter Tiefenbohrung oder 10 bis 20 Euro pro Quadratmeter Flächenkollektor. Bei einer Wasser-Wärmepumpe entstehen Kosten durch die Bohrung der beiden Brunnen, über die Grundwasser zum Heizgerät und zurück in das Erdreich transportiert wird. Bei einem typischen Einfamilienhaus belaufen sich diese auf etwa 5.000 bis 6.000 Euro.

Kosten für die Wärmepumpe selbst

Die Wärmepumpe selbst besteht unabhängig der Umweltenergiequelle aus den gleichen Komponenten. Für den Einsatz in einem Einfamilienhaus entstehen dabei Kosten von etwa 8.000 bis 12.000 Euro. Darüber hinaus kommen in jedem Falle noch Installationskosten von bis zu 5.000 Euro hinzu. Ebenfalls müssen Besonderheiten berücksichtigt werden, die sowohl zusätzliche Materialkosten sowie Mehrkosten für die Arbeitsstunden bedeuten. Rechnen Sie daher mit 15.000 bis 30.000 Euro (je nach Wärmepumpenart). Die Preise variieren grundsätzlich stark nach Region, Hersteller sowie Dienstleister und stellen damit nur eine grobe Kosteneinschätzung dar. 

Kosten für den Betrieb der Wärmepumpe

Da die meisten Wärmepumpen elektrisch arbeiten, verursachen sie auch Stromkosten. Die Höhe der Betriebskosten richtet sich dabei nach der gewählten Umweltenergiequelle, dem energetischen Stand des Gebäudes und der Art, wie die Wärme an die Räume übertragen wird und kann nur für jedes Gebäude einzeln ermittelt werden. Darüber hinaus sollten Sie bedenken, dass der Preis für den Wärmepumpenstrom von allgemeinen Preisschwankungen auf dem Energiemarkt natürlich nicht ausgenommen ist. Umso wichtiger ist eine gute Planung, sodass aus dem eingesetzen Strom das Optimum an Wärme gewonnen werden kann. Die Effizienz der Wärmepumpe ist dafür entscheidend. 

Für wen lohnt sich eine Wärmepumpe?

Ob eine Wärmepumpe für Sie infrage kommt oder nicht, hängt von unterschiedlichen Faktoren ab. Grundsätzlich steht das Gebäude selbst im Mittelpunkt. Leben Sie schon länger in Ihrem Haus und möchten den Energieträger wechseln? Haben Sie gerade erst ein neues Gebäude erworben oder möchten Sie sogar selbst bauen? Noch vor einiger Zeit galt der Grundsatz, dass sich eine Wärmepumpe nur in einem neuen Gebäude effizient betreiben lässt. Das kann man so pauschal heute nicht mehr sagen. Die meisten Wärmepumpenhersteller bieten mittlerweile spezielle Modelle an, bei denen eine niedrige Vorlauftemperatur nicht mehr so entscheiden ist. Denn wie der Abschnitt zur Funktion noch ausführen wird, ist der Vorlauf entscheidend, ob eine Wärmepumpe wirtschaftlich arbeitet und das Optimum aus dem Stromeinsatz herausholt. Ideal ist eine Vorlauftemperatur von 35 Grad Celsius, die sich am besten mit Flächenheizungen erreichen lassen.

Worauf sollten Sie vor dem Kauf achten?

Den bestmöglichen Komfort und eine hohe Effizienz erhalten Sie mit einer gut geplanten Wärmepumpe. Sie sollte auf das Haus und Ihr Heizverhalten abgestimmt sein. Auf diese Weise haben Sie auch langfristig eine ökonomische und ökologische Heizlösung. Achten Sie auf folgende Punkte. Handelt es sich um ein älteres Gebäude, müssen eventuell erst die genannten Aspekte in sogenannten Begleit- und Umfeldmaßnahmen umgesetzt werden. 

• Korrekte Heizlastberechnung
• Sanierte Gebäudehülle (Fenster, Fassade und weitere Elemente)
• Möglichst niedrige Vorlauftemperaturen durch Flächenheizungen
• Ausreichende Speichergröße für den Warmwasserbedarf
• Gesetzliche Vorgaben zum Aufstellort sowie für mögliche Bohrungen
• Kombinationsmöglichkeiten (zum Beispiel mit Photovoltaik oder Solarthermie)

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Was alle Wärmepumpenarten eint, ist die grundsätzliche Funktionsweise. Dabei kommen folgende Bauteile zum Einsatz: zwei Wärmeübertrager, ein Verdichter, ein Entspannerventil. Darüber hinaus ist die Wärmenutzungsanlage, also ein geschlossenes Rohrnetz, wichtig, um die Wärme auch in die gewünschten Bereiche im Gebäude zu leiten. Wie die folgende Grafik zeigt, erfolgt der Prozess in einem Kreislauf. 

Der Kreislauf kurz erklärt

• Der erste Wärmeübertrager (der Verdampfer) überträgt die thermische Energie aus Luft, Erde oder Wasser auf ein Kältemittel, das durch besondere physikalische Eigenschaften bereits bei niedrigen Temperaturen verdampft. Das ist Voraussetzung für den kompletten Prozess.
• Im nächsten Schritt erhöht ein Verdichter den Druck des dampfförmigen Kältemittels so weit, bis seine Temperatur über der des Heizungssystems liegt. Nur so kann die Wärme über einen weiteren Wärmeübertrager (den Verflüssiger) auch an das Heizungssystem abgegeben werden. 
• Während das Kältemittel dabei abkühlt, sinkt sein Druck und das Medium wird langsam wieder flüssig.
• Vollständig regeneriert fließt das Kältemittel durch das Entspannungsventil, das den Druck auf den Ausgangszustand zurückbringt, zurück zum Verdampfer. Der Prozess kann nun von Neuem beginnen.

Ausführliche Informationen finden Sie unter "Funktionsweise einer Wärmepumpe".

Wann arbeitet eine Wärmepumpe am effizientesten?

Was Sie wissen sollten, ist, dass die Effizienz der Wärmepumpe steigt, je niedriger der Temperaturhub über den meist elektrisch angetriebenen Verdichter (in der Regel ein Scrollverdichter) ist. Eine Wärmepumpe arbeitet also immer dann besonders wirtschaftlich, wenn sich die thermische Energie der Umwelt mit einer hohen Temperatur gewinnen lässt und die Temperatur im Heizungssystem niedrig ist. Möglich wird das zum Beispiel durch die Kombination einer Sole-Wärmepumpe mit einer Flächenheizung oder groß dimensionierten Heizkörpern.

Unterschiedliche Energiequellen – Wärmepumpenarten

Je nachdem, in welcher Region sich Ihr Gebäude befindet, kann die Umweltenergie der Wärmepumpe aus verschiedenen Quellen gewonnen werden. Zur Auswahl steht dabei die Nutzung der thermischen Energie aus:

• der Luft
• dem Erdreich
• dem Grundwasser

Darüber hinaus gibt es Sonderanlagen wie Abwasser-Wärmepumpen, die thermische Energie sogar aus dem Abwasser gewinnen können.  

Die Besonderheiten der unterschiedlichen Wärmepumpen kurz zusammengefasst

1. Luft-Wasser-Wärmepumpe: Bei der Energiequelle Luft ist zu berücksichtigen, dass diese im Winter – in der Zeit, in der die Heizung am meisten gebraucht wird – oft nur mit Temperaturen unter dem Gefrierpunkt vorhanden ist. Dadurch müssen die Wärmeübertrager, über welche die kalte Außenluft geleitet wird, immer frostfrei gehalten werden. Das Resultat: Die Effizienz der Wärmepumpe sinkt.
   
2. Sole-Wasser-wärmepumpe: Im Vergleich zur Luft kann die thermische Energie aus dem Erdreich ganzjährig mit höheren Temperaturen gewonnen werden. Das erhöht die Effizienz der Wärmepumpe und senkt die anfallenden Heizkosten. Allerdings sind Tiefenbohrungen genehmigungspflichtig und nicht überall zulässig. Auskunft bekommen Sie in der Regel bei Ihrem Landratsamt.
3. Wasser-Wasser-Wärmepumpe: Im Vergleich zu Luft und Erde zählt die im Grundwasser gespeicherte thermische Energie durch ganzjährig konstante Temperaturen zu einer der effizientesten Quellen für Wärmepumpen. Die Nutzung ist jedoch genehmigungspflichtig und nicht überall erlaubt. Ob eine Wasser-Wärmepumpe in Ihrer Region zulässig ist, erfahren Sie bei Ihrem Landratsamt.

Wärmepumpen mit anderen Systemen ergänzen und kombinieren

Wärmepumpen lassen sich mit unterschiedlichen Heizsystemen kombinieren. So können Sie zum Beispiel im Neubau zusätzlich zur Wärmepumpe eine Gasheizung mitplanen. Sie dient als Spitzenlastkessel, wenn es im Winter sehr kalt draußen wird oder an einigen Tagen überdurchschnittlich mehr Wärme im Haus benötigt wird. Ebenfalls möglich ist es, eine bestehende Gasheizung durch eine neue Wärmepumpe zu ergänzen. Damit rüsten Sie Ihr zu Hause zukunftssicher nach und können auch staatliche Fördermittel beantragen. 

Ebenso möglich sind Kombinationen mit Wärmeerzeugern auf Basis erneuerbarer Energien, wie etwa Pelletheizungen oder Solaranlagen. Bei Letzterem haben Sie die Möglichkeit, die Wärmepumpe durch eine Solarthermie oder eine Photovoltaikanlage zu ergänzen. In beiden Fällen nutzen Sie eine weitere Umweltenergie – die Sonnenstrahlung – und reduzieren weiter die CO₂-Emission im Betrieb Ihrer Anlage. 

Die thermische Solaranlage unterstützt bei der Bereitstellung der Warmwasserbereitung. Unter günstigen Voraussetzungen können Sie die Wärmepumpe im Sommer sogar komplett ausschalten. Entscheiden Sie sich eher für die Photovoltaik, erzeugen Sie den benötigten Strom für die Wärmepumpe einfach selbst auf Ihrem Dach. Damit machen Sie sich noch unabhängiger von Energieversorgern und können sicher sein, wo der Strom herkommt. In beiden Fällen senken Sie darüber hinaus Ihre Heizkosten.

Weiterführende Themen zur Wärmepumpe

In der folgenden Übersicht finden Sie weitere Spezialthemen zur Wärmepumpe – vom Einsatz in Bestandsgebäuden über Propan als Kältemittel bis hin zu einer Checkliste, die Ihnen bei der Kaufentscheidung helfen soll. 

In unserem Beitrag "Alternativ heizen" erhalten Sie zudem einen Überblick über weitere Möglichkeiten, um die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern zu reduzieren.   

Kleine Zusammenfassung zur Wärmepumpe

Im folgenden Video erhalten Sie einen Überblick zu den wichtigsten Eckpunkten, die bei der Anschaffung einer neuen Wärmepumpe eine Rolle spielen.