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Wärmepumpe mit Solarthermie: Verschiedene Möglichkeiten

  • von Alexander Rosenkranz
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Kombinieren Sie Wärmepumpe und Solarthermie, erhöhen Sie die Effizienz des Gesamtsystems. Sie senken Ihren Stromverbrauch und sparen Heizkosten. Möglich ist das, da die Solarwärme Quell- und Heizwassertemperaturen angleicht. Wir erklären, was das bedeutet und welche Möglichkeiten Sie haben, Wärmepumpe und Solarthermie als Hybridheizung gemeinsam zu betreiben. 

Wichtiger Hinweis: Unsere Beiträge zum Thema Förderung befinden sich aufgrund einer kurzfristigen Reform der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) derzeit in Überarbeitung. Die folgenden Angaben bilden den Stand der Förderbedingungen vor dem 28.07.2022 ab. Einen aktuellen Überblick geben wir im Beitrag zur Förderung der Heizung.

Solarwärme einbinden und Heizkosten sparen: So funktioniert es 

Eine Wärmepumpenanlage macht kostenfreie Energie aus der Umwelt zum Heizen nutzbar. Dazu überträgt sie thermische Energie von der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser auf ein sogenanntes Kältemittel. Dieses verdampft dadurch. Ein meist elektrisch angetriebener Verdichter hebt mit dem Druck auch die Temperatur des Dampfes und ermöglicht die Übertragung der Wärme auf das Heizungswasser. Das Kältemittel kühlt sich dabei ab. Es verflüssigt, entspannt, nimmt seinen Ausgangszustand wieder ein und strömt erneut an den Anfang des Kreislaufs.

Temperaturhub entscheidet über Effizienz, Energieverbrauch und Heizkosten

Entscheidend für die Effizienz der Heizung ist die Differenz zwischen Quell- und Heizwassertemperatur. Je geringer der sogenannte Temperaturhub ist, umso weniger Strom verbraucht die Anlage. Ihr Energieverbrauch sinkt und Sie sparen Heizkosten. Experten gehen davon aus, dass sich die Leistungszahl (Kennziffer für die Effizienz) einer Wärmepumpenheizung um 2,5 Prozent verbessert, wenn der Temperaturhub um ein Grad Celsius abfällt.

© studio harmony / Shutterstock.com

Geringer Temperaturhub für hohe Effizienz der Wärmepumpenheizung

Mithilfe kostenfreier Solarenergie lässt sich die Differenz zwischen Quell- und Heizwassertemperatur merklich senken. Kombinieren Sie Wärmepumpe und Solarthermie zur Hybridheizung, steigern Sie dadurch die Effizienz der Gesamtanlage. Infrage kommen jedoch unterschiedliche Möglichkeiten, angefangen bei der Solar-Wärmepumpe für Warmwasser bis hin zum Einbinden solarer Wärme in einen Eisspeicher.

Wärmepumpe mit Solarthermie oder Photovoltaik: Was ist besser geeignet?

Da sich beide Technologien besonders gut ergänzen, können Sie eine Wärmepumpe mit Solarthermie und Photovoltaik kombinieren. Während die Solarwärme für einen geringeren Stromverbrauch sorgt, deckt der Solarstrom einen großen Teil davon selbst. Die gesamte Hybridheizung arbeitet dadurch effizienter, nachhaltiger und sparsamer.

Wärmepumpe mit Solar: Einbindung der Solaranlage im Haus 

Die einfachste Möglichkeit, Solarthermie mit einer Wärmepumpe zu kombinieren, ist die Einbindung der Solaranlage im Haus, also im sogenannten Sekundärkreis. Infrage kommt dabei eine Solaranlage zur Warmwasserbereitung oder eine Solarheizung, welche die Wärmepumpenanlage auch bei der Gebäudebeheizung unterstützt. Die folgende Tabelle zeigt, was die Varianten auszeichnet.

KOMBINATION  BESCHREIBUNG  
Solare Warmwasserbereitung  Eine kleine Solaranlage erhitzt bei dieser Lösung das Trinkwasser in einem Speicher. Letzterer lässt sich von einer Heizungs- oder einer Brauchwasserwärmepumpe nachheizen, um fehlende Solarenergie auszugleichen. Die Variante ist vergleichsweise günstig, platzsparend und einfach umzusetzen. Die Solarwärme deckt etwa 60 Prozent des jährlichen Warmwasserwärmebedarfs und entlastet die Wärmepumpenheizung stark. Denn die Umweltheizung kann mit geringeren Vorlauftemperaturen arbeiten und lange Zeit im Jahr komplett ausgeschaltet bleiben.  
Solare Heizungsunterstützung  Hier fangen mehrere Solarkollektoren Solarwärme ein, um diese in den Pufferspeicher einzuspeisen. Die Wärmepumpenanlage heizt Letzteren nach, wenn die Sonne nicht kräftig genug scheint. Sie muss insgesamt 20 bis 30 Prozent weniger leisten und arbeitet dadurch sparsamer. Wichtig für die Effizienz ist hier eine ausgereifte Regelung der Hybridheizung zur Kommunikation zwischen Wärmepumpe und Solarthermie.  

Wärmepumpe mit Solarthermie im Primärkreislauf kombinieren

Neben der Einbindung im Haus lässt sich die Solarwärme auch nutzen, um die Quelltemperatur anzuheben. Dazu kombinieren Fachhandwerker Wärmepumpe und Solarkollektoren im Primärkreis, also vor dem einleitend beschriebenen Kältemittelkreislauf. Da die Solaranlage dabei in der Regel geringere Temperaturen liefern muss, genügen einfach aufgebaute Solarabsorber, die im Vergleich zu anderen Arten von Solarkollektoren deutlich günstiger sind. Welche Kombinationsmöglichkeiten infrage kommen, zeigt folgende Tabelle.

KOMBINATION  BESCHREIBUNG  
Erdwärmepumpe mit Solarthermie und Solespeicher  Erdwärmepumpen leiten ein Wasser-Frostschutz-Gemisch (Sole) durch Leitungen im Erdreich. Das Medium nimmt Wärme auf und strömt mit höheren Temperaturen zum Verdampfer der Wärmepumpenanlage. Platzieren Sie nach dem Erdkollektor einen mit der Sole gefüllten Speicher, lässt sich dieser mit Solarabsorbern aufheizen. Die Umweltheizung bekommt Sole mit einer höheren Temperatur, der Temperaturhub sinkt und die Effizienz der Anlage steigt.  
Erdwärmepumpe mit Solarthermie im Erdreich Machbar ist es auch, die Solarwärme direkt an die Sole zu übergeben. Während das im Heizbetrieb direkt zu einer steigenden Effizienz führt, heizt die Solaranlage den Boden über die Kollektoren auf, wenn die Heizung gerade nicht läuft. Mit einer entsprechenden Dämmung rings um die Kollektoren im Erdreich entsteht ein sommerliches Wärmereservoir, welches im Winter für einen sparsameren Heizbetrieb sorgt. Denn auch dann bekommt die Anlage wärmere Sole aus dem aufgeheizten Boden.

Übrigens: Bei dieser Variante ist es auch möglich, die Solarwärme situationsbedingt in den Pufferspeicher (Sekundärkreis) oder das Erdreich (Primärkreis) einzuspeisen. Letzteres passiert dabei immer dann, wenn der Speicher im Haus voll beladen ist.
 
Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Solarthermie  Möchten Sie eine Luftwärmepumpe mit Solarthermie zur kombinieren, lässt sich Letztere in den Verdampfer einbinden. Die Solarwärme unterstützt damit die Außenluft beim Verdampfen des Kältemittels, wodurch die Quelltemperatur ansteigt. Der Temperaturhub sinkt und die Hybridheizung verbraucht weniger.  
Wärmepumpe mit Solarthermie und Eisspeicher  Die Kombination von Wärmepumpe und Solarthermie ist auch mit einem Eisspeicher machbar. Dabei handelt es sich um einen unterirdischen, mit Wasser gefüllten Behälter. Entzieht die Wärmepumpe diesem Energie, vereist das Wasser und setzt Kristallisationswärme frei. Die Solarthermieanlage lässt das Eis tauen, um den Speicher zu regenerieren. Zum Einsatz kommen meist einfache Solarabsorber.  

Fazit von Alexander Rosenkranz

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Wärmepumpe mit Solarthermie sinnvoll zu koppeln. Welche dabei zum Einsatz kommt, hängt neben den eigenen Vorlieben auch von Kosten und Einsparungen ab. Ein Energieberater oder Fachhandwerker prüft die örtlichen Gegebenheiten und zeigt auf, welche Lösung in Ihrem Fall am besten zum Einsatz kommt. In vielen Fällen gibt es für Wärmepumpe mit Solarthermie eine hohe Förderung vom Staat, die Ihre Kosten um 35 bis 50 Prozent senkt.

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