Finden Sie jetzt Ihren Energie-Experten! 2826 registrierte Profis direkt erreichen und kostenlos vergleichen!
Jetzt lesen: So funktioniert energie-experten.org

Technik, Auslegung und Betrieb von Wärmepumpen

So setzen Sie Wärmepumpen mit Erdwärme, Luftwärme und Grundwasserwärme effizient und wirtschaftlich zur Heizwärmeerzeugung ein

Wärmepumpen nutzen Erdwärme, Luftwärme oder die Wärme des Grundwassers, um hieraus Wärme zur Heizung bereitzustellen. Trotz der im Vergleich zur Heizung oder des Warmwassers relativ niedrigen Temperaturen dieser Umweltquellen, besteht die letztlich erzeugte Heizungswärme aus rund 75 Prozent dieser Wärmequellen. Daher zählt die Wärmepumpe auch zu den Heizungssystemen, die erneuerbare Energien nutzen. Alle drei Wärmequellen zeichnen sich durch für die Wärmepumpe bestimmende Eigenschaften aus, die es bei der Auswahl einer Wärmepumpe anhand der energetischen Gebäudeeigenschaften zu berücksichtigen gilt.

Vergleichen Sie hier kostenlos Angebote von Wärmepumpen-Experten in Ihrer Nähe!

Finden Sie jetzt Energie-Experten in Ihrer Nähe:
 

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Wärmepumpen entziehen dem Erdreich, dem Grundwasser oder der Luft Wärme und "pumpen" diese auf ein höheres Temperaturniveau hoch. Die Technik der Wärmepumpe arbeitet dabei wie jeder Kühlschrank. Dabei ist jedoch das innere des Kühlschranks mit der Wärmequelle gleichzusetzen und die hintere Seite des Kühlschranks, an der die Wärme abgegeben wird, mit den Heizkörpern oder der Fußbodenheizung.

Funktionsschema Wärmepumpe: Umweltwärme erhitzt das Kühlmittel. Dieses wird komprimiert und erzeugt dabei die für die Heizung notwendige Wärme (Grafik: Bundesverband Wärmepumpe)
Funktionsschema Wärmepumpe: Umweltwärme erhitzt das Kühlmittel. Dieses wird komprimiert und erzeugt dabei die für die Heizung notwendige Wärme (Grafik: Bundesverband Wärmepumpe)

Im Inneren der Wärmepumpe zirkuliert wie beim Kühlschrank ein Kühlmittel, das bereits bei sehr geringen Temperaturen verdampft. Dies passiert dann, wenn z. B. Erdwärme an diesen Kreislauf herangeführt wird. Das dann gasförmige Kühlmittel wird dann mit einem meistens strombetriebenen Verdichter (Kompressor) komprimiert, sodass es sich daraufhin stark erhitzt und diese Wärme nachfolgend an die Heizung abgegeben werden kann. Umso höher die erforderlichen Temperaturen, desto mehr Strom muss zur Kompression des Gases eingesetzt werden. Danach verflüssigt sich das Kühlmittel und der Wärmepumpenkreislauf beginnt von Neuem.

Einteilung von Wärmepumpen nach der Antriebsart des Kompressors, der genutzten Umweltwärmequelle und dem Wärmeübergang vom Umwelt- an das Heizmedium (Grafik: energie-experten.org)
Einteilung von Wärmepumpen nach der Antriebsart des Kompressors, der genutzten Umweltwärmequelle und dem Wärmeübergang vom Umwelt- an das Heizmedium (Grafik: energie-experten.org)

Wie effizient ist eine Wärmepumpe?

Aus bis zu 75 Prozent kostenloser Umweltwärme und rund 25 Prozent Strom für den Kompressor erzeugen Wärmepumpen die Wärme, die man zum Heizen und zur Warmwasserbereitung benötigt. Das Verhältnis zwischen Umgebungswärme und Antriebsenergie drückt sich in der Jahresarbeitszahl einer Wärmepumpe aus. Je höher diese Zahl, desto größer ist der Anteil der kostenlosen Umweltenergie und desto weniger Antriebsenergie wird benötigt. Hierfür sollte die Wärmequellentemperatur hoch und die Vorlauftemperatur des Heizkörpers niedrig sein.

Einflussgrößen auf die Effizienz von Wärmepumpen (Grafik: Bundesverband Wärmepumpe)
Einflussgrößen auf die Effizienz von Wärmepumpen (Grafik: Bundesverband Wärmepumpe)

Eine Jahresarbeitszahl von 4 bedeutet zum Beispiel, dass aus 1 Einheit Antriebsenergie und 3 Einheiten Erd- oder Umweltwärme 4 Einheiten Heizwärme entstehen. In der Praxis wurden im Neubau im Durchschnitt Jahresarbeitszahlen von 3,8 für Erdwärme-Wärmepumpen (Sole-Wasser-Wärmepumpe) und 3,0 für Luft-Wasser-Wärmepumpen gemessen. Wärmepumpen, die die Wärme des Grundwassers nutzen (Wasser-Wasser-Wärmepumpen) erzielen deutlich bessere Effizienzwerte.

Das EU-Energielabel für Wärmepumpen macht die Effizienz von Wärmepumpen und weitere Kriterien für den Verbraucher grafisch vergleichbar. (Grafik: Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e. V.)
Das EU-Energielabel für Wärmepumpen macht die Effizienz von Wärmepumpen und weitere Kriterien für den Verbraucher grafisch vergleichbar. (Grafik: Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e. V.)

Welche Vorteile bietet die Wärmepumpe?

Für den Einbau einer Wärmepumpe sprechen viele gute Gründe:

  • An erster Stelle steht für viele Kunden die Umweltfreundlichkeit vor allem im Vergleich zu den konventionellen Öl- oder Gasheizungen. Wärmepumpen emittieren im Durschnitt wesentlich weniger CO2 und geben auch keine Abgase an die unmittelbare Umgebung ab.
  • Außerdem bieten Wärmepumpen ein hohes Maß an Komfort, indem sie nicht nur als Heizung fungieren, sondern auch zum Kühlen, zur Warmwasserbereitung sowie in Verbindung mit einer kontrollierten Wohnungslüftung genutzt werden können.
  • Darüber hinaus sind sie extrem wartungsarm. So entfallen typische Wartungsarbeiten wie an Öl-, Gas- oder auch Holzpelletheizungen und auch Verschließteile gibt es keine.
  • Ein weiterer Pluspunkt ist die langfristige Stabilität der Heizkosten: Wärmepumpen arbeiten mit nur einem vergleichsweise geringen Stromverbrauch, sodass Strompreissteigerungen wesentlich weniger ins Gewicht fallen. So ergibt sich gerade bei steigenden Energiepreisen eine weitere jährliche Ersparnis.

Bedeutung der Wärmepumpe in der Energiewende

2017 überstieg die Zahl der installierten Wärmepumpen in Deutschland 1 Mio. Stück. Damit nehmen Wärmepumpen laut Erhebungen des Schornsteinfegerhandwerks einen Anteil von 5 % am 21 Mio. zählenden Gesamtbestand aller zentraler Wärmeerzeuger ein.

Damit Deutschland seinen Ausstoß von Treibhausgasen bis 2050 um mindestens 80 Prozent reduzieren kann, bedarf es laut dena-Leitstudie dann allerdings etwa 7 Mio. (Technologiemixszenario) bis 17 Mio. (Elektrifizierungsszenario) Wärmepumpen.

Schematische Darstellung der Bedeutung der Wärmepumpe innerhalb der Sektorenkopplung (Grafik: Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e. V.)
Schematische Darstellung der Bedeutung der Wärmepumpe innerhalb der Sektorenkopplung (Grafik: Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e. V.)

Denn Wärmepumpen sind ein wesentliches Bindeglied zwischen der Ökostromerzeugung durch Wind, PV und Biomasse. Sie können dann Wärme erzeugen und diese Wärme in einem Pufferspeicher zwischenspeichern, wenn viel Ökostrom im Netz ist und die Strompreise entsprechend günstig sind. Dies hilft, den Stromnetzausbau zu reduzieren und flexibilisiert die Abnahme von Ökostrom.

Fordern Sie hier 5 kostenlose Angebote für Ihre neue Wärmepumpe an

Finden Sie jetzt Energie-Experten in Ihrer Nähe:
 

"Wärmepumpe: Technik, Auslegung und Betrieb" wurde am 11.10.2018 das letzte Mal aktualisiert.