Die Wärmepumpe hat sich in den letzten Jahren als eine der vielversprechendsten Technologien zum Heizen mit nachhaltiger Energiegewinnung etabliert. Insbesondere, wenn es um die Reduzierung von CO2-Emissionen und die Bekämpfung des Klimawandels geht, gewinnt die Nachhaltigkeit zunehmend an Bedeutung. Wärmepumpen nutzen rund 75 Prozent der benötigten Energie aus der Umwelt – also aus der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser. Dabei machen sie sich vor allem die konstant warmen Temperaturen unter der Erde zu Nutze – dafür sorgt der Erdkern auch im Winter. Dadurch sind Wärmepumpen nicht nur eine umweltfreundliche Alternative zur herkömmlichen Heizung, sie bieten auch eine sehr effiziente Möglichkeit, die Energie aus natürlichen Quellen zu nutzen. Wenn der Strom für die Nutzung der Wärmepumpe dann noch aus erneuerbaren Energien wie der eigenen Photovoltaikanlage stammt, ist der Betrieb nahezu klimaneutral. So lässt das Konzept in Bezug auf den Umweltschutz keine Wünsche offen.
Grundprinzip
Im Kern basiert die Funktion einer Wärmepumpe darauf, Wärme aus der Umgebung zu extrahieren und auf ein höheres Temperaturniveau zu bringen, um sie zum Heizen von Räumen oder zur Warmwasserbereitung zu nutzen. Diese innovative Technologie ermöglicht es, mit einem geringen Anteil an elektrischer Energie eine wesentlich größere Menge an Wärmeenergie bereitzustellen. Die hohe Effizienz führt zu erheblichen Energieeinsparungen und bietet somit auch einen finanziellen Anreiz, in Wärmepumpensysteme zu investieren – sowohl für Verbraucherinnen und Verbraucher als auch für Unternehmen.
Einsatzbereiche
Die Vielseitigkeit der Wärmepumpe zeigt sich in ihren unterschiedlichen Einsatzbereichen. Sie findet nicht nur in Wohngebäuden Einsatz, sondern auch in gewerblichen und industriellen Anwendungen. Wärmepumpen können sowohl für Heizzwecke als auch zum Kühlen verwendet werden. Dadurch sind sie eine ganzjährige Lösung. Diese Flexibilität sowie die Anpassungsfähigkeit an verschiedene klimatische Bedingungen und Gebäudetypen tragen zu ihrer wachsenden Beliebtheit bei.
Effizienz
Die Effizienz einer Wärmepumpe wird durch zwei wesentliche Kennzahlen ausgedrückt: COP (Coefficient of Performance) und JAZ (Jahresarbeitszahl). Der COP gibt das Verhältnis von abgegebener Wärme zu aufgenommener elektrischer Energie an. Ein COP von 4 bedeutet beispielsweise, dass die Wärmepumpe viermal mehr Energie in Form von Wärme liefert, als sie an elektrischer Energie verbraucht. Ein guter Wert liegt zwischen 3 und 5. Wichtig ist dabei zu wissen, dass der COP sich auf die Effizienz der Wärmepumpe unter spezifischen, idealisierten Bedingungen zu einem bestimmten Zeitpunkt bezieht. Es ist also ein theoretischer Wert. Die JAZ hingegen gibt die durchschnittliche Effizienz über ein ganzes Jahr hinweg unter realen Bedingungen an. Sie ist daher ein guter Indikator für die Gesamteffizienz einer Wärmepumpe in der Praxis.
Förderung
Ein wichtiger Aspekt, der die Attraktivität von Wärmepumpen steigert, sind die finanziellen Anreize, die mit ihrer Nutzung verbunden sind. Hierzulande gibt es Förderprogramme für den Einbau einer Wärmepumpe, die die Umstellung auf umweltfreundlichere Energielösungen unterstützen. Die Investition in eine Wärmepumpe kann sich somit nicht nur durch Einsparungen bei den Betriebskosten, sondern auch durch staatliche Unterstützung amortisieren.
In diesem Ratgeber wollen wir die Funktionsweise von Wärmepumpen einmal genauer untersuchen, gemeinsam die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten und Typen erkunden sowie die wirtschaftlichen Aspekte beleuchten, die sie zu einer attraktiven Option im Bereich der erneuerbaren Energien machen.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Die Wärmepumpe funktioniert im Grunde wie ein Kühlschrank – nur umgekehrt. Sie überträgt thermische Energie von einem Ort mit niedrigerer Temperatur zu einem Ort mit höherer Temperatur. Das geschieht durch einen geschlossenen Kreislauf, in dem ein spezielles Trägermedium, nämlich das Kältemittel, durch verschiedene Phasen des Drucks und der Temperatur geführt wird. Die Wärmepumpe nutzt dabei das Prinzip der Wärmeübertragung und der Zustandsänderung des Kältemittels, um die Wärme effizient zu transportieren und im Haushalt nutzbar zu machen. Wie das genau funktioniert, sehen wir uns einmal im Detail an.
Die Wärmepumpe nimmt zunächst die thermische Energie aus der Natur (Luft, Wasser, Erde) auf. Diese sorgt dann dafür, dass das Kältemittel in der Wärmepumpe verdampft. Das geschieht bereits bei sehr niedrigen Temperaturen. Je nach Kältemittel liegt der Siedepunkt zwischen minus 25 und minus 40 Grad Celsius.
Nun kommt ein Kompressor zum Einsatz, der das entstandene Gas verdichtet. Durch diesen Vorgang steigt der Druck und damit auch die Temperatur des Kältemittels. Nun kommt der Wärmetauscher zum Einsatz, um die Temperatur an den Heizkreislauf des Hauses abzugeben. Im sogenannten Verflüssiger wird das unter Druck stehende Kältemittelgas dabei kondensiert und verflüssigt sich wieder. Nun sinkt die Temperatur und der Ablauf beginnt von vorn.
Kurz erklärt:
- Wärmeaufnahme aus der Natur
- Verdampfung von Kältemittel
- Kompression des entstandenen Gases
- Wärmeübertragung an den Heizkreislauf
- Verflüssigung des Kältemittelgases
- Zyklus beginnt von vorn
Welche Kältemittel verwendet eine Wärmepumpe?
Für den Betrieb einer Wärmepumpe werden verschiedene Kältemittel eingesetzt. Diese können sowohl natürlich als auch synthetisch sein. Ein natürliches – und immer häufiger eingesetztes – Kältemittel ist R290, auch Propan. Dabei handelt es sich um einen Kohlenwasserstoff, der sich aufgrund seiner Eigenschaften sehr gut für den Betrieb einer Wärmepumpe eignet. Er realisiert sehr hohe Vorlauftemperaturen, die wiederum der Heizung zugutekommen. Zudem ist R290 unbegrenzt verfügbar und weist ein sehr niedriges Treibhauspotenzial auf. Sein GWP-Wert (Global Warming Potential) liegt bei 3. Daher ist es auch mit Blick auf die Umwelt eine gute Wahl.
In älteren Wärmepumpen kommt häufig das synthetische Kältemittel R410A zum Einsatz. Dieses weist jedoch einen GWP-Wert von 2088 auf und ist mit Blick auf die Richtlinien in der EU daher nicht sehr zukunftssicher.
Diese Arten von Wärmepumpen gibt es
Es gibt zahlreiche unterschiedliche Typen von Wärmepumpen, die sich vor allem in Bezug auf die genutzte Wärmequelle unterscheiden. Alle setzen jedoch auf die Umweltwärme und sind damit in Bezug auf die Nachhaltigkeit eine gute Investition in die Zukunft.
Wärme aus der Luft
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Diese Art von Luftwärmepumpe nutzt die Umgebungsluft als Wärmequelle. Sie entzieht der Außenluft Energie, das gelingt selbst bei niedrigen Temperaturen. Hersteller geben hier Mindesttemperaturen von Minus 25 Grad Celsius an. Um die Umgebungswärme zu verarbeiten, wird die Luft von einem Ventilator eingesogen. Das sorgt für eine gewisse Geräuschentwicklung. Luft-Wasser-Wärmepumpen kommen häufig bei Heizungsmodernisierungen zum Einsatz, denn sie können einfach auf dem Grundstück aufgestellt werden, ohne dass spezielle Bohrungen oder Ähnliches nötig sind. So sind sie nicht nur beim Neubau eine gute Option.
Luft-Luft-Wärmepumpe
Bei diesem Modell wird die gewonnene Wärme ebenfalls der Umgebungsluft entzogen, jedoch wird damit kein Wasser erwärmt. Die Temperaturen werden direkt zur Erwärmung von Luft genutzt, die dann in die Wohnräume geleitet wird. Diese Systeme sind besonders für gut isolierte Gebäude geeignet und werden häufig in Kombination mit Lüftungssystemen eingesetzt. Heizkörper braucht diese Art der Wärmeabgabe nicht. Im Sommer funktioniert das System auch als Klimaanlage.
Wärme aus dem Wasser
Grundwasser-Wärmepumpe
Diese Art von Wärmepumpe nutzt das im Boden gespeicherte Grundwasser als Wärmequelle. Die Wärme wird dem Grundwasser entzogen und zur Beheizung des Gebäudes verwendet. Da das Wasser vom Erdkern aufgewärmt wird und so eine relativ konstante Temperatur aufweist, sind die Systeme sehr effizient. Die Installation der Wasser-Wasser-Wärmepumpe erfordert jedoch Brunnenbohrungen, was mit höheren Investitionskosten verbunden ist. Zudem kann die Installation genehmigungspflichtig sein. Dafür ist keine Außeneinheit nötig und die Wasserpumpe nimmt insgesamt nur wenig Platz in Anspruch.
Oberflächenwasser-Wärmepumpe
Diese Systeme beziehen die Wärme aus oberflächennahen Gewässern wie Seen, Flüssen oder Teichen. Ihre Effizienz hängt stark von der Temperatur des Wassers ab. Auch Verschmutzung, Entfernung des Gewässers, Lage etc. spielen eine Rolle, weshalb sich die Oberflächenwasser-Wärmepumpe nur in speziellen Fällen eignet.
Wärme aus dem Erdreich
Sole-Wasser-Wärmepumpe
Die Erdwärmepumpe nutzt die im Erdreich gespeicherte Wärme. Dabei gibt es zwei verschiedene Vorgehensweisen. So kann die Temperatur über Erdkollektoren, also flach verlegte Rohre, aufgenommen werden. Alternativ kommen Erdwärmesonden zum Einsatz, die vertikale Bohrungen verwenden. Dann wird eine Frostschutzmittel-Wasser-Mischung – die sogenannte Sole – im Erdreich zirkuliert. Die Sole nimmt die Wärme des Bodens auf und überträgt sie auf das Heizsystem des Gebäudes. Erdwärmepumpen sind besonders effizient, da die Bodentemperaturen das ganze Jahr über relativ konstant bleiben. Doch es gibt auch Nachteile: So sind Bohrungen und gewisse bauliche Maßnahmen nötig. Zudem kann eine Genehmigung Voraussetzung sein. Dafür ist die Sole-Wasser-Wärmepumpe sehr platzsparend und leise. Im Sommer lässt sie sich zur Kühlung nutzen.
Sonstige Wärmepumpen
Hybrid-Wärmepumpen
Diese Systeme kombinieren eine Wärmepumpe mit herkömmlichen Heizsystemen, wie einem Gas- oder Ölkessel. Sie werden oft in Gebäuden eingesetzt, in denen eine Wärmepumpe allein nicht ausreichend wäre. Die Wärmepumpe übernimmt dabei den Großteil der Heizlast, während das konventionelle System bei extrem niedrigen Temperaturen oder Spitzenlasten unterstützend eingreift.
Brauchwasserwärmepumpen
Sie verwendet die Wärme aus der Umgebungsluft dazu, um das Trinkwasser im Haushalt zu erwärmen. Als Quellen kommen die Raumluft, Außenluft oder die Abluft einer Lüftungsanlage in Frage.
Eisspeicher-Wärmepumpen
Diese Technologie wird vor allem im gewerblichen Kontext genutzt. Sie besteht aus einer Sole-Wasser-Wärmepumpe und einem Eisspeicher. Letzterer liegt unterirdisch und dient als Wärmequelle. Diese Methode ist besonders effizient und bietet eine konstante Wärmequelle, auch bei extrem niedrigen Temperaturen.
Jede dieser Wärmepumpenarten hat ihre spezifischen Vorteile und eignet sich für unterschiedliche Anwendungsfälle, abhängig von den örtlichen Gegebenheiten und den individuellen Anforderungen des Gebäudes. Darum empfiehlt es sich, bei der Wahl der Wärmepumpe für das eigene Zuhause auf die professionelle Beratung von einem Fachpartner zu setzen und sich vorab umfassend zu informieren. Dieser Artikel kann Ihnen eine gute Übersicht verschaffen und Ihnen dabei helfen, die passende Anlage zu finden.
Was kostet eine Wärmepumpe?
Die Kosten für eine Wärmepumpe liegen bei der Anschaffung und Installation meist über denen herkömmlicher Heizsysteme, die mit Öl oder Gas laufen. Hier kommt es auf die Art der Wärmepumpe und den Aufwand der Installation an. Die Anschaffungskosten variieren je nach Typ der Anlage, Gegebenheiten vor Ort, Gebäudezustand, Wärmebedarf etc. Luftwärmepumpen sind dabei am günstigsten, Wasserwärmepumpen liegen im Mittelfeld, Erdwärme ist am teuersten. Die Spanne der Ausgaben für eine Wärmepumpe für ein Einfamilienhaus inklusive Installation liegt zwischen 20.000 und 50.000 Euro.* Jedoch lassen sich die Kosten für die Anschaffung mittels Fördergeldern erheblich senken. Dazu später mehr.
Bei den Aufwendungen für die Wartung und bei den Betriebskosten liefert die Wärmepumpe eine positive Bilanz – hier kommen Nutzerinnen und Nutzer meist günstiger weg. Das liegt auch am hohen Wirkungsgrad der Wärmepumpe. Sie braucht verhältnismäßig wenig Strom und bietet in Kombination mit einer eigenen Photovoltaikanlage auch die Möglichkeit, diesen aus eigener Produktion zu beziehen. Alternativ gibt es spezielle Stromtarife, die für überschaubare Kosten sorgen. Zudem sind Wärmepumpen wenig wartungsintensiv.
*Quelle: Verbraucherzentrale
Fördermöglichkeiten für eine Wärmepumpe
Es gibt ein besonders heiß gehandeltes Thema in Bezug auf die Wärmepumpe: die Anschaffungskosten und deren Förderung. Denn wer seine Heizung umrüsten möchte, wird hier besonders motiviert, eine Wärmepumpe zu kaufen. Seit dem 1. Januar 2024 gelten neue Förderbedingungen – vor allem, wenn eine alte Heizung gegen eine Wärmepumpe getauscht wird. Das liegt vor allem daran, dass Wärmepumpen die Anforderungen des neuen Gebäudeenergiegesetzes (GEG) erfüllen und zu 65 Prozent mit erneuerbaren Energien laufen.
Der Zuschuss Nr. 458 der KfW bietet die sogenannte “Heizungsförderung für Privatpersonen – Wohngebäude”. Für den Kauf und Einbau einer neuen, klimafreundlichen Heizung – in unserem Fall eine Wärmepumpe – werden die förderfähigen Kosten mit bis zu 70 Prozent bezuschusst. Den Zuschuss gibt es für Eigentümerinnen und Eigentümer von bestehenden Wohngebäuden in Deutschland.** Bei Einfamilienhäusern liegt die förderfähige Obergrenze bei 30.000 Euro. Hier lassen sich also bis zu 21.000 Euro sparen.
Außerdem gibt es einen attraktiven Ergänzungskredit der KfW, der ebenfalls bei der Finanzierung hilft. Der Kredit Nr. 358, 359 mit der Bezeichnung “Einzelmaßnahmen Ergänzungskredit – Wohngebäude” kann für bereits bezuschusste Einzelmaßnahmen zur energetischen Sanierung von Wohngebäuden genutzt werden – und dazu zählt auch der Kauf einer Wärmepumpe. Den Förderkredit gibt es ab 0,01 Prozent effektivem Jahreszins. Dabei sind bis zu 120.000 Euro Kredit je Wohneinheit möglich – auch, zur bereits erteilten Zuschussförderung. Berücksichtigt werden Haushalte bis zu einem Jahreseinkommen von 90.000 Euro, die das Haus bzw. die Wohneinheit besitzen und selbst bewohnen.***
Eine dritte Möglichkeit, die Anschaffungskosten zu senken, ist der Kredit Nr. 261 der Bundesförderung für effiziente Gebäude “Haus und Wohnung energieeffizient sanieren”. Auf dem Weg zum Effizienzhaus kommt eine Wärmepumpe wie gerufen. Es gibt den Förderkredit ab 1,79 Prozent effektivem Jahreszins für die Sanierung und den Kauf. Bis zu 150.000 Euro Kredit sind hier je Wohneinheit für ein Effizienzhaus drin. Außerdem gibt es die Möglichkeit, weniger zurückzuzahlen: zwischen 5 und 45 Prozent Tilgungszuschuss sind über die KfW möglich.****
**Quelle: KfW
***Quelle: KfW
****Quelle: KfW
Wann lohnt sich eine Wärmepumpe?
Mit Blick auf die Vorteile einer Heiztechnologie lohnt sich die Anschaffung einer Wärmepumpe in vielerlei Hinsicht. Sie ist umweltfreundlich, da sie primär erneuerbare Energiequellen nutzt. Sie spielt eine wichtige Rolle in der modernen, nachhaltigen Gebäudetechnik und trägt dazu bei, den CO2-Ausstoß zu reduzieren. Zudem birgt sie großes Potenzial zur Senkung von Heizkosten, da sie effizienter ist als viele traditionelle Heizsysteme und sich im Bedarfsfall auch kombinieren lässt – zum Beispiel mit einer Pelletheizung. Ein weiterer Vorzug ist die Vielseitigkeit der Wärmepumpe – sie eignet sich zum Heizen, Kühlen und der Warmwasserbereitung.
Die Installation ist vor allem für Häuser mit gutem Wärmeschutz geeignet. Optimal arbeitet die Wärmepumpe mit einer Flächenheizung, beispielsweise einer Fußbodenheizung. Doch entgegen der landläufigen Meinung lässt sie sich auch mit normalen Heizkörpern effizient nutzen. Die Jahresarbeitszahl sollte nicht zu niedrig sein, um eine gute Effizienz der Wärmepumpe zu erreichen. Ab einer Jahresarbeitszahl von 3 gelten elektrische Wärmepumpen als wirtschaftlich.*****
*****Quelle: ADAC
Umweltfreundliche und effiziente Heizung mit Photovoltaik
Ganz besonders lohnenswert ist die Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaikanlage. Sie bietet eine Reihe von ökologischen und ökonomischen Vorteilen.
Steigerung des Eigenverbrauchs von PV-Strom
Eine Photovoltaikanlage erzeugt Strom, der direkt zur Versorgung der Wärmepumpe genutzt werden kann. Dadurch erhöht sich der Eigenverbrauch des erzeugten Solarstroms, was die Effizienz des gesamten Systems positiv beeinflusst.
Mehr Unabhängigkeit vom öffentlichen Netz
Die Wärmepumpe stellt vermutlich den größten Stromverbraucher im Haushalt dar. Wird dieser Bedarf mit eigenem Solarstrom gedeckt, reduziert sich der Bezug von Strom aus dem Netz erheblich.
Stromkosten sparen
Da der von der Photovoltaikanlage erzeugte Strom günstiger ist als Netzstrom, sinken die Betriebskosten der Wärmepumpe deutlich.
Umweltschutz und Nachhaltigkeit
Da sowohl die Wärmepumpe als auch die Photovoltaikanlage weitgehend emissionsfrei arbeiten, wird der CO₂-Fußabdruck des Haushalts stark gesenkt. Die Kombination setzt in vollem Umfang auf erneuerbare Energien und leistet so einen wichtigen Beitrag zur Energiewende und zum Klimaschutz.
Stromspeicher sorgt für Flexibilität
Ein zuverlässiges Komplettsystem sorgt mit einem Stromspeicher dafür, dass die Wärmepumpe auch bei fehlender Sonneneinstrahlung oder nachts mit Solarstrom arbeiten kann.
Wertsteigerung der Immobilie
Die nachhaltige Energieversorgung des Haushaltes bietet ein hohes Maß an Zukunftssicherheit. Daher sind Immobilien mit erneuerbaren Energiesystemen attraktiver für potenzielle Käuferinnen und Käufer – das steigert den Wert der Immobilie.
Photovoltaik mit Weitsicht und Know-how
Bei Energieversum beraten wir Sie umfassend und objektiv zur Solarenergie. Wir wissen genau, worauf es ankommt, wenn sie Photovoltaik gemeinsam mit einer Wärmepumpe nutzen wollen. Dabei sind wir von der Planung der PV-Anlage über die Installation und Inbetriebnahme an Ihrer Seite. Wir beziehen individuelle Gegebenheiten aus Ihrem Haushalt und Ihre Pläne für die Zukunft immer mit ein.
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