Wärmepumpe – Energiesparwunder?

Die kalte Jahreszeit steht vor der Türe. Wie Sie Ihr Haus winterfest machen, können Sie in diesem Blog nachlesen. Jetzt ist der richtige Zeitpunkt sich mit dem Thema Heizen – und im Besonderen mit den unterschiedlichen Heizsystemen auseinanderzusetzen. In unserem heutigen Blogartikel möchten wir die Wärmepumpe unter die Lupe nehmen. Diese gilt als Energiesparwunder und ihr Einsatz als Beitrag zum Schutz des Klimas. Aber ist sie immer die beste Alternative? Dieser Frage möchten wir u.a. in diesem Blogartikel nachgehen.

Das Prinzip der Wärmepumpe

Der Einbau einer Wärmepumpe kann ein möglicher Weg zu effizientem und umweltfreundlichem Heizen sein, denn sie macht aus minimaler Stromzufuhr Heizwärme.  Je nach Energiekennzahl und Heizsystem beziehen Wärmepumpen 3/4 der Energie, die sie zum Heizen brauchen im Durchschnitt über das Jahr gesehen aus der direkten Umgebung: der Außenluft, dem Grund-, oder Oberflächenwasser oder dem Erdreich. Dabei holt sie eine gewisse Grundtemperatur aus der Umwelt und bringt ein Kältemittel auf diese Temperatur, wobei dieses gasförmig wird. Über einen Verdichter wird es schließlich weiter erhitzt. Die Hitze wird dann an das Wasser im Heizsystem abgeben. Dabei kondensiert es und gibt Wärme frei.

Das Kältemittel, das nun wieder flüssig ist, bewegt sich wieder in den Verdampfer und der Kreislauf beginnt erneut. Man macht sich dabei das Phänomen zu Nutze, dass der Phasenübergang von flüssig auf gasförmig, also das Verdampfen, viel Energie benötigt und der umgekehrte Weg, das Kondensieren, die Energie wieder freisetzt.

Man kann sich die Funktionsweise einer Wärmepumpe vereinfacht als „verkehrten Kühlschrank“ vorstellen.

Das Prinzip der Wärmepumpe funktioniert abhängig von den verwendeten Gasen sogar bei Temperaturen unter Null Grad Celsius.

Durch immer neue Kältemittel können höhere Temperaturen generiert werden, um zumindest gleich gute Effizienzkennwerte wie bei niedrigeren Vorlauftemperaturen zu erreichen. Aber Vorsicht! Diese neuen Gase sind brennbar und dadurch müssen zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen eingehalten werden.

Wie effizient – das sehen wir uns später an.

Auch in den heißen Sommermonaten verspricht das Prinzip der Wärmepumpe Abhilfe zu schaffen. Denn sie kann auch als Klimaanlage fungieren. In diesem Fall wird die gewonnene Umgebungstemperatur mittels Wärmepumpe (Strom) auf ein niedrigeres Niveau gekühlt und am besten über Kühldecken verteilt. Es gibt auch Gebläse-Konvektoren für die Kühlung mit Wärmepumpen, sogenannte Fan Coils, die in ihrer Optik Klimaanlagen-Innengeräten ähneln. Eine weitere günstige, aber nicht so effektive Lösung, wie die oben genannten Systeme, ist die Kühlung über die Fußbodenheizung. Dies ist aber nicht für jeden angenehm. Denn man sagt ja nicht umsonst:“ man möchte haben einen kühlen Kopf und warme Füße.“ Daher tendieren wir eher zur Kühldecke.

Insbesondere bei der Verwendung der Wärmepumpe auch zum Kühlen ist es wichtig, dass ein Pufferspeicher verwendet wird, um das ständige Aus- und Einschalten des Kompressors zu verhindern. Dies ist auch – oder trotzdem – die meisten Wärmepumpen schon in sehr großen Bereichen ihre Leistung modulieren können, erforderlich. Auch bei Heizungen mit Heizkörpern ist meistens ein Pufferspeicher aufgrund der geringen Wassermenge erforderlich.

3 Arten des Heizens mit Wärmepumpe

Auf dem Markt haben sich bislang folgende Kombinationen etabliert: Luft, Wasser und Erdboden.

Wasser-Wärmepumpe

Eine Wasser-Wärmepumpe ist nur bei Bauprojekten anwendbar, bei denen Zugang zu einem Grundwasserreservoir vorhanden ist. Hier kommen Brunnen, durch die das Wasser angesaugt und in einem weiteren Brunnen mit entsprechenden Abstand wieder rückgeführt werden kann, zum Einsatz. Bei diesem System geben wir jedoch zu bedenken, dass es durch neue Bauten in der Nachbarschaft oder sonstige Umweltphänomene etc. zu Änderungen im Grundwasser kommen kann. Wenn dann nicht mehr ausreichend oder im schlimmsten Fall kein Grundwasser mehr vorhanden ist, funktioniert die Wasser-Wärmepumpe nicht mehr. Wenn Sie funktioniert, ist sie eine sehr effektive Wärmepumpe.

Luft-Wärmepumpe

Die Luft-Wärmepumpe ist die preisgünstigste Variante und kommt deshalb auch am häufigsten zum Einsatz. Die Außenluft-Temperatur wird dabei auf das Kältemittel übertragen.

Aber Achtung – Wärmepumpen und insbesondere Luft-Wärmepumpen sind nicht für jeden Haustyp und jedes Heizsystem bzw. deren Kombination geeignet, näheres weiter unten. Vorsicht ist auch angesagt bei der Aufstellung von den Außengeräten von Luft-Wärmepumpen, denn der Nachbar darf nicht durch die Lärmentwicklung gestört werden. Es gibt mittlerweile schon sehr leise Geräte, welche sogar im Kleingarten aufgestellt werden dürfen. Jedenfalls sollte man insbesondere auf einen ausreichenden Abstand zu den Fenstern vom Nachbarn achten, damit 30-40dB auch in der Nacht und bei niedrigen Außentemperaturen nicht überschritten werden.

Denn es soll schon öfters vorgekommen sein, dass sich der eine oder andere Nachbar bereits vom Lärm der Luftwärmepumpe bzw. vom Klimaaußengerät gestört gefühlt hat, obwohl es noch nicht einmal in Betrieb bzw. angeschlossen war :-).

Folgendes ist beim Aufstellen der Außengeräte zu beachten: Bei den meisten Geräten ist es erforderlich, dass diese ca. 30 cm über dem angrenzenden Niveau aufgestellt werden (je nachdem in welcher Gegend (Schnee)) und dass das entstehende Kondenswasser gut unterhalb in ein Schotterbett abtropfen kann. Damit im Winter die Wärmepumpe durch ablaufendes Wasser nicht vereist. Dazu eignen sich am besten zwei Fundamentstreifen unter den Außengerätfüsschen, aber keine Fundamentplatte.

Erdwärme-Wärmepumpe

Als effektivste Variante gilt die Erdwärmepumpe. Dieses Wärmesystem kann dann Anwendung finden, wenn Sie über einen Garten verfügen.  Mittels Sonde, die tief ins Erdreich gesetzt wird (je Bohrung ca. 80-100m tief – weniger Platzbedarf) oder flächigem Rohrsystem im Garten (großer Platzbedarf im Garten), fließt eine Flüssigkeit, die durch die konstante Erdtemperatur angewärmt wird.

Warmwasserbereitung mit der Wärmepumpe

Selbstverständlich kann die Luftwärmepumpe, welche Ihr Haus heizt bzw. kühlt auch die Warmwasserbereitung in Kombination mit Heizen und Kühlen übernehmen.

Als gute Ergänzung zu einer Pellets- oder Öl- oder Gasheizung -wenn diese nicht sowieso ausgetauscht wird – gibt es auch eine Brauchwasser-Luft-Wärmepumpe für die Warmwasserbereitung im Sommer, wenn keine Heizung mehr benötigt wird. Dabei handelt es sich um einen Warmwasserboiler, der sozusagen eine Luft-Wärmepumpe „aufgesetzt“ bekommen hat. Für die Erzeugung des Warmwassers wird, wie bei der zuvor beschriebenen Luft-Wärmepumpe, mindestens dreiviertel der Energie aus der Umgebungsluftwärme geholt und dadurch wird nur ein Viertel Strom benötigt.

Im Sommer sind durch die warmen Außentemperaturen diese Wärmepumpen besonders effektiv. Es gibt den schönen Begleiteffekt, dass die Heizanlage, die eigentlich zum Heizen von einem ganzen Haus ausgelegt ist (und nicht nur zur Warmwassererwärmung), geschont und dadurch die Lebensdauer der Heizung verlängert wird.

Anschaffungs- und Betriebskosten

Die Anschaffungskosten einer Luftwärmepumpe liegen bei einem durchschnittlichen Einfamilienhaus mit ca. 130m² bei 18.000€. Für eine Erdwärmepumpe oder Grundwasserwärmepumpe bei ca. 25.000 – 30.000€.

Die Hersteller geben für die Lebensdauer von Luft-Wärmepumpen ca. 12-15 Jahren an. Bei Pelletheizungen liegt diese bei ca. 25 Jahren, wobei die Service- bzw. Wartungskosten bei Pelletsanlagen sicherlich teurer sind. Sie betragen ungefähr das Doppelte derer einer Luft-Wärmepumpe.

Der Umstieg auf eine Wärmepumpe wird sowohl von Bund, den Ländern und teilweise auch von den Energieversorgen – im Rahmen des Sanierungsschecks – gefördert. Bei Neubauten kann man für die Wärmepumpe nur als Gemeinde oder Betrieb Förderung beantragen.

Eine übersichtliche Darstellung aller Fördermöglichkeiten finden Sie hier.

Einen guten Überblick über den idealen Einsatzbereich verschiedener Wärmepumpensysteme anhand des Heizwärmebedarfs (Energieklassen laut Energieausweis) finden Sie hier.

Ist eine Wärmepumpe nun tatsächlich immer die beste Alternative?

 Wärmepumpen sind – unter gewissen Voraussetzungen – unumstritten hocheffizient und umweltfreundlich. Trotzdem empfehlen wir sie unseren KundInnen nur dann, wenn sie über ein sehr gut gedämmtes Zuhause mit niedrigem Heizwärmebedarf verfügen. Besonders empfehlenswert ist sie bei einem gut gedämmten Neubau mit Fußbodenheizung und / oder Wandheizung (diese nennt man auch Niedertemperaturheizungen), weil Wärmepumpe und Fußbodenheizung sehr gut zusammenpassen.

Denn bei falsch eingesetzten Luft-Wärmepumpen, wenn nicht mehr drei Viertel der Energie von der Umgebung kommt, sondern nur mehr z.B. ein Achtel, wird das Heizen mit der Luft-Wärmepumpe ein teures und unwirtschaftliches Vergnügen. Bei neuen gut gedämmten Einfamilienhäusern ist die Luft-Wärmepumpe eine ganz tolle und effektive Heizform. In älteren Gebäuden bzw. bei Sanierungen bzw. Heizungstausch muss sich ein Heizungsfachmann bzw. Energieberater dies genau ansehen.

Weiters sind beim Neubau für gewöhnlich auch die anstehenden Grabungsarbeiten bzw. die Tiefbohrungen für die Kollektoren der Erd- oder Grundwasserwärmepumpe auf der Baustelle problemlos auszuführen.

Weshalb eine geringe Vorlauftemperatur entscheidend ist

Für die wirksame Arbeitsweise einer Wärmepumpe ist die Temperatur des daran angeschlossenen Heizsystems entscheidend. Je niedriger diese ist (Vorlauftemperatur < 40 °C), umso effizienter und kostengünstiger arbeitet sie.

Wand- und Fußbodenheizungen werden auf eine Vorlauftemperatur bei einer durchschnittlichen Normaußentemperatur (ca. -12 bis -18Grad Celsius) je nach dem wo sich das Gebäude befindet von ca.  35 Grad ausgelegt.

Bei Bestandshäusern mit Radiatoren-Heizungen wurde die Vorlauftemperatur bei oben angeführten Außentemperaturen im Durchschnitt auf mind. 60 bis zu 80 Grad ausgelegt.

Durch die kleineren Flächen bei den Radiatoren wird eine höhere Vorlauftemperatur benötigt, um das Haus zu heizen, als bei den großen verwendeten bzw. zur Verfügung stehenden Fußboden- bzw. Wandheizungen.

Wenn man nun z.B. ein Bestandshaus mit Radiatoren dämmt, benötigt es weniger Heizleistung und somit wird auch die benötigte Vorlauftemperatur geringer. Im Umkehrschluss bedeutet das, wenn man eine niedrigere Vorlauftemperatur bei Radiatoren haben möchte, man auch die Heizkörperflächen vergrößern kann, um niedrigere Vorlauftemperaturen zu benötigen.

Welche Vorlauftemperatur die Heizung bei einer gewissen Außentemperatur bereits stellt, wird bei der Heizungssteuerung über die sogenannte Heizkurve eingestellt.

Ein Beispiel: Das bedeutet, dass eine Fußbodenheizung eher eine Heizkurve von ca. 0,2 hat. D.h. bei einer Außentemperatur von z.B. – 10°C benötigt die Fußboden- oder Wandheizung eine Vorlauftemperatur von 30°C, hingegen eine „normal“ ausgelegte Radiatorenheizung bei einem eher ungedämmten oder schlecht gedämmten Bestandshaus hat dann eher eine Heizkurve von 1,0 oder 1,2 eingestellt und somit z.B. bei Außentemperatur von bspw. -10°C eine Vorlauftemperatur von 55 – 65°C benötigen wird.

Unser Tipp

Wenn Sie eine Radiatorheizung und Ihr Haus bereits gedämmt haben und über einen Heizungstausch von einer Öl- oder Gasheizung auf eine Wärmepumpe nachdenken, dann sollten Sie vielleicht den kommenden Winter nutzen und versuchen Ihre Heizkurve auf 0,4 bzw. 0,5 zu stellen. Beobachten Sie, ob es dann trotz niedriger Vorlauftemperatur in allen Zimmern warm wird. Oder ob Sie vielleicht nur in dem einen oder anderen Zimmer eventuell einen größer dimensionierten Heizkörper benötigen, weil es in diesem Zimmer nicht ausreichend warm wird.

Denn oft ist es so, dass die Heizkörper bei einem älteren Haus für ohne Dämmung bzw. generell schon größer dimensioniert wurden. Irgendwann wurde das Haus dann gedämmt und dadurch können die bestehenden Heizkörper auch mit einer niedrigeren Vorlauftemperatur die Räume heizen. Dadurch können Sie Energie sparen, bzw. überprüfen, ob eine Wärmepumpe für Sie bzw. dieses Gebäude eine effiziente und somit kostengünstige Variante ist Ihr Haus zu beheizen.

Natürlich kann ein Fachmann mit den entsprechenden Berechnungsprogrammen aufgrund der Eingaben der Außenbauteile und Heizkörpergrößen pro Raum auch berechnen, ob die Heizkörper für eine Vorlauftemperatur von 45°C für diesen Raum geeignet sind. Bzw. welche Heizkörpergröße und Ausführung für eine entsprechende Vorlauftemperatur erforderlich wäre, um einen bestimmten Raum zu beheizen.

Es gibt auch Tief- bzw. Niedertemperaturheizkörper, die insbesondere für Wärmepumpen entwickelt wurden. Man sollte sich, wenn man den Tausch seiner Heizkörper in Erwägung zieht, um eine Wärmepumpe sinnvoll betreiben zu können, die Sinnhaftigkeit nochmal überdenken, da dieser Tausch aufwendig und kostenintensiv ist. Eventuell ist ein anderes CO2 neutrales Heizsystem wie z.B. Pellets oder Stückholzvergaser doch die bessere Alternative? Der Austausch von einem oder zwei Heizkörper auf Tieftemperaturheizkörper kann aber durchaus sinnvoll sein.

Wir haben auch noch ein gutes Wärmepumpen-Tool für Sie gefunden.

Bevor man auf eine Wärmepumpe umsteigt, sollte man den Energiebedarf und das Temperaturniveau der Heizung senken. Eine gute Dämmung des Gebäudes ist Prämisse und bei Altbauten wird an einer adäquaten Dämmung in den meisten Fällen kein Weg vorbeiführen. Worauf Sie bei der Sanierung achten sollten, erfahren Sie in unserem Blogbeitrag.

Ob die Gebäudehülle Wärme verliert, haben wir in einem anderen Blog zum Thema Thermografie beleuchtet.

Eine ideale Ergänzung zu einer Wärmepumpe ist eine Photovoltaikanlage mit Überschusseinspeisung, welche  einen Teil der benötigten Strommenge abdeckt und so auch die PV-Anlage sehr effizient wird, bzw. insbesondere bei sehr kalten Wintertagen mit einem einfachen Holzofen im Raum die Heizung unterstützen.

Gerne unterstützen wir Sie bei der Planung.

Fazit: Eine Wärmepumpe ist eine hervorragende Heizmethode, wenn Sie über ein perfekt gedämmtes Gebäude verfügen und/oder über eine Flächenheizung und dadurch mit niedrigen Vorlauftemperaturen auskommen. Ist das nicht der Fall, können alternative Heizmethoden die bessere Wahl sein. Diese beleuchten wir in einem unserer nächsten Blogartikel. Gerne unterstützen wir Sie mit unserer Energieberatung, die für Sie geeignetste Heizmethode zu finden.

Bildnachweis

Titelbild: Canva, Welcomia

Wärmepumpe Schaltbild: Volker Sperlich, CC BY-SA 2.0 DE via Wikimedia Commons