Als Jens und Jutta Bechthold aus der Gemeinde Möhnesee im Kreis Soest vor knapp drei Jahren ein kleines, renovierungsbedürftiges Haus aus den 30er-Jahren gekauft haben, war eins für sie klar: Die neue Heizung sollte auf jeden Fall auf Basis erneuerbarer Energieträger laufen.
Entschieden haben sich die beiden für eine Wärmepumpe. „Das Haus vermieten wir an Feriengäste. Da wir beide berufstätig sind und zwei Kinder haben, stand für uns fest, dass wir eine pflegeleichte Technik brauchen“, sagt Bechthold. Mit der Entscheidung für die Wärmepumpe reihte sich das Ehepaar in die große und wachsende Gruppe der Wärmepumpenbesitzer ein. Mittlerweile sind deutschlandweit rund 800 000 Heizungswärmepumpen in Betrieb. Allein im Jahr 2017 fiel rund 78 000-mal die Entscheidung für den Bau einer Heizungswärmepumpe.
Wärme aus der Umwelt
Es gibt mehrere unterschiedliche Arten von Wärmepumpen, die unterschiedliche Wärmequellen nutzen (siehe Übersicht). Aber egal, ob Luft-, Wasser-, Abluft-, Sole-Wasser- oder Grundwasser-Wärmepumpe, sie alle funktionieren nach dem gleichen Prinzip: Wärmepumpen entziehen der Umwelt Energie und führen diese einem Heiz- bzw. Warmwassersystem zu.
- In der Wärmequellen-Anlage zirkuliert eine Flüssigkeit (zum Beispiel Sole), die die Umweltwärme aufnimmt und zur Wärmepumpe transportiert. Bei Luft-Wärmepumpen saugen Ventilatoren Außenluft an. Wasser-Wasser-Wärmepumpen nutzen das Grundwasser selbst als Wärmeträger.
- Die eigentliche Wärmepumpe funktioniert wie ein Kühlschrank, nur umgekehrt, denn der Innenraum des Hauses soll ja – außer gegebenenfalls im Sommer – warm und nicht kalt werden. Im ersten Schritt überträgt ein Wärmetauscher die Umweltwärme auf ein Kältemittel. Da das Kältemittel einen sehr niedrigen Siedepunkt hat, verdampft es dabei. Anschließend verdichtet ein Kompressor den Dampf. Wie jedes Gas erwärmt sich auch das gasförmige Kältemittel unter Druck. In einem zweiten Wärmetauscher gibt der jetzt heiße Kältemitteldampf die Wärme ans Heizungssystem ab und wird wieder flüssig. Bevor das Kältemittel in einem Kreislauf zurück zum ersten Wärmetauscher gelangt, wird der Druck wieder verringert.
- Für den Fall, dass die Heizleistung der Wärmepumpe bei niedrigen Außentemperaturen nicht ausreicht, hat jede Wärmepumpe einen zusätzlichen Wärmeerzeuger, in der Regel einen elektrischen Heizstab.
- Das Wärmeverteil- und Speichersystem verteilt die Wärmeenergie – wie bei anderen Heizungen auch – im Haus. Wie der Kühlschrank laufen Wärmepumpen mit elektrischem Strom. In der Regel erzeugen sie aus 1 kWh Strom 3 bis 5 kWh Wärme. Wie effektiv eine Wärmepumpe ist, gibt die Jahresarbeitszahl (JAZ) an. Hat eine Wärmepumpe zum Beispiel die JAZ 3,5, heißt das, dass sie im Jahresschnitt aus 1 kWh Strom 3,5 kWh Wärme erzeugt. Je höher die JAZ ist, desto effektiver arbeitet die Wärmepumpe.
Welche Art einer Wärmepumpe sinnvoll ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab: Neben dem Wärmebedarf spielt auch die Lage des zu beheizenden Objektes eine Rolle. Luft-Wärmepumpen kommen ohne größere Bauarbeiten aus, können im Betrieb aber recht laut sein. Erdwärmekollektoren benötigen viel unbebaute Fläche.
Tiefenbohrungen sind nicht an allen Standorten erlaubt und auch nicht überall wirtschaftlich sinnvoll. Dennoch ist in Nordrhein- Westfalen noch viel möglich: In der Potenzialstudie „Erneuerbare Energie NRW Teil 4 Geothermie“ schätzt das Landesumweltamt, dass sich 57 % des Wärmebedarfs in NRW mithilfe oberflächennaher Geothermie decken ließe.
Funktioniert auch im Winter
„Unser Ferienhaus liegt am Hang, fast direkt über dem Möhnesee. Die Nutzung von Erdwärme über eine Tiefenbohrung oder auch über flächig verlegte Erdwärmekollektoren wäre hier teuer geworden“, erzählt Bechthold. Aus diesem Grund hat er eine Luft-Wasser- Wärmepumpe gekauft und im Garten hinter dem Haus aufgestellt.
Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe nutzt die in der Umgebungsluft enthaltene Energie. Dazu saugt sie diese mit einem Ventilator ein, entnimmt ihr Wärme und gibt die abgekühlte Luft wieder ab. Auch wenn es sich kaum danach anhört: Luft-Wasser-Wärmepumpen funktionieren auch im Winter. „Bis etwa –5 °C schafft unsere Wärmepumpe es, das Haus vollständig zu heizen“, erklärt Bechthold. Wird es kälter, heizt – wie bei allen Wärmepumpen – ein elektrischer Heizstab das Heizungswasser automatisch zusätzlich auf. Für das heute kernsanierte und gut gedämmte Haus mit einer Wohnfläche von 77 m2 reicht eine Wärmepumpe mit einer Heizleistung von 6 kW. Diese Heizleistung gilt bei folgenden Bedingungen: Außentemperatur 7 °C und Vorlauftemperatur für die Heizung von 35 °C. Ändern sich diese Rahmenbedingungen, verschiebt sich auch die Heizleistung einer Wärmepumpe.
In vielen Fällen erwärmen Wärmepumpen Brauch- und Heizwasser. „Die Wärmepumpe versorgt in unserem Haus allerdings nur die Heizung. Das Brauchwasser erwärmen wir mithilfe von Durchlauferhitzern“, sagt Bechthold. Das erwärmte Heizungswasser wird von der Wärmepumpe in einen 200-l-Pufferspeicher gepumpt und von da aus dem Heizungssystem zugeführt.
Geht auch mit Heizkörpern
Wärmepumpen arbeiten umso effektiver, je wärmer die Wärmequelle ist und je geringer der Temperaturhub, also die Temperaturdifferenz zwischen Heizungsvor- und -rücklauf, ausfällt. Zwar können Wärmepumpen auch hohe Temperaturen von 60 °C oder mehr erzeugen, doch wirtschaftlich ist das in der Regel nicht. Werden Vorlauftemperaturen von mehr als 50 bis 55 °C benötigt, um ein Haus warm zu bekommen, lohnt sich der Betrieb einer Wärmepumpe in der Regel nicht.
Grundvoraussetzung für den effektiven Einsatz einer Wärmepumpe sind also die richtigen Heizkörper: Sie müssen auch bei niedrigen Vorlauftemperaturen ausreichend Wärme in den Raum abgeben. Fußboden- oder Wandheizungen sind ideal. Doch auch der Einsatz von Niedrigtemperatur-Heizkörpern ist möglich. Damit können Wärmepumpen entgegen der weitverbreiteten Meinung nicht nur in Neubauten, sondern in vielen Fällen auch in Bestandsgebäuden sinnvoll genutzt werden.
Wer prüfen möchte, ob eine Wärmepumpe für sein Bestandsgebäude mit vorhandenen Heizkörpern infrage kommt, kann das im Herbst oder Winter einfach testen, indem er die Vorlauftemperatur entsprechend absenkt. Friert niemand? Dann könnte wahrscheinlich auch eine Wärmepumpe erfolgreich installiert werden.
Jens Bechthold hat die Ansprüche der Wärmepumpe bereits bei der Sanierung seines Hauses berücksichtigt: Um den Wärmebedarf so gering wie möglich zu halten, hat er Außenwände und Dach gedämmt und neue Fenster eingebaut. Zusätzlich hat er alle Räume mit einer Fußbodenheizung ausgestattet.
In jeder gewünschten Größe
Wärmepumpen gibt es in allen Leistungsstufen von rund 3 bis 750 MW. Ganz grob geschätzt kosten Erdwärmepumpen für ein Einfamilienhaus (Brauch- und Heizwasser) zwischen 20 000 und 28 000 €, Luftgeräte zwischen 15 000 und 20 000 € plus Mehrwertsteuer. Fördergelder, zum Beispiel vom Bundesamt für Ausfuhrkontrolle (BAFA), machen die Investition in vielen Fällen attraktiv.
Vor der Entscheidung für eine Wärmepumpe lohnt es sich, den Rat eines Fachmannes einzuholen, der eine exakte Berechnung der benötigten Heizlast vornimmt und bei der Auswahl der geeigneten Technik hilft. Als Faustzahl gilt, dass der elektrische Heizstab höchstens 1 bis 3 % der Jahresheizleistung erzeugen soll. Dann ist die Leistung der Wärmepumpe gut ausgelegt. „Die Wärmepumpe in unserem Ferienhaus läuft nun seit gut einem Jahr einwandfrei“, sagt Bechthold. Den jährlichen Stromverbrauch schätzt er auf 1500 bis 2000 kWh.
Informationen rund um die Wärmepumpe, über Fördermöglichkeiten und dazu, ob Ihr Standort für die Nutzung von Erdwärme geeignet ist, erhalten Sie unter:
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