In Neubauten sind Wärmepumpen mittlerweile die Technologie der Wahl: In über 60 % der 2021 genehmigten Wohngebäude sollten Wärmepumpen die Wärmeversorgung übernehmen. Bei Bestandsgebäuden, die weder optimal gedämmt sind, noch über Fußboden- oder Wandheizungen verfügen, sind viele Hausbesitzer zurückhaltend. Wärmepumpen und Heizkörper passen nicht zusammen, so die häufige Annahme.
Auch mit Heizkörpern
Doch in vielen Fällen stimmt das nicht. „Nicht in jedem Haus, aber in rund 80 % der bestehenden Gebäude können Wärmepumpen effizient arbeiten und das sogar ohne vorher weitere Maßnahmen wie eine Dämmung oder Fenstertausch vornehmen zu müssen. Erfolgt das, sind noch mehr Häuser wärmepumpenfähig“, sagt Dr. Marek Miara. Der Wissenschaftler beschäftigt sich am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg seit Jahren mit Wärmepumpen. Speziell auch mit Wärmepumpen in Bestandsgebäuden.
„Natürlich laufen Wärmepumpen umso effizienter, je besser das Haus gedämmt ist und je niedriger die Vorlauftemperatur im Heizungssystem sein kann“, sagt er. Doch auch wenn nicht alles optimal ist, kann sich ihr Einsatz lohnen: Finanziell aufgrund niedrigerer Betriebskosten, aber auch für die Umwelt. Schon heute sparen Wärmepumpen auch in Bestandsgebäuden im Vergleich zu Heizungen auf Basis von Gas-Brennwert-Technologie zwischen knapp 30 und über 60 % CO2. Und das wird besser, je höher der Anteil von erneuerbarem Strom im Netz ist, sagt Miara.
Natürlich sollten Hausbesitzer sich vor der Entscheidung für eine Wärmepumpe genau darüber informieren, ob die Technik tatsächlich zu ihnen und ihrem Haus passt. Besonders wichtig, so Miara, ist es dabei, einen erfahrenen Installateur einzubeziehen. Denn: „Der Installateur ist viel wichtiger als das letzte technische Detail. Er plant die richtige Dimensionierung, unterstützt bei der Auswahl der geeigneten Wärmepumpe, baut ein und stellt ein. Ohne das notwendige Wissen kann dabei viel schiefgehen“, sagt Miara.
Ablesen, testen, berechnen
Wer nun überlegt, eine Wärmepumpe einzubauen, sollte auf Folgendes achten:
Wichtigstes Entscheidungskriterium für oder gegen eine Wärmepumpe ist die benötigte Vorlauftemperatur. Diese lässt sich, eventuell mithilfe eines Installateurs, aus der Heizkurve der vorhandenen Heizung ablesen. Liegt sie bei 75 oder 80 °C, macht die Installation einer Wärmepumpe in der Regel keinen Sinn. Doch Vorsicht: Das Ergebnis kann täuschen. Etwa dann, wenn die Vorlauftemperaturen zu hoch eingestellt sind. Die Heizkörper sind dann auch an eisigen Wintertagen nicht voll aufgedreht. Es geht also eigentlich auch mit niedrigeren Vorlauftemperaturen. Helfen können Berechnungen, die der Installateur vornimmt oder ein relativ einfacher Test, für den es draußen jedoch richtig kalt sein muss: Probieren Sie es aus. Wie weit lässt sich die Vorlauftemperatur senken, ohne dass es im Haus zu kalt wird. Liegt die notwendige Vorlauftemperatur unter 55 °C besteht kein Zweifel: Das kann die Wärmepumpe. Aber auch bei benötigten Temperaturen von über 60 °C ist die Wärmepumpe nicht von vorneherein raus. Denn im Endeffekt entscheidet nicht die einmalige Spitzentemperatur, sondern die benötigte Durchschnittstemperatur über die Effizienz der Heizung.
„In Deutschland ist es nur sehr selten sehr kalt. Sollte die Leistung der Wärmepumpe dann nicht ausreichen, hilft der eingebaute elektrische Heizstab. Springt er nur selten an, ist das für die Effizienz der Wärmepumpe kein Problem“, sagt Miara. Und noch eins: Häufig helfen schon kleine Maßnahmen wie der Austausch einzelner Heizkörper, um die benötige Vorlauftemperatur effektiv zu senken.
Angepasst an den Bedarf
- Kommt eine Wärmepumpe infrage, gilt es, sich für die richtige Technik zu entscheiden. Für (schlechter gedämmte) Bestandsgebäude eignen sich Wärmepumpen, die die Wärme aus dem Erdreich oder Grundwasser ziehen, häufig besser als Luft-Wärmepumpen.
- Für Bestandsgebäude, aber auch für Wärmepumpen, die zumindest teilweise mit eigenem Photovoltaik-Strom betrieben werden sollen, eignen sich Inverter-Wärmepumpen besonders gut. Diese Wärmepumpen werden auch modulierende Wärmepumpen genannt. Sie können ihre Leistung an den Bedarf anpassen. Das vermeidet ein häufiges An- und Ausschalten und schont so das Gerät. In Bestandsgebäuden ist die Technik aufgrund der schlechteren Dämmung besonders im Frühjahr und Herbst, wenn die Außentemperaturen stärker schwanken, von Vorteil. Außerdem macht die Technik flexibler: „Der Hausbesitzer muss nicht alle teuren und aufwendigen Sanierungsmaßnahmen vor dem Einbau der Wärmepumpe erledigen. Ist das Haus später besser gedämmt, kann eine Inverterwärmepumpe das besser ausgleichen“, sagt Miara. Bei der Nutzung von eigenem PV-Strom können diese Wärmepumpen ein hohes Stromangebot besser ausnutzen und dann eben mit höherer Leistung mehr Wärme erzeugen, die in einem Pufferspeicher zwischengelagert wird.
- Die Effizienz einer Wärmepumpe wird mithilfe des COP-Wertes (Coeffizient of Performance) bzw. über die Jahresarbeitszahl (JAZ) beschrieben. Beide geben an, wie viele Einheiten Wärme eine Wärmepumpe aus einer Einheit Strom erzeugen kann. COP-Wert und JAZ liegen in der Regel zwischen 3 und 5. Je höher desto besser. Der COP-Wert lässt sich im Datenblatt der Geräte finden und wurde unter standardisierten Bedingungen ermittelt. Er hilft bei der Auswahl eines Gerätes. Die JAZ gibt die Effizienz unter Praxisbedingungen an. Ist ein Wärmemengenzähler vorhanden, lässt sie sich nach einer längeren Betriebszeit (möglichst ein Jahr) ermitteln und gibt Hinweise darauf, wie gut die Wärmepumpe installiert und eingestellt ist. Liegt die JAZ weit unter den prognostizierten Werten, die anhand der COP-Werte berechnet wurden, besteht in der Regel Nachbesserungsbedarf.
Wärme aus Luft, Boden, Wasser
Für den Einsatz in Bestandsgebäuden kommen in erster Linie folgende drei Arten von Wärmepumpen in Frage:
- Sole-Wasser-Wärmepumpen nutzen das Erdreich als Wärmequelle. Erdsonden erfordern vertikale Tiefenbohrungen. Der Mindestabstand zwischen zwei Bohrungen sollte 6 m betragen, der Grenzabstand zum Nachbarn 3 m. Sie sind genehmigungspflichtig (Untere Wasserbehörde).
- Auf dem Land ist meist relativ viel Platz. Deshalb könnten Erdkollektoren hier das Ding der Wahl sein. Sie gehören ebenfalls zu den Sole-Wasser-Wärmepumpen und werden rund 1,5 m unter der Erdoberfläche schlangenförmig verlegt. Die Kollektorenfläche muss etwa 1,5-mal so groß sein wie die Heizfläche. Die Fläche über den Kollektoren darf nicht versiegelt oder verbaut werden. Etwas platzsparender sind Grabenkollektoren und Erdwärmekörbe. Alle drei haben den Vorteil, dass beim Bau Eigenleistungen möglich sind. Erdkollektoren sind bei der Untere Wasserbehörde anzuzeigen.
- Wasser-Wasser-Wärmepumpen nutzen das Grundwasser als Wärmequelle. Es wird über einen Förderbrunnen direkt zur Wärmepumpe und über einen Schluckbrunnen zurückgepumpt. Erforderlich sind entsprechend zwei Bohrungen mit einem Mindestabstand von 20 m. Solche Brunnenanlagen haben einen hohen Wirkungsgrad, erfordern aber einen hohen Planungs- und Bauaufwand. Grundwasser muss langfristig in ausreichender Menge und Qualität vorhanden sein. Die Anlagen sind genehmigungspflichtig (Untere Wasserbehörde).
- Luft-Wasser-Wärmepumpen nutzen die in der Außenluft enthaltene Energie. Sie funktionieren auch bei Minusgraden. Luft-Wärmepumpen kosten weniger als Erdkollektoren oder -sonden, sind aber (besonders an kalten Tagen) weniger effizient. Ihr Standort sollte klug gewählt werden, damit die Betriebsgeräusche nicht stören.
Alle Wärmepumpen entziehen der Umwelt Energie und führen diese dem Heiz- bzw. Warmwassersystem zu. Wie das genau funktioniert und viele weitere Informationen finden Sie unter dem Stichwort Wärmepumpe auf der
Internetseite der Verbraucherzentrale NRW:
Heißes Brauchwasser
- Wärmepumpen eignen sich auch für die Brauchwasserversorgung. Eine Erwärmung des Wassers auf 60 bis 65 °C ist in der Regel möglich. Sinnvoll kann aber auch der Einbau einer Frischwasserstation sein. Über Plattenwärmetauscher wird das Brauchwasser hier bei Bedarf erwärmt.
- Mithilfe von Wärmepumpen lassen sich Gebäude im Sommer kühlen, sofern Flächenheizungen verbaut sind. Bei der aktiven Kühlung wird die Funktion der Wärmepumpe umgedreht; sie erzeugt aktiv Kälte. Bei der passiven Kühlung wird die Wärme bzw. Kälte nur umgewälzt. Das ist wesentlich energiesparender, funktioniert allerdings nur mit Erdreich- oder Grundwasser-Wärmepumpen.
- Um zu funktionieren, benötigen Wärmepumpen genau wie Kühlschränke ein Kältemittel. Der Trend geht zum Einsatz natürlicher Kältemittel wie etwa Propan. Diese haben ein niedrigeres Treibhausgas-Potenzial als die bisher verwendeten Mittel.
- Mithilfe von Wärmepumpen lassen sich Gebäude im Sommer kühlen, sofern Flächenheizungen verbaut sind. Bei der aktiven Kühlung wird die Funktion der Wärmepumpe umgedreht; sie erzeugt aktiv Kälte. Bei der passiven Kühlung wird die Wärme bzw. Kälte nur umgewälzt. Das ist wesentlich energiesparender, funktioniert allerdings nur mit Erdreich- oder Grundwasser-Wärmepumpen.
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