Wärmepumpe - was braucht man? 4 Möglichkeiten und deren Komponenten
Spätestens, seit die Preise für Gas in die Höhe geschossen sind, denken viele Menschen in Deutschland über alternative Möglichkeiten nach, wie sie ihr Haus künftig beheizen können. Immer mehr Deutsche entscheiden sich in diesem Fall für eine Wärmepumpe. Doch welche Arten von Wärmepumpen gibt es eigentlich, aus welchen Komponenten setzen sie sich zusammen und wie sieht es mit den Kosten für Installation und laufenden Betrieb aus? Die Antworten darauf gibt es in diesem Artikel.
Verlegung eines Flächenkollektors für die Wärmepumpenheizung
PBaeumchen, Flaechenkollektor Waermepumpe, CC BY-SA 3.0
1. Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?
Wärmepumpen nutzen unterschiedliche Ressourcen aus der Natur, um Wärme für das Haus zu gewinnen. Auf den ersten Blick lassen sich viele durch die hohen Anschaffungskosten abschrecken. Doch durch die niedrigen Betriebskosten und die derzeit noch hohen staatlichen Förderungen rentiert sich die Umrüstung von einer konventionellen Gas- oder Ölheizung in der Regel bereits nach ein paar Jahren.
Die Erdwärmepumpe, die auch als Sole-Wasser-Wärmepumpe bezeichnet wird, bezieht ihre Wärme aus dem Erdreich. Für die dafür erforderlichen Erdkollektoren wird eine unversiegelte Grundstücksfläche in ungefähr der doppelten Größe der zu beheizenden Wohnfläche benötigt. Der Vorteil dabei ist die ganzjährig konstante Temperatur, allerdings ist die Installation sehr aufwendig, da die Erdsonden bis zu 100 Meter tief im Erdreich angebracht werden müssen.
Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe nutzt das vorhandene Grund- beziehungsweise Oberflächenwasser zum Betrieb. Das Wasser gelangt dabei über einen Saugbrunnen zu einem Wärmeüberträger, an dem die Wärmepumpe Energie aufnimmt. Hier sorgt vor allem die ganzjährig etwa gleichbleibende Temperatur des Grundwassers für eine effiziente Form der Energiegewinnung. Allerdings ist dafür im Haus eine Fußbodenheizung erforderlich.
Bei der Luft-Wasser-Wärmepumpe kommt die Energie für das Heizsystem aus der Umgebungsluft. Diese Anlagen sind baulich sehr einfach umzusetzen und bedürfen keiner Genehmigungen. Im Gegensatz zu den Modellen der ersten Generation sind sie auch nicht mehr übermäßig laut. Die Effizienz liegt jedoch geringfügig hinter anderen Arten, weil die Luft-Wasser-Wärmepumpe von der Außentemperatur abhängig ist.
Typische Luftwärmepumpe neben dem Eingang
Eine Luft-Luft-Wärmepumpe kann nur dann zum Einsatz kommen, wenn auch eine Lüftungsanlage im Haus vorhanden ist. In diesem Fall kommt die Wärmeenergie aus der Abluft und wird durch einen Plattenwärmetauscher erhitzt. Der große Vorteil dieser Variante ist, dass sie im Sommer auch für die Klimatisierung der Räume genutzt werden kann. Allerdings ist sie auch deutlich wartungsintensiver als andere Arten von Wärmepumpen.
2. Die Systeme im Vergleich
| Wärmequelle | Luft** | Grundwasser | Erdsonde | Erdreichkollektor |
| Voraussetzungen Grundstück | Keine (bzw. minimal); auf guten Schallschutz achten wg. der Nachbarn; | Großer Garten außerhalb eines Wasserschutzgebietes, Grundwasser erreichbar | Kleines Grundstück; großer LKW sollte auf das Grundstück fahren können. | Große Grundstücksfläche ohne Bäume/Tiefwurzler |
| Neubau geeignet | Ja | Ja | Ja | Ja |
|
Altbau geeignet*** |
Nur bei sehr guter Dämmung und Flächenheizung | Eventuell | Eventuell | Eventuell |
|
Installationsaufwand |
Klein | Erhöht, 2 Bohrungen notwendig | Erhöht, vertikale Bohrung | Groß, horizontal verlegte Rohrleitungen in geringer Tiefe |
| Kosten System (€) | 12.000 - 20.000 | 12.000 - 18.000 | 12.000 - 18.000 | 10.000 - 15.000 |
| Kosten Erschließung Wärmequelle (€) | Keine/gering | 1.000 bis 25.000 | 5.000 - 15.000 | 5.000 - 15.000 |
| Baugenehmigung notwendig | Nein | Grundwassererschließung ist genehmigungspflichtig | Sondenbohrung ist genehmigungspflichtig. | Wasserrechtliche Anzeige erforderlich |
| Außengeräusche**** | Ja, gering bei Außenaufstellung | Keine | Keine |
Keine |
| Kühlfunktion | Aktive Kühlung möglich | Passive Kühlung möglich | Passive Kühlung möglich | Passive Kühlung möglich |
| Wartungsaufwand | Kältemittelkreislauf muss gewartet werden. | Gering | Sehr gering | Sehr gering |
| COP* | 3,3 - 4,2 | 4,8 - 5,8 | 4,4 - 4,8 | 4,4 - 4,8 |
| Jahresarbeitszahl (JAZ)* | bis zu 4,1 |
oft mehr als 5 |
um die 4,5 | um die 4,5 |
| Leistungsschwankungen durch hohe oder niedrige Außentemperaturen | Ab ca. -20 °C sehr ineffizient | keine | keine | keine |
| Förderung | BAFA & KFW | BAFA & KFW | BAFA & KFW | BAFA & KFW |
| Bemerkungen |
Erste Wahl, wenn kein Grundstück vorhanden. Benötigen oft vergleichsweise viel Strom. |
Nutzung vorhandener Brunnen ev. möglich. Leistungsabfall bei sinkendem Grundwasserspiegel. Sehr hohe Effizienz. Lebensdauer abhängig von Grundwasserqualität, ähnlich wie Erdwärmepumpe. |
Benötigt wenig Platz. Hohe Effizienz. |
Die Erdarbeiten können in Eigenleistung durchgeführt werden. Hohe Effizienz. |
|
*Leistungszahl COP (Coefficient of Performance): Verhältnis der abgegebenen Wärmeleistung zur aufgenommenen elektrischen Leistung der Wärmepumpe. Je höher der Wert, umso effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Die Jahresarbeitszahl (JAZ) gibt ganz ähnlich den Quotienten aus erzeugter Heizwärme durch zugeführten Strom wieder, allerdings für das gesamte Heizsystem. ** Die Luftwärmepumpe kann innen oder außen oder gesplittet aufgestellt werden. *** Wärmepumpen arbeiten mit niedriger Vorlauftemperatur, darum brauchen sie eine gute Dämmung der Immobilie und ein Wärmeverteilsystem, das mit großflächigen Heizsystemen wie Fußbodenheizung, Wandheizung oder Deckenheizung arbeitet. Das ist auch in Altbauten mit guter Dämmung oft nicht gegeben. **** Im Inneren erzeugt die Wärmepumpe ein Geräuschpegel zwischen 30 und 50 Dezibel. |
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3. Aus welchen Komponenten besteht eine Luft-Wasser-Wärmepumpe?
Grundsätzlich funktioniert eine Luft-Wasser-Wärmepumpe nach dem gleichen Prinzip wie ein handelsüblicher Kühlschrank. Allerdings in der umgekehrten Variante. Denn statt einen Raum mit Kälte zu versorgen, wird er in diesem Fall gewärmt.
- Bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe wird die Außenluft von einem integrierten Ventilator angesaugt.
- Im Anschluss daran trifft sie im sogenannten Verdampfer auf ein Kältemittel, welches dabei verdampft.
- Durch einen Verdichter wird der Dampf so komprimiert, dass die gewonnene Energie genutzt werden kann.
- Anschließend gelangt die Energie in das Wasser des Heizkreises und somit in das Wärmeverteil- und Speichersystem in der Wohnung.
Dieses Prinzip funktioniert auch im Winter bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt. Denn die Übertragung der minimalen Restwärme der Außenluft reicht aus, um das Kältemittel auch bei Minusgraden zu verdampfen. Durch den Druck, der im Verdichter entsteht, steigt die Wärme enorm und kann so zum Heizen und Erwärmen des Wassers genutzt werden.
4. Das Arbeitsprinzip
Schaubild einer Kompressionswärmepumpe**
Größe der Pfeile
- Die großen Pfeile links und rechts zeigen den Wärmefluss.
- Die kleinen Pfeile oben und unten den Fluss des Kältemittels.
Bauteile
- Kondensator bzw. Verflüssiger
- Drossel
- Verdampfer bzw. Wärmetauscher
- Kompressor bzw. Verdichter
Farben
- Dunkelrot (unten links): Gasförmig, hoher Druck, relativ warm
- Rosa (oben links): Flüssig, hoher Druck, warm
- Blau (oben rechts): Flüssig, niedriger Druck, sehr kalt
- Hellblau (unten rechts): Gasförmig, niedriger Druck, kalt
5. Wie hoch sind die Umrüstungskosten?
Wer in etwa vor 20 Jahren ein typisches Einfamilienhaus mit einer Größe von 150 Quadratmeter gebaut hat und jetzt das Heizsystem auf eine Luft-Wasser-Wärmepumpe umrüsten möchte, muss dafür mit Anschaffungskosten für das Grundgerät von etwa 12.500 bis 16.000 Euro kalkulieren.
Hinzu kommen noch die Kosten für das erforderliche Zubehör und die Installation durch einen Experten. Diese belaufen sich auf etwa 2.500 bis 5.000 Euro. Die Gesamtkosten liegen somit zwischen 16.000 und 21.000 Euro.
Im Vergleich zu einer Installation im Neubau sind die Kosten für die Nachrüstung im Altbau in der Regel etwas höher. Das liegt zum einen daran, dass beim Bau eines Hauses benötigte Baumaschinen ohnehin vor Ort sind und die Bohrungen auf dem unbebauten Grundstück einfacher und kostengünstiger durchgeführt werden können. Zudem muss im Altbau teilweise auch die Dämmung nachgerüstet und eine neue Heizung eingebaut werden.
Die gute Nachricht: Auch im Jahr 2022 beteiligt sich der Staat beim Kauf einer Wärmepumpe mit einer entsprechenden Förderung. Allerdings hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) die Heizungsförderung im Rahmen des BEG (Bundesförderung für effiziente Gebäude) zum 15. August 2022 angepasst.
Wie hoch die Förderung ausfällt, hängt von der Art der bisher verwendeten Heizung und der Wärmepumpe ab. Für die Luft-Wasser-Wärmepumpe gibt es einen Zuschuss von maximal 25 Prozent der Kosten. Handelte es sich bei der bisherigen Heizung um eine Öl- oder Gasheizung, kommen noch einmal 10 Prozent dazu. Dafür muss die alte Heizanlage aber mindestens seit 20 Jahren in Betrieb sein. Ausgenommen davon sind Gasetagenheizungen, für die keine Mindestlaufzeiten festgelegt wurden.
Der maximale Fördersatz liegt also bei 35 Prozent. Im besten Fall liegen die Anschaffungskosten für eine Luft-Wasser-Wärmepumpe inklusive Förderung also bei etwas mehr als 10.000 Euro.
Die technische Voraussetzung für die Förderung ist, dass beim Einbau der Wärmepumpe auch ein Wärmemengen- und Stromzähler installiert wird, mit dem die Effizienz der Anlage kontinuierlich gemessen werden kann.
6. Was sind die laufenden Kosten einer Luft-Wasser-Wärmepumpe?
Die Umrüstung einer alten Öl- oder Gasheizung hat selbstverständlich nicht nur wirtschaftliche Gründe. Schließlich geht es vor allem darum, den künftigen Generationen einen bewohnbaren Planeten zu hinterlassen. Dennoch spielen selbstverständlich auch die laufenden Kosten eine wichtige Rolle im Rahmen der Umrüstung.
Der jährliche Stromverbrauch zur Deckung des Wärmebedarfs mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe liegt in einem 4-Personen-Haushalt in einem Einfamilienhaus mit einer Größe von etwa 150 Quadratmeter bei rund 5.000 Kilowattstunden.
Laut Verifox liegt der Strompreis mit Stand Oktober 2022 in Deutschland bei durchschnittlich 51,58 Cent pro Kilowattstunde. Die Preise sind gegenüber dem Vorjahr rasant angestiegen und die EU und die Bundesregierung denken aktuell über eine Strompreisbremse nach, bei dem jeder Haushalt einen bestimmten Grundbedarf an Strom zu einem günstigen Preis bekommt.
Es lohnt sich jedenfalls, mit Hilfe von Vergleichsrechnern auf unabhängigen Plattformen im Internet zu überprüfen, ob es für den eigenen Bedarf eventuell einen günstigeren Anbieter gibt. Denn vor allem für Wärmepumpenstrom bieten viele Versorger günstigere Tarife an.
Mit dem Durchschnittspreis pro Stunde belaufen sich die jährlichen Stromkosten aktuell also auf rund 2.600 Euro. Durch einen Wechsel auf einen günstigeren Stromtarif lassen sie sich auf etwa 2.200 bis 2.300 Euro senken. Dazu kommen noch jährliche Wartungskosten in der Höhe von rund 100 bis 200 Euro.
7. Video: Die Funktionsweise einer Wärmepumpe
Dies kurze Video erklärt den Kreislauf der Erwärmung auf anschauliche Weise:
Video: Wärmepumpe Funktionsweise
Länge: 2 Minuten
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8. Ergänzungen und Fragen von Lesern
- Komponenten für die Heizung
Anonym fragt: Welche Komponenten werden nur für die Heizung benötigt?
Antwort bauen-und-heimwerken.de: Zum Betrieb werden alle oben aufgeführten Komponenten (Verdampfer, Kondensator, Kompressor ...) benötigt.
Gibt es eine Frage zum Beitrag, etwas zu ergänzen oder vielleicht sogar zu korrigieren?
Fehlt etwas im Beitrag? ... Jeder kleine Hinweis/Frage bringt uns weiter und wird in den Text eingearbeitet. Vielen Dank!
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Antwort 1
Welche weiteren Komponenten müssen im Haus installiert werden? Antwort buh: Die gesamte Heizungsanlage wird in aller Regel im Haus installiert. Von draußen wird sich ja nur die Wärme geholt.
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