Eine Wärmepumpe funktioniert im Prinzip wie ein Kühlschrank, nur wird die Wärme nicht aus dem Inneren des Kühlschranks entzogen, sondern die Wärme wird dem Erdreich, dem Grundwasser oder der Luft entzogen und über einen Wärmetauscher an den Heizkreislauf weitergegeben. Um die relativ niedrigen Temperaturen auf ein höheres Temperaturniveau anzuheben wird eine Flüssigkeit eingesetzt, die die zugeführte Wärme aus der Luft, Erdreich oder Wasser aufnimmt und schon bei diesen relativ geringen Temperaturen(ca. 10 Grad) anfängt zu sieden und zu verdampfen. Dieser Dampf wird durch einen Kompressor verdichtet, wodurch die Temperatur ansteigt und über einen Wärmetauscher an das Heizsystem abgegeben wird.

Folgende Wärmepumpen Systeme werden unterschieden:

Punkt 1

Luft-Wasser Wärmepumpe

Hierbei wird die Wärme aus der Umgebungsluft über Ventilatoren an das Verdampfermittel transportiert. Da aber gerade in der Heizperiode die Lufttemperatur teilweise deutlich unter null Grad ist, werden zusätzliche Wärmeerzeuger benötigt(bivalent). Verwendet werden Luft-Wasser- WP oft in Lüftungsanlagen in Passivhäusern, indem der Abluft über die Wärmepumpe Wärme entzogen wird und dadurch die Zuluft und oft auch noch das Brauchwasser erwärmt wird.

 Punkt 2

Sole-Wasser Wärmepumpe

Diese WP entzieht dem Erdreich die benötigte Wärme. Da die Temperaturen im Erdreich relativ konstant sind, können diese Anlagen bei richtiger Dimensionierung, fachgerechter Montage und guter allgemeiner Dämmung des Hauses  monovalent ausgereichtet werden, d.h. sie kommen ohne zusätzlichen Wärmeerzeuger aus. Ist das Grundstück groß genug(ca.das doppelte der zu beheizten Fläche) können Flächenkollektoren verwendet werden, die unterhalb der Frostschutzgrenze(ca. 1,5 Meter)verlaufen und ein Frostschutzgemisch(Sole)enthalten. Die Erdwärme wird durch die Sole aufgenommen. Ist das Grundstück nicht groß genug, kann auch eine Erdsonde in eine Tiefenbohrung eingebracht werden, ca.40-100 Meter tief, auch hier mit einem Solegemisch. Eine weitere Möglichkeit ergeben Spiral- oder Grabenkollektoren, die vertikal und horizontal in Gräben eingebracht werden und weniger Platz benötigen als Flächenkollektoren.

 

Punkt 3

Wasser-Wasser Wärmepumpe

Wasser-Wasser WP beziehen ihre Wärme aus dem Grundwasser, das ganzjährig eine relativ konstante Temperatur von ca. 8-10 Grad aufweist. Dazu sind zwei Schächte erforderlich. Über den einen Schacht wird das Wasser in die Wärmepumpe gepumpt(Saugbrunnen) und das abgekühlte Wasser wird über einen 2.Schacht(Schluckbrunnen) wieder aufgenommen. Da mit dem Grundwasser in Berührung gekommen wird, ist in der Regel diese Anlage genehmigungspflichtig. Weiterhin sollte vorher eine Wasseranalyse auf Beschaffenheit und Ergiebigkeit durchgeführt werden. Ist z.B. zu viel Eisen und Mangan im Wasser,  kann dies schädlich für das System sein.

Punkt 4

Kennzahlen

Will man die Leistung verschiedener Systeme am Markt miteinander vergleichen, sind folgende Kennzahlen wichtig.

Bei der Leistungszahl werden Antrieb- und Heizleistung verglichen, d. h. das Verhältnis zwischen abgegebener Heizwärme und aufgenommener elektrischer Energie. Eine Leistungszahl von 4 besagt, dass das Vierfache der eingesetzten elektrischen Energie in Wärmeleistung umgewandelt wird. Da der Energieverbrauch von Hilfsmitteln, wie z. B. Pumpen, nicht mit einbezogen werden und nur niedrige Vorlauftemperaturen zugrunde gelegt werden, bildet dieser Wert nur eine Momentaufnahme ab. Aussagekräftiger ist die Jahresarbeitszahl. Sie berücksichtigt sowohl den Energieverbrauch der Hilfsaggregate als auch die unterschiedlichen Betriebsbedingungen über das gesamte Jahr.

Abschließend kann festgestellt werden, dass sich die Installation einer Wärmepumpe im ungedämmten Altbau (meist) nicht lohnt. Geeignet ist die Wärmepumpe für gut gedämmte Neu- und Altbauten, die mit geringen Vorlauftemperaturen auskommen. In diesem Fall und wenn die geologischen Bedingungen gegeben sind, werden die hohen Anschaffungskosten für ein Wärme-Pumpen-System schnell durch die geringen Betriebskosten amortisiert. 

 Wärmequelle Luft** Grundwasser Erdsonde Erdreichkollektor
Voraussetzungen Grundstück Keine Großer Garten außerhalb eines Wasserschutzgebietes Kleines Grundstück 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 (€) 13.000 - 19.000 10.000 - 13.000 9.000 - 13.000 10.000 - 13.000 
Kosten Erschließung Wärmequelle (€) Keine/gering 1.000 bis 12.000 5.000 - 10.000 5.000 - 12.000
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.

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.

Welche Art der Wärmequelle von der Wärmepumpe ist dein Favorit?

 

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Punkt 5

Das Prinzip der Wärmepumpe im Video erläutert

Wichtig: Das Video ist anschaulich gestaltet, geht aber nicht auf die Nachteile der Wärmepumpe bei ungünstigen Verhältnissen (Altbau ...) ein. 

Punkt 6

Siehe auch:

Wann Wärmepumpe sinnvoll?

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Wann ist eine Wärmepumpe sinnvoll? Vorteile und Nachteile der Systeme

Das Verhältnis vieler Heimwerker zu Wärmepumpen ist ambivalent: Zwar kann deren Einbau staatlich gefördert werden, dennoch gilt ihre Ökobilanz für Altbauten eher als mäßig. Bei nachträglichen Installationen können hohe Stromkosten resultieren. Neubauten mit Fußbodenheizungen sind ideale Partner einer Wärmepumpe.

Wir geben einen Überblick über die Systeme und zeigen auf, wann eine Wärmepumpe sinnvoll ist.

Wärmepumpe – was ist zu beachten?

erdwaerme rohre acker

Wärmepumpe – was ist zu beachten? Systeme, notwendige Voraussetzungen, Förderungen

Die Zahlen sprechen für sich. In fast jedem dritten, neu errichteten Eigenheim wird eine Wärmepumpe eingebaut. Diese Entwicklung resultiert unter anderem aus den aktuellen Richtlinien der Energieeinsparverordnung (EnEV). Nicht zuletzt haben sich die diesbezüglichen Ansprüche der Häuslebauer und Eigenheimbesitzer verändert. Klassische Heizsysteme rücken somit mehr und mehr in den Hintergrund. Fakt ist, dass Wärmepumpen, im Vergleich zu herkömmlichen Heizungen, weit mehr zu bieten haben. Zugleich ist im Vorfeld der Anschaffung einiges zu beachten.

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