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Wärmepumpe einfach erklärt – 10 Antworten auf Fragen rund um die Wärmepumpentechnologie

Wärmepumpen sind regenerative Systeme zum Heizen, Kühlen und zur Warmwasserbereitung. Im Vergleich zu herkömmlichen Heizsystemen können sie klimafreundlich arbeiten und nutzen erneuerbare Energie zur Wärmegewinnung. Doch wie funktioniert die Wärmepumpentechnologie? Heizt sie effizient - auch an kalten Wintertagen? Diese und weitere Fragen stellen sich viele Verbraucher[1], wenn es um das Thema Wärmepumpe geht. Daher werden in diesem Beitrag gängige Fragen rund um dieses Thema beantwortet, um ein besseres Verständnis für die Wärmepumpentechnologie zu schaffen.

Wärmepumpe einfach erklärt

1. Was ist eine Wärmepumpe?

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Wärmepumpen sind wahre Allroundtalente. Sie heizen, bereiten warmes Wasser auf und sie können sogar kühlen. Zur Wärmegewinnung nutzen Wärmepumpen zu 75 % die vorhandene Umweltwärme – je nach Bauart aus der Luft, der Erde oder aus dem Grundwasser – und 25 % Strom als Antriebsenergie. Dadurch wird der CO2-Ausstoß im Vergleich zu konventionellen Heizsystemen mit fossilen Brennstoffen, wie Öl oder Gas, verringert. Aufgrund dieser Eigenschaften gilt die Wärmepumpe als Schlüsseltechnologie für den Ausstieg aus den fossilen Brennstoffen beim Heizen.

2. Wie funktioniert eine Wärmepumpe

Eine Wärmepumpe funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie ein Kühlschrank – nur umgekehrt. Während ein Kühlschrank dem zu kühlenden Raum die Wärme entzieht und an die Umwelt abgibt, nimmt das Außengerät der Wärmepumpe die in der Umwelt enthaltene Wärme auf, transportiert diese auf ein höheres Energielevel und gibt diese anschließend als Heizenergie an den Innenraum ab. Vier wesentliche Bestandteile einer Wärmepumpe sind: das Außengerät (Verdampfer), das Innengerät (Verflüssiger), die Verdichter-Technik und das Kältemittel. Das Kältemittel zirkuliert zwischen dem Außen- und dem Innengerät und transportiert dabei die Wärme.

 

3. Welche Typen von Wärmepumpen gibt es?

Grundsätzlich unterscheidet man vier Typen von Wärmepumpen: Luft-Wasser-Wärmepumpen, Sole-Wasser-Wärmepumpen, Grundwasser-Wärmepumpen und Luft-Luft-Wärmepumpen. Wie der Name schon verrät, bedienen sich die Geräte unterschiedlicher Arten von Umweltenergien. Welche Wärmepumpe am besten für das eigene Heim geeignet ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab.

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Luft-Wasser-Wärmepumpen verwenden die Umgebungsluft als Energiequelle. Über Ventilatoren wird die Luft angesaugt und deren Wärme an das Wasser des Heizsystems übertragen. Diese Wärmepumpen überzeugen besonders aufgrund ihres kompakten Aufbaus und einer unkomplizierten Installation. Daher eignen sich Luft-Wasser-Wärmepumpen ideal für den Einsatz in Neubauten, sowie für den Austausch von fossilen Heizsystemen, wie das Sanierungsprojekt des Ehepaars Freiburger zeigt: Ölheizung durch Wärmepumpe

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Sole-Wasser-Wärmepumpen nutzen Geothermie als Energiequelle. Dafür werden entweder Erdkollektoren oder Erdsonden benötigt. Während Erdkollektoren oberflächennah verlegt werden können, müssen für Letztere Tiefenbohrungen vorgenommen werden, was zum einen höhere Kosten mit sich bringt und zum anderen einer Genehmigung bedarf.

 

Grundwasser-Wärmepumpen verwenden das Grundwasser als Wärmequelle. Diese Art der Wärmepumpe erfordert eine besonders sorgfältige Planung, da hierfür gesonderte Brunnen gebohrt werden müssen. Durch diese Brunnen gelangt das Grundwasser nach oben und wird anschließend wieder zurückgepumpt.

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Luft-Luft-Wärmepumpen nutzen ebenfalls die Umweltluft als Energiequelle. Jedoch wird die Wärmeenergie nicht auf Heizungswasser übertragen, wie bei der Luft-Wasser-Wärmepumpe, sondern auf Luft. Luft-Luft-Wärmepumpen kommen auch im gewerblichen Bereich zum Beispiel in VRV/VRF-Systemen zum Einsatz.

 

4. Welche Vor- und Nachteile hat eine Wärmepumpe

Wärmepumpen überzeugen durch ihre Energieeffizienz und ihre umweltfreundliche Funktionsweiße: Im Vergleich zu einer Gastherme emittiert eine Wärmepumpe mit der JAZ[1] (Jahresarbeitszahl) 4,5 rund 149 kg/kWh weniger CO2. Durch die Nutzung von 100 % Ökostrom kann der CO2-Ausstoß einer Wärmepumpe sogar auf 0 kg/kWh gesenkt werden. Das Ziel des emissionsfreien Heizens wird durch die 2021 aufgesetzten Pläne der Bundesregierung, bis 2030 mindestens 80 % des Bruttostroms aus erneuerbaren Energien zu erzeugen, zusätzlich gefördert. Aufgrund des geringeren CO2-Ausstoßes ist die Wärmepumpentechnologie eine der klimafreundlichsten Möglichkeiten des Heizens. Ob eine Wärmepumpe in einem Gebäude installiert werden kann, hängt von unterschiedlichen Gegebenheiten ab und muss in jedem Fall individuell entschieden werden.

 

[1] Die Jahresarbeitszahl (JAZ) gibt an, wie viel Wärmeleistung im gesamten Jahr von einer Wärmepumpe im Verhältnis zur aufgenommenen Energie abgegeben wurde. Je höher die JAZ, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe.

https://intelligent-heizen.info/lexikon-heizung/jahresarbeitszahl/

Eine JAZ von 4,0 bedeutet beispielsweiße, dass aus 1 kWh elektrischer Energie, 4,0 kWh Wärmeenergie gewonnen wird.

 

5. Wie hoch sind die Kosten einer Wärmepumpe?

Die Anschaffungs- und Installationskosten variieren je nach Art und Leistungsgröße der Wärmepumpe. Ein Vorteil der Wärmepumpentechnologie beim Blick auf die Anschaffungskosten ist, dass sie förderfähig ist (mehr Informationen unter Frage 9).  Eine Wärmepumpe funktioniert größtenteils mit unerschöpflicher und kostenloser Umweltenergie, weshalb keine Kosten für Rohstoffe anfallen. Zudem ist eine Wärmepumpe im Vergleich zu anderen Heizungen eher wartungsarm, was zusätzlich Geld einspart. Für den Betrieb einer Wärmepumpe braucht es allerdings einen elektrischen Antrieb, was Stromkosten verursacht. Diese lassen sich in Kombination mit einer eigenen Photovoltaikanlage zusätzlich minimieren.

6. Wie viel Strom verbraucht eine Wärmepumpe?

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Wärmepumpen sind eine der effizientesten Arten zu heizen, auch bei niedrigen Außentemperaturen. Das bestätigen zum Beispiel Berechnungen von Prof. Dipl.-Ing. Werner Schenk (Hochschule München). Aus 10 kWh regenerativem Strom kann eine Wärmepumpe 45 kWh Wärmeenergie erzeugen, während die Gasbrennwerttechnologie unter denselben Bedingungen lediglich 7 kWh Wärmeenergie erbringt. Auch aktuelle Berechnungen von Verivox belegen, dass durch den Einsatz einer effizienten Wärmepumpe mit einer JAZ von 4,0 - im Vergleich zu einer Gasheizung - rund 39 % der Kosten eingespart werden können. Sogar weniger effiziente Wärmepumpen mit einer JAZ von 2,7 verursachen rund   11 % weniger Kosten als Gasheizungen.

 

7. Wann lohnt sich eine Wärmepumpe?

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Der Einsatz einer Wärmepumpe ist in fast allen Gebäudearten möglich. Durch verbesserte Technologien werden mittlerweile für sämtliche Heizleistungen und Heizsysteme, sei es Heizkörper, Fußbodenheizung oder eine Kombination von beidem, die idealen Wärmepumpen, mit Vorlauftemperaturen bis zu 70°C, angeboten. Ein bestimmter Dämmzustand oder eine Flächenheizung sind also keine zwingenden Voraussetzungen für den Einsatz einer Wärmepumpe[3].  

 

[3] https://blog.innovation4e.de/2021/03/17/wie-gut-haben-sich-waermepumpen-in-teilsanierten-und-unsanierten-gebaeuden-in-der-praxis-bewaehrt/

 

8. Ist der Einbau einer Wärmepumpe auch im Altbau möglich?

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Der Einbau von Wärmepumpen ist in Altbauten möglich. Für die Heizungsmodernisierung von Bestandsgebäuden gibt es speziell entwickelte Modelle auf dem Markt, wie die Luft-Wasser-Wärmepumpe Daikin Altherma 3 H HT, die Vorlauftemperaturen bis zu 70 °C erreichen. Dadurch ist der Einbau einer Wärmepumpe technisch oft einfacher möglich, als landläufig angenommen. Im Wohngebäudebereich ist die Umstellung meist sogar ohne Heizkörpertausch oder nur durch den Tausch einzelner Heizkörper möglich, wie das Referenzprojekt von Volker Weinmann beweist: Heizungstausch an einem Tag: Wärmepumpe gegen Gas-Heizung

9. Wie hoch ist die BEG Förderung (Bundesförderung für effiziente Gebäude) bei einer Wärmepumpe?

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Seit dem 1.Januar 2021 ist die „Bundesförderung für effiziente Gebäude“ in Kraft. Durch das Förderprogramm wird ein finanzieller Anreiz für den Einbau klimaschonender Technologien geschaffen. Die Fördersätze und Antragsstellung werden in jedem Fall einzeln beurteilt und können daher variieren. Bei der Modernisierung mit einer Wärmepumpe in Wohn- oder Nichtwohngebäuden werden die Investitionen mit einem Fördersatz von 35 % bezuschusst. Der Tausch einer Ölheizung gegen eine Wärmepumpe entspricht einer Förderung von 45 %. Neu in der Bundesförderung für effiziente Gebäude ist bei Wohngebäuden außerdem ein zusätzlicher Bonus von 5 %, wenn der Heizungstausch und der Einsatz einer Wärmepumpe Teil eines längerfristigen, individuellen Sanierungsfahrplans (iSFP) sind. Als Einzelmaßnahme in Bestandsgebäuden werden in diesem Fall 50 % der Kosten erstattet. Mit diesem Fördersatz wird die Gesamtmaßnahme gefördert, also nicht nur der Heizungstausch, sondern auch der Rückbau der alten Ölheizung, die Entsorgung der Öltanks, Malerarbeiten und weitere Umfeldmaßnahmen.

Die Höhe der förderfähigen Kosten beträgt bei Wohngebäuden 60.000 € pro Wohneinheit und bei Nichtwohngebäuden 1.000 € pro m² Nettogrundfläche, max. 15 Millionen €.

Daikin bietet das größte förderfähige Produktportfolio im Markt an. Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) | Daikin

10. Wer baut eine Wärmepumpe ein?

Eine genaue Auslegung und der fachgerechte Einbau bilden die Basis für einen effizienten und sparsamen Betrieb einer Wärmepumpe. Daher sollte die Planung, Installation und Inbetriebnahme einer Wärmepumpe in jedem Fall von einem Fachbetrieb für Heiztechnik durchgeführt werden.

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[1] Es sind stets Personen jeden Geschlechts gemeint; aus Gründen der einfacheren Lesbarkeit wird im Folgenden nur die männliche Form verwendet.