Umweltfreundlich und günstig heizen mit Wärmepumpen

Wärmetauscher

Wärmepumpen verzeichnen eine rasant wachsende Beliebtheit in deutschen Haushalten und werden immer öfter als interessante Alternative im Bereich der Heizungsanlagen und Warmwasserbereitung wahrgenommen.

Dies hat einen sehr guten Grund, denn es gibt viele Argumente die für den Einsatz von Wärmepumpen sprechen. Dazu gehört vor allem der im Vergleich zu den gängigen Heizsystemen geringere Bedarf an zugeführter Energie und die Umweltfreundlichkeit, die damit einhergeht. Auf dieser Seite finden Sie alle wissenswerten Informationen zum Thema Wärmepumpen.

Aufbau & Funktion

Eine Wärmepumpe ist im Grunde einem Kühlschrank nicht unähnlich, der den Lebensmitteln in seinem Inneren die Wärme entzieht und sie nach außen abgibt. Wärmepumpen entziehen nämlich der Umwelt Wärme und geben sie über einen Kreislauf an ein Heizsystem ab, welches durch diese Energie dafür sorgt, dass die Wohnung entsprechend warm gehalten oder Warmwasser aufbereitet wird. Als Wärmequellen können dabei die Luft, das Grundwasser oder auch Erdwärme fungieren, die alle in fast unbegrenzter Menge vorhanden sind.

Damit eine Kompressions-Wärmepumpe im Heizungsbereich funktionieren kann, wird als Botenstoff ein flüssiges Kühlmittel mit einem äußerst niedrigen Siedepunkt gewählt, welches dann durch einen bestimmten Kreislauf dazu gebracht wird, Wärme zu erzeugen. Das Kühlmittel befindet sich zunächst im Verdampfer, in dem es der Umwelt die Wärme entzieht und auf diese Weise seinen Siedepunkt erreicht. Der Verdichter sorgt danach durch verschiedene Kompressionsverfahren dafür, dass das gasförmige Mittel eine wesentlich höhere Temperatur erreicht, was nur mit der Zuführung von äußerer Energie möglich ist. Im sogenannten Verflüssiger wird dem Kühlmittel die Wärme daraufhin entzogen und an das Heizungssystem abgegeben. Das Mittel selbst unterschreitet damit wieder seinen Siedepunkt, wird flüssig und kann nach einer Spannungslösung durch das Expansionsventil den Kreislauf erneut durchlaufen.

Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?

Wärmepumpen lassen sich vor allem durch die Nutzung der jeweiligen Wärmequelle unterscheiden, denn es können sowohl die Luft aus der Umwelt, als auch das Grundwasser und natürlich die Geothermie genutzt werden, um dem eigenen Heizungssystem die benötigte Energie zuzuführen, die es benötigt. Nachfolgend werden drei Arten von Wärmepumpen unterschieden:

Luft-Wärmepumpe (Luft/Wasser-Wärmepumpe)

Die Luft-Wärmepumpe entzieht der Luft aus der Umwelt ihre Wärme und gibt diese entsprechend an das Heizungssystem ab. Dafür ist es notwendig, einen Ventilator und den nötigen Verdampfer außen am Haus anzubringen, weil von dort aus das Kühlmittel mit der gewonnenen Energie seinen Weg durch den Kreislauf beginnt. Auf diese Weise ist die Luft-Wärmepumpe in der Lage, der Außenluft auch dann noch etwas Wärme zu entziehen, wenn die Temperaturen bereits auf -15 °C gesunken sind. Hierbei sollte allerdings beachtet werden, dass in einem solchen Extremfall die einzusetzende Fremdenergie steigt. Wärmepumpen, die als Wärmequelle die Luft nutzen, bieten zwar ein sehr gutes Preis-Leistungsverhältnis, erzeugen allerdings nicht so viel Wärme wie Erdwärmepumpen oder Grundwasser-Wärmepumpen. Die Pumpe selbst befindet sich bei dieser Lösung oftmals im Keller und von dort aus wird die gespeicherte Wärme an das entsprechende Heizungssystem weitergeleitet.

Geothermie-Wärmepumpe/Erd-Wärmepumpe (Sole/Wasser-Wärmepumpe)

Wärmepumpe

Die Geothermie-Wärmepumpe nutzt die natürliche Wärmeenergie, die sich in den Tiefen der Erde befindet. Dabei wird das Erdreich bis zu 400 Meter tief erschlossen, wo die Temperatur unabhängig von den Jahreszeiten bei 0 - 15 °C liegt. Diese Wärmeenergie wird dem Erdboden entzogen und an das jeweilige Heizsystem weitergeleitet, wobei jedoch kein Verbrauch im engeren Sinne stattfindet, da das Erdreich immer wieder zu seiner Durchschnittstemperatur zurückkehrt. Im Vergleich zur Luft-Wärmepumpe bietet dies den Vorteil, dass die Energieausbeute besser planbar ist, denn die Lufttemperatur ändert sich ständig und ist gerade im Winter am geringsten, obwohl dann die meiste Heizenergie benötigt wird. Darüber hinaus kann die Geothermie-Wärmepumpe im Gegensatz zur Luft-Wärmepumpe monovalent eingesetzt werden, was bedeutet, dass sie als einziges Heizsystem installiert wird, während die Luft-Wärmepumpe eine unterstützende Heizung benötigt.

Bei den Geothermie-Wärmepumpen muss man zwei verschiedene Bauweisen unterscheiden, die vor allem von den äußeren Umständen abhängig sind. Hat man ein großes Grundstück mit relativ viel Platz, ist es möglich, einen sogenannten Erdkollektor zu installieren, der einem Rohrsystem unter der Erde gleicht und so die entsprechende Wärmenergie aufnimmt. Ist diese Option aus Platzgründen nicht möglich, kann man auch eine Erdsonde wählen, die in tiefere Erdschichten ragt und so die Wärme an das Heizsystem übermittelt.

Wasser-Wärmepumpe (Wasser/Wasser-Wärmepumpe)

Bei der Wasser-Wärmepumpe wird die Wärme aus dem Grundwasser gezogen, was über ein Brunnensystem funktioniert. Ein Saugbrunnen zieht das warme Wasser hoch und leitet es durch das Heizsystem, wo dem Wasser die Wärme entzogen wird. Ist dies geschafft, wird das Wasser zurück zu einem Schluckbrunnen geleitet, durch den es wieder ins Grundwasser zurückgelangt. Bezogen auf die Effizienz erreicht die Wasser-Wärmepumpe definitiv die besten Arbeitswerte, ist jedoch eine sehr teure Anschaffung. Ein weiteres Problem kann dadurch entstehen, dass nicht überall genug Grundwasser vorhanden ist, oder dieses zu aggressiv ist, um es durch ein Rohrleitungssystem zu pumpen. Zu guter Letzt muss auch noch eine Genehmigung vom örtlichen Wasserwirtschaftsamt eingeholt werden, was den Planungsprozess bei der Wasser-Wärmepumpe entsprechend umfangreich macht.

Einsatzgebiete für Wärmepumpen

Das Prinzip der Wärmepumpen wird sowohl in privaten Haushalten, als auch in der Industrie genutzt, wobei gerade in der industriellen Fertigung die Kühlsysteme auf Basis einer Wärmepumpe oftmals viel interessanter sind. Die privaten Haushalte nutzen Wärmepumpen hauptsächlich als Heizsystem und zur Warmwasserbereitung, wobei man zwischen monovalenter und bivalenter Nutzung unterscheidet. Vor allem Luft-Wärmepumpen bieten oftmals nicht genug Energie, um den gesamten Heizbedarf zu decken. Aus diesem Grund muss dann in der Regel eine unterstützende Öl- oder Gasheizung zugeschaltet werden, so dass ein bivalentes Heizsystem entsteht.

In der Industrie werden dagegen oftmals Absorptionspumpen genutzt, die sich von den überwiegend privat genutzten Kompressionswärmepumpen in ihrer Funktionsweise etwas unterscheiden. Zur Nutzung der Abwärme wird dabei kein Kühlmittel verwendet, sondern ein Gemisch aus Kühl- und Lösungsmittel, aus dessen Absorption und Desorption sich die Wärme aufnehmen und auch wieder an ein Heizsystem abgeben lässt.

Stromtarife für Wärmepumpen

Für den Betrieb der Wärmepumpe ist Strom nötig. Zahlreiche Stromanbieter haben speziell für Wärmepumpen eigene Tarife im Angebote, sogenannte Wärmepumpen-Stromtarife. Dabei kostet die einzelne Kilowattstunde oft erheblich weniger als beim herkömmlichen Haushaltsstrom: Voraussetzung ist, dass die Wärmepumpe einen eigenen Stromzähler hat.

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Vorteile von Wärmepumpen & Ersparnis

Wärmepumpen stellen eine sehr ausgereifte Form der Heizungsversorgung dar, denn sie können mit einer ganzen Reihe von Vorteilen aufwarten. Einer der größten Vorzüge ist dabei natürlich die Umweltfreundlichkeit, denn Wärmepumpen weisen im Vergleich zu einer Ölheizung wesentlich bessere Emissionswerte auf. Vergleicht man Wärmepumpen darüber hinaus mit einer Heizlösung im Gasbereich, liegt die Pumpenvariante immer noch weit darunter. Man geht davon aus, dass der CO2-Ausstoß von Wärmepumpen durchschnittlich um 57 Prozent weniger als bei einer vergleichbaren Ölheizung beträgt und immerhin noch 38 Prozent unter den Emissionswerten von Gasheizungen liegt. Möchte man also beim Heizen auf eine sehr umweltfreundliche Variante zurückgreifen, sind Wärmepumpen mit Sicherheit ein sehr guter Ansatz.

Neben dem Umweltaspekt können die Wärmepumpen auch im Bereich der Wirtschaftlichkeit punkten. Dies liegt hauptsächlich daran, dass sie sehr effizient arbeiten, denn es muss in vielen Fällen lediglich 25Prozent der Energie zugeführt werden, die später benötigt wird. Während Verbrennungsverfahren wie Gas- oder Ölheizungen bei der Erzeugung von Wärmeenergie Verluste hinnehmen müssen, können Wärmepumpen den Input also vervierfachen, so dass selbst bei einem höheren Preis pro Kilowattstunde am Ende immer noch geringere Gesamtkosten entstehen.

Darüber hinaus spart man durch den Einsatz einer Wärmepumpe in der Regel noch Nebenkosten für z.B. den Schornsteinfeger und auch bestimmte Abgasmessungen, die bei einer Gas- oder Ölheizung ebenfalls zu Buche schlagen. Auch im Bereich Wartung sind Wärmepumpen nicht besonders kostenintensiv, so dass man sie als sehr wirtschaftliches Heizverfahren betrachten kann, bei dem man eine erhebliche Summe an Geld spart. Wenn man außerdem noch bedenkt, dass man mit Wärmepumpen zumindest im Heizungsbereich nicht mehr von den steigenden Ölpreisen abhängig ist, erscheint diese Investition vor allem im Hinblick auf die Zukunft sinnvoll.

Ein weiterer Vorzug von Wärmepumpen besteht darin, dass man durch sie die heutigen gesetzlich vorgeschriebenen Energiestandards im Haus- und Wohnungsbau wesentlich einfacher erreichen kann. Während andere Heizsysteme an der Grenze des maximal erlaubten Primärenergiebedarfs fast kollidieren, liegt der Bedarf bei Wärmepumpen deutlich niedriger. Möchte man also heute ein neues Haus bauen, ist die Wärmepumpe definitiv die bessere Lösung, weil so kein Ärger mit gesetzlichen Vorgaben zu erwarten ist.

Nachteile der Wärmepumpe

Nachteile von Wärmepumpen beruhen vor allem darauf, dass die Installation einer Wärmepumpe von den örtlichen Gegebenheiten der Installation abhängt. Einige Pumpenarten sind an gewissen Standorten beispielsweise gar nicht nutzbar, denn wenn nicht genug Grundwasser zur Verfügung steht, ist eine Wasser-Wärmepumpe entweder nicht erlaubt, oder aber sogar unmöglich. Luft-Wärmepumpen haben dagegen das Problem, dass die Außentemperatur nie konstant ist und vor allem in der kalten Jahreszeit, wenn besonders viel Heizenergie benötigt wird, kaum welche zur Verfügung steht. In solchen Fällen muss dann zusätzlich die Gas- oder Ölheizung zugeschaltet werden, was in ungünstigen Fällen dazu führen kann, dass man sogar mehr Energie verbraucht, als bei einer reinen Gasheizung.

Auch die Beschaffenheit und Qualität des Bodens spielt eine Rolle, wenn man bei seiner Wärmepumpe auf die Energiequelle der Erdwärme setzen möchte. In einigen Regionen muss tiefer gebohrt werden, als an ergiebigeren Standorten, was zu höheren Kosten bei der Installation führt. Dazu kommt, dass auch die Erdwärme nicht immer ganz konstant ist, so dass kleinere Schwankungen ausgeglichen werden müssen. Ein Erdkollektor kostet außerdem recht viel Platz, so dass eine entsprechende Fläche an unbebautem Grundstück zur Verfügung stehen muss.

Die Klimabilanz von Wärmepumpen ist zwar grob betrachtet sehr positiv, jedoch gibt es einige weitere Punkte, die diese Bilanz wieder belasten. So muss zum Betrieb der jeweiligen Wärmepumpe Strom eingesetzt werden, den diese nicht selbst produzieren kann. Liegen die Temperaturen im Winter zudem sehr niedrig, kann dies zu Spitzenlasten im Stromverbrauch führen. Darüber hinaus ist das Kältemittel, mit dem Wärmepumpen älterer Generationen betrieben werden, umweltschädlich, da es sich bei Wartungen nicht vermeiden lässt, dass ein Teil dieses Mittels in die Atmosphäre entweicht. Moderne Wärmepumpen arbeiten mittlerweile mit umweltverträglichen und natürlichen Kühlmitteln auf CO2-Basis.

Die negativen Effekte gleichen Wärmepumpen zumeist durch ihre Arbeitszahl (Input/Output-Verhältnis) aus, die zwischen 3,5 und 4,0 liegen sollte.

Wärmepumpen im Vergleich mit anderen Heizsystemen

Um die Unterschiede zwischen Wärmepumpen und anderen Heizsystemen besser herauszustellen, werden diese nachfolgend einem Vergleich unterzogen. Als Vergleichssysteme werden dabei die Öl-, die Gas- und die Pelletheizung gewählt, da dies aktuell die häufigsten Heizformen sind.

Vergleich: Wärmepumpen / Ölheizung

Im Vergleich zur Ölheizung können Wärmepumpen vor allem im Bereich der Wirtschaftlichkeit punkten, denn sie arbeiten im allgemeinen effizienter. Darüber hinaus fallen nur geringe Wartungskosten an, weil die Anlage keine Emissionen vor Ort verursacht und damit kein Schornsteinfeger erforderlich ist. Außerdem müssen bei der Ölheizung in regelmäßigen Abständen Kessel und Tank gewartet werden, was ebenfalls Kosten produziert. In punkto Umweltfreundlichkeit liegen zudem auch die Wärmepumpen vorn, denn der CO2-Ausstoß ist hier wesentlich geringer als bei Ölheizungen, wobei das Sparpotenzial auf knapp über 50 Prozent beziffert werden kann, wenn die Wärmepumpe richtig effizient arbeiten kann. Ein weiterer Punkt, der für die Wärmepumpen im Vergleich zur Ölheizung spricht, liegt in der Unerschöpflichkeit der Ressourcen, denn sowohl die Erdwärme, als auch die Wärme aus der Luft oder dem Grundwasser sind regenerativ und können somit in nahezu unbegrenzter Menge genutzt werden. Die Ölheizung kann momentan noch für sich beanspruchen, das ausgereiftere System zu sein, was sich mit der Zeit jedoch ebenfalls ändern wird, wenn die Zukunftstechnologie der Wärmepumpen weitere Entwicklungsschritte macht.

Vergleich: Wärmepumpen / Gasheizung

Die Vorteile der Wärmepumpen im Vergleich zur Gasheizung sind vielschichtig, denn auch wenn Gas sauberer verbrennt als Öl und damit weniger CO2 in die Atmosphäre gelangt, sind Wärmepumpen definitiv die sauberere Lösung und verursachen bis zu 38 Prozent weniger CO2 als normale Gasheizungen. Außerdem hat auch Gas das Problem, dass es nur in einer begrenzten Menge zur Verfügung steht, wohingegen die Wärmequellen der Wärmepumpen im Normalfall fast unbegrenzt genutzt werden können. Ein Gasanschluss ist darüber hinaus recht teuer, was zwar auch für die Installation einer Wärmepumpe gilt, jedoch verursacht diese wesentlich geringere Betriebskosten, weil sie mehr Energie erzeugt, als durch elektrische Verfahren zugeführt werden muss. Im Bereich der Wartungskosten ergeben sich auf Seiten der Wärmepumpen ebenfalls Vorteile, weil Gasheizungen per Abgasuntersuchung gewartet werden müssen und der Schornsteinfeger zusätzlich regelmäßig Reinigungen durchführen muss. Weiterhin produziert eine Wärmepumpe keine Emissionen vor Ort, was in Bezug auf die Hygiene und die Lebensqualität definitiv als positiv zu bewerten ist. Als Zukunftstechnologie sind Wärmepumpen der Gasheizung mit fossilem Energieträger zwar voraus, jedoch ist die Technik bei Gasheizungen aufgrund der langjährigen Erfahrung schon ausgereifter.

Vergleich: Wärmepumpen / Pelletheizung

Ein Heizsystem, bei dem Holzpellets verbrannt werden, wird heute vielfach gelobt und als Alternative zum Heizen mit Öl oder Gas angepriesen. Den Vergleich mit der Wärmepumpe verliert diese Art zu heizen jedoch, weil sie viel Ruß und Verschmutzung verursacht und man zudem auch eine riesige Menge Pellets benötigt, um den Heizenergiebedarf decken zu können. Auch im Bereich der Wirtschaftlichkeit haben die Wärmepumpen die Nase vorn, denn die Betriebskosten einer Pelletheizung sind verhältnismäßig hoch. Darüber hinaus wird auch ein Lagerraum für die Pellets benötigt, bis diese verheizt werden. Die Zukunftssicherheit ist allerdings bei beiden Heizsystemen gegeben, denn sowohl Holz, als auch die Wärmequellen der Wärmepumpen sind als regenerativ anzusehen, so dass unter normalen Umständen keine Knappheit entstehen dürfte. Pelletheizung und Wärmepumpe lassen sich gut kombinieren, wenn man beispielsweise auf eine günstige Luft-Wärmepumpe setzt, die nur bivalent eingesetzt werden kann.

Förderung für den Einbau einer Wärmepumpe

Wärmepumpen werden vom Gesetzgeber als umweltfreundliche Alternative im Heizungsbau finanziell gefördert, so dass sich die Investitionskosten auf diesem Wege deutlich reduzieren lassen. Auch wenn es viele Förderprogramme für Wärmepumpen gibt, kommt die Hauptförderung aus dem Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA).

Neben dem BAFA-Programm gibt es jedoch noch andere Förderungsprogramme für Wärmepumpen. So zum Beispiel die KfW-Programme "Ökologisch bauen" und "Wohnraum sanieren", bei denen man sich neben eventuellen weiteren Zuschüssen auch günstige Darlehensmöglichkeiten sichern kann.

Bei den Anträgen müssen meist neben einem Nachweis der Jahresarbeitszahl auch die Rechnung, die Fachunternehmererklärung und ein Nachweis der Wohn- und Nutzfläche beigefügt werden. Hat man alle Unterlagen zusammen und einen positiven Bescheid bekommen, kann man sich über eine üppige Investitionshilfe freuen.

Kosten & Finanzierung von Wärmpumpen

Wärmepumpen stellen ohne Zweifel eine Investition in die Zukunft dar. Sie bieten Heizenergie, ohne dafür teure und umweltschädliche Brennstoffe zu benötigen. Alles was eine Wärmepumpe zur Erzeugung der Wärme benötigt, ist von außen zugeführte elektrische Energie. Die Menge dieser Energie sollte jedoch bei guten Wärmepumpen nur ein Viertel der später benötigten Heizenergie betragen. Brennstoffkosten fallen somit für Wärmepumpen nicht an, jedoch werden für den Strom Gebühren fällig. Der größte Kostenpunkt bei Wärmepumpen ist jedoch definitiv die Anschaffung, denn schon eine relativ günstige Luft-Wärmepumpe kann durchaus mit 10.000 Euro zu Buche schlagen. Bei Wasser-Wärmepumpen können die Kosten gut und gerne auch bis zu 25.000 Euro betragen. Weiterhin sollten noch zusätzliche Gebühren für Genehmigungen und Grundwassergutachten eingeplant werden.

Die Finanzierung von Wärmepumpen muss gerade aufgrund der hohen Investitionskosten genau geplant werden. Neben der staatlichen Förderung gibt es auch noch die Möglichkeit, eine Finanzierung direkt bei den Wärmepumpen-Lieferanten zu erhalten. Hierbei sind die verschiedensten Konzepte möglich. Es gibt sehr innovative Lösungen wie z.B. eine Finanzierung mit einer anfänglichen Einmalzahlung und darauffolgenden Ratenzahlungen, die genau der Höhe der zukünftigen Energiekosteneinsparungen entsprechen. Die Optionen bei der Finanzierung von Wärmepumpen sind also sehr vielfältig und es kann somit eine Lösung ausgewählt werden, die am besten zu den eigenen Bedürfnissen und zur individuellen Förder- und Finanzsituation passt.

Zusammenfassung

Wärmepumpen sind eine sehr umweltschonende Heiztechnologie. Um eine Wärmepumpe jedoch auch wirklich kostenoptimal betreiben zu können, muss die Anschaffung und Installation genau geplant werden, um spätere Energieverluste zu vermeiden. So ist es wichtig, zur gewählten Wärmepumpe auch die passenden Heizkörper zu installieren, da ansonsten ein Teil der Wärmeenergie verschenkt wird. Solche Probleme können jedoch umgangen werden, wenn man alle Komponenten genau aufeinander abstimmt und somit ein ganzheitliches Konzept zur eigenen Wärmepumpe erstellt.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist dabei auch die Wahl des Anbieters, denn die Kosten für Wärmepumpen variieren bei den einzelnen Offerten zum Teil beachtlich, so dass sich durch einen ausgiebigen Angebotsvergleich weitere Anschaffungskosten sparen lassen. Wer sich vorher entsprechend informiert, einen neutralen Fachmann oder Berater zu Rate zieht und alle wichtigen Punkte bedenkt, kann sich jedoch schon bald über günstige und umweltfreundliche Heizenergie freuen und hat sich mit der Wärmepumpe für eine fortschrittliche und zukunftssichere Heizanlage entschieden.