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Strom-Wärmepumpe

Die Wärmepumpe funktioniert umgekehrt wie ein Kühlschrank

Die Wärmepumpe funktioniert umgekehrt wie ein Kühlschrank: sie entzieht der Umgebung (Erdreich, Grundwasser, Außenluft oder Abluft) die Wärme und gibt sie im Inneren des Hauses wieder ab. Der Kühlschrank kühlt, die Wärmepumpe wärmt. Beide Geräte arbeiten mit einem Kältemittel. Dieses kann bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck Wärme aufnehmen und bei höherem Druck und höherer Temperatur wieder abgeben.

Wärmepumpen erfordern keinen speziellen Betriebsraum, keinen Schornstein und auch keinen Tank- bzw. Vorratsraum für Brennstoffe.

Wo werden Wärmepumpen eingesetzt?

Wärmepumpen sind am wirtschaftlichsten, wenn der Heizkreis mit niedrigen Temperaturen gefahren wird und die Auslegung genau auf den Bedarf abgestimmt ist. Das ist z. B. bei Fußboden-, Wand- oder Deckenheizungen der Fall. Nicht modernisierte Altbauten können jedoch nicht effizient mit einer Wärmepumpe beheizt werden, da die Heizung zu hohe Temperaturen benötigt.

Der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe steigt, je kleiner der Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle (Luft, Erdwärme, Grundwasser) und Heizungswarmwasser ist. 

Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?

Die Erdwärmepumpe
Im Erdreich herrscht nach wenigen Metern Tiefe praktisch eine konstante Temperatur von rund 10 °C. Es eignet sich deshalb sehr gut als Energiequelle für Wärmepumpen. Erdwärmepumpen entziehen dem Erdreich entweder durch Sonden oder über Flächenkollektoren die Wärme. Besonders effektiv arbeiten Erdwärmepumpen bei feuchtem Boden, da die Wärmeübertragung dann besser funktioniert.

Erdkollektoren brauchen verhältnismäßig viel Platz und empfehlen sich daher nur, wenn ein ausreichend großer und möglichst sonniger Garten vorhanden ist. Als Richtwert gilt: Die Kollektorfläche sollte etwa doppelt so groß sein wie die beheizte Wohnfläche. Ist nur wenig Platz im Garten vorhanden oder ist er stark verschattet, kann eine Erdsonde eine Alternative sein. Allerdings ist die Installation wegen der notwendigen Bohrarbeiten deutlich teurer als die eines Erdkollektors. Erdsonden holen die Energie nämlich aus 30 bis 150 Metern Tiefe.

Grundwasser-Wärmepumpen (oder Wasser/Wasser-Wärmepumpen )
Sie entziehen dem Grundwasser über einen Förderbrunnen die Wärme. Das abgekühlte Wasser wird anschließend über einen Schluckbrunnen wieder zurück ins Grundwasser geleitet.

Die Luft-Wärmepumpe
Die Luft-Wärmepumpe (auch Luft/Wasser-Wärmepumpe genannt) nutzt als Wärmequelle die Umgebungsluft. Der Vorteil: Dafür muss kein großer technischer Aufwand betrieben werden, denn die Luft wird einfach aus der Umgebung des Hauses angesaugt. Deshalb ist bei diesen Wärmepumpen die Anschaffung günstig und die Installation besonders einfach. Der große Nachteil: Ausgerechnet an kalten Wintertagen, wenn die Heizung viel Wärme benötigt, ist die Quelle ebenfalls kalt und kann nur wenig Energie an die Wärmepumpe abgeben. Dann brauchen Luft-Wärmepumpen eine direkte Strom-Nachheizung. Das erhöht u. a. die Betriebskosten. Sehr sinnvoll dagegen ist der Einsatz von Luft-Wärmepumpen für Gebäude mit sehr geringem Heizwärmebedarf wie z. B. Passivhäuser.

Was ist die Arbeitszahl einer Wärmepumpe? Wie hoch sollte sie sein?
Die Jahresarbeitszahl einer Wärmepumpe steht für das Verhältnis der abgegebenen Wärmeleistung (Heizungswärme) zur aufgenommenen Leistung (Strom für den Antrieb) im Verlauf eines Jahres.

Gute Anlagen haben eine Jahresarbeitszahl von 4, das heißt, das 4-fache der eingesetzten elektrischen Arbeitsleistung wird in Wärmeenergie umgesetzt. Wärmepumpen mit niedrigerer Jahresarbeitszahl als 3 sind aus ökologischer und wirtschaftlicher Sicht abzulehnen. Beim Einsatz von elektrischem Strom verursachen Verluste zwischen Stromerzeugung und Steckdose einen hohen CO2-Faktor und höhere Kosten als z. B. Gas.

Für die Ermittlung der Jahresarbeitszahl sollte unbedingt das gesamte individuelle Heizsystem einschließlich Warmwasserbereitstellung berücksichtigt werden. Die Angaben des Geräteherstellers reichen für eine Beurteilung nicht aus.

Ist eine Wärmepumpe auch im Altbau sinnvoll?
Sofern der Altbau nicht energetisch modernisiert ist, also nicht nachträglich gedämmt wurde und keine neuen Fenster eingebaut wurden, wird sehr viel Heizenergie benötigt. Daher ist eine Wärmepumpe in diesem Fall nicht effektiv und wird keine Energiekosten einsparen. Außerdem arbeitet die Wärmepumpe am wirtschaftlichsten, wenn die Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Heizungswarmwasser gering ist, also bei sehr niedrigen Vorlauftemperaturen wie sie im Neubau möglich sind.