Wärmepumpensysteme
Ein Wärmepumpensystem kann eingesetzt werden, um die Energiekosten zu senken. Dabei erfolgt die Wärmeerzeugung auf besonders umweltfreundliche Art und Weise. In diesem Artikel werden wir insbesondere auf die Wirtschaftlichkeit eines solchen Systems eingehen und aufzeigen, wo der Einsatz einer Wärmepumpe Sinn macht. Zudem gehen wir auf den Aufbau und die Funktionsweise eines Wärmepumpensystems ein. Weiterhin stellen wir die verschiedenen Wärmequellen sowie die Vor- und Nachteile von Wärmepumpen vor.
Das Wichtigste in Kürze
- Zu einem Wärmepumpensystem gehören eine Wärmepumpe mit Regelung, eine Wärmequelle sowie Trinkwarmwasserspeicher und Pufferspeicher.
- In der Regel fallen hohe Anschaffungs- bzw. Erschließungskosten an, dafür sind die laufenden Kosten niedriger als bei fossilen Brennstoffen.
- Der Einsatz einer Wärmepumpe lohnt sich meist nur in Neubauten oder sanierten Immobilien, da diese über eine gute Dämmung verfügen.
- Viele Wärmepumpen können sowohl zur Heizung im Winter als auch zur Kühlung im Sommer verwendet werden.
- Bei der Auswahl einer passenden Wärmepumpe sollten Verbraucher:innen unter anderem auf die Lebensdauer und die Effizienz der Pumpe achten.
Beschreibung und Nutzen
Bei einem Wärmepumpensystem handelt es sich in der Regel um eine Wärmepumpe, die über eine Regelung verfügt und eine Wärmequellen-Erschließung. Zusätzlich dazu gehören ein Warmwasserspeicher sowie ein Pufferspeicher, der zur Überbrückung von Sperrzeiten dient, zum System. Das Wärmepumpensystem wird von Nutzer:innen im Normalfall in Kombination mit einer Flächenheizung verwendet, da das System in einem solchen Fall optimale Ergebnisse erzielen kann. Hierbei kann es sich zum Beispiel um eine Fußbodenheizung handeln.
Wirtschaftlichkeit
Damit sich die Anschaffung eines Wärmepumpensystems lohnt, müssen sowohl die Kosten als auch die entstehenden Ersparnisse gegeneinander abgewogen werden. Daher werden wir in den nächsten Abschnitten genauer auf diese Faktoren eingehen.
Kosten
Die bei der Anschaffung entstehenden Kosten können sich je nach Art von Wärmepumpe stark voneinander unterscheiden. Dies liegt unter anderem daran, dass die Erschließungskosten zum Teil sehr hoch ausfallen, zum Beispiel wenn Bohrarbeiten für den Einsatz von Erdsonden erforderlich sind.
Auch eine Brunnenanlage für den Einsatz von Wasser-Wasser-Wärmepumpen kann teuer werden. Am günstigsten ist die Luft-Wasser-Wärmepumpe, bei der Bauherr:innen mit Kosten in Höhe von 15.000 bis 22.000 Euro rechnen müssen. Dafür fallen allerdings auch die Betriebskosten pro Jahr mit 3.000 Euro im Altbau und 900 Euro im Neubau am höchsten aus.
Sollen Erdkollektoren verwendet werden, dann liegen die Anschaffungskosten bei 16.000 bis 30.000 Euro. Der Einsatz von Erdsonden ist deutlich teurer, hier müssen Bauherr:innen mit Kosten in Höhe von 25.000 bis 38.000 Euro rechnen. Am teuersten sind Wasser-Wasser-Wärmepumpen. Hier belaufen sich die Anschaffungskosten auf 28.000 bis 45.000 Euro. Die Betriebskosten sind bei diesen Pumpenarten gleich, im Altbau müssen Nutzer:innen mit 2.760 Euro pro Jahr an Betriebskosten rechnen, im Neubau mit 828 Euro.
Ersparnis
Trotz zum Teil sehr hoher Erschließungskosten kann sich die Nutzung eines Wärmepumpensystems langfristig auszahlen. Das liegt daran, dass im Vergleich zu der Wärmeerzeugung über fossile Brennstoffe deutlich niedrigere Betriebskosten anfallen. Denn abhängig vom Stromtarif und dem Wirkungsgrad der jeweiligen Wärmepumpe belaufen sich die jährlichen Kosten auf gerade einmal 800 bis 3.000 Euro. Insbesondere wenn man die aktuell sehr stark angestiegenen Kosten für Energie berücksichtigt, ist dies vergleichsweise wenig.
Dementsprechend können die Nutzer:innen von Wärmepumpensystemen einiges an Geld sparen. Das liegt auch daran, dass die Wartungskosten niedriger ausfallen. Denn da bei dieser Art von Wärmeproduktion kein Verbrennungsvorgang stattfindet, muss auch der Schornsteinfeger nicht mehr kommen.
Die Ersparnisse fallen noch größer aus, wenn eine eigene Photovoltaikanlage verwendet wird, um den Strom zu erzeugen.
Finanzierung
Da ein Wärmepumpensystem bei der Anschaffung hohe Kosten verursacht, können viele Hauseigentümer:innen die Kosten nicht selbst tragen. Es bestehen gewisse Förderungen, zum Beispiel seitens der BAFA, welche die Eigentümer:innen bei den hohen Investitionskosten unterstützen können. Dies reicht aber nicht immer aus. Dementsprechend muss in vielen Fällen ein Kredit aufgenommen werden. Um besonders gute Konditionen ausfindig zu machen, kann unser Kredit Vergleich genutzt werden. In diesem stellen wir dir verschiedene Angebote zur Verfügung, die wir für besonders attraktiv halten.
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Je nachdem, welches Wärmepumpensystem genutzt wird, machen andere Einsatzgebiete Sinn. Kommt eine Luft/Wasser-Wärmepumpe zum Einsatz, bei welcher der Monoblock innen aufgestellt ist, dann eignet sich diese eher für den Neubau und zwar für Objekte, die über einen ausreichend großen Heizungsraum ohne Umschwung verfügen. Ist der Monoblock allerdings außen aufgestellt, dann eignet sich die Luft/Wasser-Wärmepumpe auch für Gebäude mit kleinerem Heizungsraum und Umschwung.
Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe macht hauptsächlich bei Objekten Sinn, die über viel Umschwung verfügen und nicht in einem Wasserschutzgebiet liegen. Eine Sole/Wasser-Wärmepumpe kann für Gebäude genutzt werden, die über eine kleine Grundstücksfläche verfügen. Die Verwendung einer Luft/Wasser-Wärmepumpe mit einer Split-Bauweise ist für alle Gebäude geeignet, die etwas Umschwung haben.
Aufbau einer Wärmepumpe
Grundsätzlich besteht ein Wärmepumpensystem aus 3 Teilen. Die sogenannte Wärmequellenanlage entzieht ihrer Umgebung die erforderliche Energie, während die Wärmepumpe dafür sorgt, dass die so gewonnene Wärme genutzt werden kann. Der letzte Teil besteht aus dem Wärmeverteil- und Speichersystem, welches für die Verteilung sowie der Zwischenspeicherung der Wärmeenergie zuständig ist.
Arten
Es gibt verschiedene Arten von Wärmepumpen, welche wir dir im Rahmen der nächsten Abschnitte genauer vorstellen möchten.
Die Kompressions-Wärmepumpe
Bei der sogenannten Kompressions-Wärmepumpe handelt es sich um eine Wärmepumpe, bei der die Kompression des Kältemittels innerhalb eines mechanischen Verdichters stattfindet. Dabei besteht diese Art von Wärmepumpe aus einem Verdichter, einem Verdampfer, einer Drossel und einem Kondensator. Durch Einsatz dieser 4 Bauteile entsteht ein geschlossener Kreisprozess. Im ersten Schritt erfolgt die Wärmeaufnahme vom flüssigen Kältemittel im Verdampfer, welches anschließend verdampft. Die hierfür erforderliche Wärme wird bei einer Kompressions-Wärmepumpe einer Wärmequelle, wie zum Beispiel dem Erdreich, entzogen.
Innerhalb des Verdichters wird das nun dampfförmige Kältemittel komprimiert. Hierdurch steigen sowohl Temperatur als auch Druck des Kältemittels. Die Wärmeenergie wird über den Kondensator an das Wärmeträgermedium übertragen. Dieses Medium erhitzt dann den Bereich, welcher Wärme benötigt, wie zum Beispiel das Wasser. Die Kondensation sorgt dafür, dass das Kältemittel wieder einen flüssigen Zustand annimmt. Der letzte Schritt dieses Kreislaufs besteht darin, dass sich das Kältemittel durch die Drossel entspannt, bevor die erneute Zuführung zum Verdampfer eingeleitet wird. Im Anschluss daran kann sich der Kreislauf wiederholen.
Die Absorptions-Wärmepumpe
Die Absorptions-Wärmepumpe stellt eine Wärmepumpenart dar, die über keine elektrische Verdichtung verfügt. Der Prozess dieser Wärmepumpe setzt sich aus 4 Schritten zusammen. Zuerst einmal kommt das noch flüssige Kältemittel in einen Verdampfer. Dort erwärmt es sich durch die Energie der angeschlossenen Wärmequelle. Hierdurch ändert sich der Aggregatzustand und das Kältemittel verdampft.
Der nächste Schritt besteht darin, dass das Kältemittel im Dampfzustand in den Absorber strömt und dort das Sorptionsmittel aufnimmt. Im Anschluss daran gelangt die Flüssigkeit über die Pumpe an einen Wärmeübertrager. Dort erfolgt die Erhitzung über einen Gasbrenner, sodass sich die Flüssigkeit und das Kältemittel trennen. Nun strömt das Kältemittel zum Verflüssiger, wobei die im Laufe dieses Prozesses aufgenommene Wärme an das Heizsystem abgegeben wird. Das Medium kühlt ab und verflüssigt sich wieder. Über ein spezielles Ventil wird es wieder in den Ausgangszustand gebracht, sodass der Prozess wieder neu starten kann.
Wärmequellen
Es bestehen verschiedene Wärmequellen, die genutzt werden können, um das Wärmepumpensystem mit Wärme zu versorgen. In den folgenden Abschnitten werden wir dir die einzelnen Quellen im Detail vorstellen.
Erdreich
Nutzer:innen eines Wärmepumpensystems können das Erdreich als Wärmequelle verwenden, indem eine sogenannte Erdwärmepumpe zum Einsatz kommt. Diese wird zum Teil auch als Sole/Wasser-Wärmepumpe bezeichnet. Bei dieser Art von Wärmequelle werden Erdkollektoren in einer Tiefe von 1,2 bis 1,5 Meter eingesetzt. In die Rohre des Erdkollektors wird ein Solegemisch gefüllt. Dieses sorgt dafür, dass die aufgenommene Wärme zur Wärmepumpe transportiert wird. Voraussetzung dafür, dass die Erdkollektoren verlegt werden können, ist eine unversiegelte Grundstücksfläche, die eine gewisse Größe aufweist.
Ist dies jedoch nicht der Fall, dann können Bauherr:innen auf sogenannte Erdsonden setzen. Diese werden im Rahmen einer Bohrung bis zu 100 Meter tief in den Boden eingesetzt. Hierbei handelt es sich um eine Alternative, die einiges an Aufwand erfordert und deutlich teurer ist. Sie bietet allerdings auch einen großen Vorteil und zwar, dass die Temperatur in der Tiefe das ganze Jahr über konstant ist. Dementsprechend kann die Wärmepumpe quasi das gesamte Jahr lang effizient eingesetzt werden. In diesem Fall transportiert ein Wärmeträgermedium die Erdwärme zur Wärmepumpe.
Grund- und Oberflächenwasser
Für den Fall, dass es Grund- oder Oberflächenwasser vor Ort gibt, kann es zur Gewinnung von Wärme verwendet werden. In diesem Fall kommt eine Grundwasserwärmepumpe zum Einsatz. Ein Saugbrunnen sorgt dafür, dass das Grundwasser zu einem Wärmeübertrager transportiert wird. An dieser Stelle bezieht die Wärmepumpe ihre Energie. Der Schluckbrunnen wiederum lässt das Grundwasser wieder zurückfließen. Dadurch, dass das Grundwasser fast das ganze Jahr über gleichbleibende Temperaturen aufweist, ist ein sehr effizienter Betrieb möglich.
Die Grundwasserwärmepumpe wird auch Wasser-Wasser-Wärmepumpe genannt.
Außenluft
Auch die Außenluft kann von den Nutzer:innen eines Wärmepumpensystems als Wärmequelle verwendet werden. Hierbei wird über eine Luftwärmepumpe und deren Gebläse Außenluft angesaugt. Dieser angesaugten Luft wird über einen Wärmeübertrager die Energie entzogen. Diese Energie wird über die Wärmepumpe nutzbar gemacht, sodass sie für das Haus verwendet werden kann. Die Aufstellung ist sowohl im Keller als auch außerhalb des Hauses möglich. Es gibt sogenannte Split-Varianten, bei denen die Wärme über die Außeneinheit aufgenommen wird. Die Abgabe der Wärme erfolgt dann an das Heizungswasser in der inneren Einheit, welche sich im Keller befindet.
Funktionsweise und Installation
Eine Wärmepumpe funktioniert nach dem Gesetz der Entropie. Dabei besagt dieses Gesetz, dass 2 verschiedene Objekte, die eine unterschiedlich hohe Temperatur aufweisen, so lange thermische Energie austauschen, bis beide Objekte über die gleiche Temperatur verfügen. Je nach Art der Wärmepumpe wird Energie entweder aus dem Grundwasser, dem Erdreich oder der Luft bezogen. Diese Energie wird im Anschluss über ein Wärmeverteilsystem in die jeweiligen Räume geleitet, welche entsprechend erwärmt werden.
Für die Installation einer Wärmepumpe sind vor allem solche Gebäude geeignet, die über ein flächiges Wärmeverteilsystem verfügen. Hierzu zählen neben Wandheizungen auch Fußbodenheizungen. Zusätzlich dazu sollte das Objekt eine gute Dämmung aufweisen. Dementsprechend sollte eine Wärmepumpe dann nicht installiert werden, wenn entweder gar keine oder nur eine sehr schlechte Dämmung vorhanden ist.
Während eine Wärmepumpe im Neubau immer ohne Bedenken eingebaut werden kann, hängt die Nutzbarkeit im Altbau von dem Wärmeverteilsystem sowie der Dämmung ab.
Wärmepumpe und Heizung
Bei einer Wärmepumpe handelt es sich praktisch um eine Heizung, bei der die thermische Energie der Umwelt genutzt wird, um eine Immobilie zu erwärmen. Im Gegensatz zu den klassischen Gas- und Ölheizungen wird hierbei allerdings keine Verbrennung durchgeführt. Der Prozess in der Wärmepumpe sorgt dafür, dass die Umweltwärme über das Heizungssystem in den Raum abgegeben werden kann.
Bedienkomfort
Ein hoher Bedienkomfort kann dadurch gewährleistet werden, dass ein sogenannter Wärmepumpen-Regler zum Einsatz kommt. Nutzer:innen können den Wärmepumpen-Regler sehr leicht handhaben. Dabei kann der Regler für die Steuerung von einem oder von mehreren Heizkreisen für die Wärmeversorgung genutzt werden. Sowohl Heiztemperaturen als auch Warmwassertemperaturen lassen sich je nach Bedarf anpassen.
Neben der Abgabe von Wärme kann das System auch für die Kühlung im Sommer verwendet werden. Bei modernen Wärmepumpen-Reglern besteht eine Internetschnittstelle, die integriert ist, sodass die Wärmepumpen-Heizung von unterwegs aus gesteuert werden kann. Hierfür müssen Nutzer:innen lediglich die Hersteller-App auf ihr Smartphone herunterladen.
Vor- und Nachteile eines Wärmepumpensystems
Ein großer Vorteil eines Wärmepumpensystems besteht darin, dass die Betriebskosten niedrig ausfallen. So entstehen den Nutzer:innen eines solchen Systems deutlich niedrigere Kosten als dies bei den Nutzer:innen von fossilen Brennstoffen der Fall ist. Dafür fallen allerdings die Anschaffungs- bzw. Erschließungskosten sehr hoch aus. Das bedeutet, dass Verbraucher:innen erst einmal tiefer in die Tasche greifen müssen, um langfristig Geld sparen zu können. Ein weiterer Nachteil ist, dass meist eine gute Dämmung erforderlich ist, damit das Wärmepumpensystem aus wirtschaftlicher Betrachtung Sinn macht.
In der Regel lohnt sich der Einsatz einer Wärmepumpe meist nur für Eigentümer:innen, die über einen Neubau oder einen umfassend sanierten Altbau verfügen. Ein weiterer Vorteil dieser Art der Wärmegewinnung besteht darin, dass sie sehr umweltfreundlich ist, weil keine fossilen Brennstoffe verwendet werden. Deshalb werden Wärmepumpen zum Teil vom Staat gefördert.
Verbraucher:innen, die mit dem Gedanken spielen, ein Wärmepumpensystem zu nutzen, sollten sich daher im Vorfeld über die möglichen Förderungen informieren. Positiv ist ebenfalls, dass die Wärmepumpe in der Regel sowohl zur Heizung als auch zur Kühlung genutzt werden kann, sodass ein Einsatz auch im Sommer möglich ist. Da sich der Energieverbrauch eines Objektes durch Einbau eines Wärmepumpensystems reduziert, hat dies positive Auswirkungen auf den Energieausweis.
- Geringe Betriebskosten
- Umweltfreundlichkeit
- Staatliche Förderungen möglich
- Sowohl zum heizen als auch zum kühlen geeignet
- Hohe Anschaffungskosten
- Gute Dämmung erforderlich
Kriterien für die Auswahl einer guten Wärmepumpe
Wenn Hauseigentümer:innen eine gute Wärmepumpe finden möchten, dann gilt es bestimmte Kriterien zu berücksichtigen. Dabei solltest du dir im ersten Schritt Gedanken darüber machen, an welchem Ort du diese aufstellen möchtest. Denn je nach Ort macht eine andere Art von Wärmepumpe Sinn. Eine Grundwasserwärmepumpe zum Beispiel stellt sehr hohe Anforderungen an den Ort der Aufstellung. In diesem Fall muss genügend Grundwasser vorhanden sein. Dieses darf sich zudem nicht zu tief in der Erde befinden. Ansonsten macht das Bohren der Brunnen keinen Sinn. Verfügt der Ort also über kein Grundwasser, dann sollte diese Wärmepumpe nicht ausgewählt werden.
Zusätzlich dazu sollten Eigentümer:innen den Planungsaufwand berücksichtigen. So müssen für manche Wärmepumpen Genehmigungen von den zuständigen Behörden eingeholt werden. Wer sich den Aufwand sparen möchte, der kann auf eine Luftwärmepumpe setzen. Denn für den Einbau dieser müssen keine Genehmigungen eingeholt werden.
Zusätzlich dazu ist Luft überall in ausreichender Menge vorhanden, sodass auch hierdurch ein viel geringerer Planungsaufwand entsteht. Weiterhin sollten potenzielle Nutzer:innen einer bestimmten Wärmepumpe darauf achten, dass bei der Installation keine zu hohen Kosten entstehen und dass diese über eine gute Effizienz verfügt. Auch die Lebensdauer sowie der Wartungsaufwand stellen wichtige Kriterien dar.
Fazit
Der Einbau eines Wärmepumpensystems ist zwar mit hohen Kosten verbunden, allerdings können diese durch staatliche Förderungen verringert werden. Die Aufnahme eines Kredits kann dafür sorgen, dass die Anschaffungskosten trotzdem gestemmt werden können. Sehr vorteilhaft eines solchen Systems sind die deutlich niedrigeren laufenden Kosten als bei herkömmlichen Heizsystemen, bei denen noch fossile Brennstoffe verwendet werden. Zusätzlich dazu ist der Einsatz einer Wärmepumpe viel umweltfreundlicher.
FAQ: Fragen und Antworten zu Wärmepumpensysteme
Was für Wärmepumpensysteme gibt es?
Nutzer:innen eines Wärmepumpensystems können die Wärme aus unterschiedlichen Quellen generieren. Hierbei stehen Grundwasser, Boden und Luft zur Verfügung.
Ist eine Wärmepumpe ohne Fußbodenheizung möglich?
Ja, grundsätzlich kann eine Wärmepumpe auch dann zum Einsatz kommen, wenn es keine Fußbodenheizung gibt. Es gilt allerdings zu berücksichtigen, dass sich nicht alle Heizkörper gut für eine Wärmepumpe eignen.
Was sind die Nachteile einer Wärmepumpe?
Ein großer Nachteil der Wärmepumpe besteht in den hohen Erschließungskosten. Zusätzlich dazu ist meist eine gute Dämmung erforderlich, damit sich der Einbau lohnt. Der Einsatz im Altbau rentiert sich somit in der Regel nicht.
Welche Wärmepumpenheizung ist die beste?
Die verschiedenen Wärmepumpensysteme haben ihre jeweiligen Vor- und Nachteile, sodass diese Frage nicht pauschal beantwortet werden kann. Die höchste Effizienz weist die Grundwasser-Wärmepumpe auf, allerdings sind die Anschaffungskosten sehr hoch.
Wann macht eine Wärmepumpe keinen Sinn?
Eine Wärmepumpe macht dann keinen Sinn, wenn ein Gebäude sehr schlecht oder gar nicht gedämmt ist.
Was ist besser: eine Wärmepumpe innen oder außen?
Grundsätzlich gilt, dass es hinsichtlich der Effizienz keinen großen Unterschied macht, ob die Wärmepumpe innen oder außen zum Einsatz kommt. Bei Wärmepumpen, die innen aufgestellt werden, fallen meist etwas geringere Anschaffungskosten an.
Kann eine Wärmepumpe im Altbau eingesetzt werden?
Ja, eine Wärmepumpe kann im Altbau eingesetzt werden. Dies ist allerdings meist nur dann wirtschaftlich, wenn der Altbau saniert wurde und nun gut gedämmt ist.
