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Grundwissen für Hausbesitzer Wärmepumpen-Arten im Vergleich – das sind die Unterschiede
Die Wärmepumpe hat sich zur wichtigsten Alternative zur klassischen Öl- und Gasheizung entwickelt. Doch welches System eignet sich für wen? Ein Überblick über die verschiedenen Technologien sowie ihre Vor- und Nachteile.
Wärmepumpen bieten gegenüber traditionellen Öl- und Gasheizungen einige Vorteile, insbesondere im Hinblick auf Umweltfreundlichkeit, Effizienz und langfristige Kosten. Denn die klimafreundliche Heiztechnologie nutzt bis zu 75 Prozent Umweltwärme und wandelt sie in nutzbare Heizenergie um. Dadurch hat sie das Potenzial, zur zukunftssicheren Heizmethode zu werden.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Um die Funktionsweise von Wärmepumpen zu verstehen, hilft ein Blick auf die thermodynamischen Prinzipien. Wärmepumpen arbeiten nach dem sogenannten Carnot-Prozess, einem theoretischen Kreisprozess, der die maximale Effizienz einer Wärmekraftmaschine beschreibt.
Vereinfacht gesagt, arbeitet eine Wärmepumpe ähnlich wie ein Kühlschrank – nur andersherum: Anstatt Wärme aus dem Kühlschrank zu ziehen, holt sie die Wärme aus der Umwelt und bringt sie in Ihr Zuhause. Wärme gibt es überall – in der Luft, im Boden, im Grundwasser. Eine Wärmepumpe sammelt diese Wärme ein und macht sie nutzbar. Dabei verbraucht sie nur einen kleinen Teil an Strom, um die Wärme zu "transportieren".
Für Hausbesitzer stellt sich aber oft die Frage nach dem für sie optimalen System, denn die Unterschiede zwischen den verfügbaren Technologien sind je nach den Gegebenheiten vor Ort beträchtlich. Daher ist es zunächst wichtig, alle verschiedenen Arten von Wärmepumpen zu kennen, die nach ihrer Wärmequelle unterschieden werden, sowie die jeweiligen Vor- und Nachteile.
Luftwärmepumpe: der Allrounder
Die Luftwärmepumpe – auch Luft-Wasser-Wärmepumpe genannt – zählt zu den am häufigsten installierten Systemen in Deutschland. Sie entzieht der Außenluft Wärme und überträgt diese auf den Heizkreislauf des Hauses. Dabei stehen zwei grundlegende Bauarten zur Verfügung: Monoblock- und Split-Systeme.
Bei der Monoblock-Variante befindet sich die gesamte Technik in einem Gerät. Das vereinfacht die Installation, bedeutet aber auch, dass das komplette System – sofern es draußen aufgestellt ist – der Witterung ausgesetzt ist. Die häufiger verwendeten Split-Systeme verteilen die verschiedenen Komponenten auf ein Außen- und ein Innengerät. Diese Bauweise schützt wichtige Anlagenteile und ermöglicht eine flexiblere Installation. Außerdem gibt es im Vergleich zum Monoblock aufgrund der geringen Entfernung zum Haus keine Energieverluste.
Luft-Wasser-Wärmepumpen zeichnen sich durch moderate Anschaffungskosten und eine unkomplizierte Installation aus. Da keine Erdarbeiten erforderlich sind, lassen sie sich fast überall einsetzen. Allerdings zeigen sie bei sehr niedrigen Temperaturen eine reduzierte Effizienz. Das Außengerät kann Geräusche verursachen, was besonders in dicht bebauten Wohngebieten berücksichtigt werden sollte. In kalten Wintermonaten steigt zudem der Stromverbrauch deutlich an.
Erdwärmepumpe: die Effiziente
Erdwärmepumpen – auch Sole-Wasser-Wärmepumpen genannt – nutzen die im Erdreich gespeicherte Wärme. Die dort vorherrschende konstante Temperatur gewährleistet eine gleichbleibend hohe Effizienz der Wärmepumpe über das gesamte Jahr. Da alle technischen Komponenten im Haus untergebracht sind, entstehen keine störenden Außengeräusche. Die Systeme erreichen zudem eine überdurchschnittlich lange Lebensdauer von oft mehr als 20 bis 100 Jahren, da sie aus einem Material gefertigt sind, das nicht verrotten kann.
Erdwärmepumpen arbeiten mit Kollektoren (Variante 1) – das sind Schläuche mit einem Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel (Sole) –, die horizontal in etwa 1,5 Meter Tiefe verlegt werden. Für die Kollektoren wird eine große Grundstücksfläche benötigt, da sie in der Regel das Anderthalb- bis Zweifache der Heizfläche abdecken sollten. Bei einer Nachrüstung fallen durch die notwendigen Erdarbeiten hohe Installationskosten an. Beim Neubau eines Einfamilienhauses ist diese Lösung jedoch relativ günstig, da es oft ausreicht, die Baugrube zu erweitern, um den nötigen Platz für die Kollektoren zu schaffen.
Noch weiter verbreitet für die Nutzung von Erdwärme sind sogenannte Sonden (Variante 2). Dabei werden Kunststoffrohre, die mit Sole gefüllt sind, über senkrechte Bohrungen bis zu 100 Meter tief in den Boden geschoben – abhängig vom Heizwärmebedarf und den geologischen Voraussetzungen. Bei Tiefenbohrungen für Erdsonden sind behördliche Genehmigungen erforderlich. Einschränkungen bestehen in der Regel in der Nähe von Grundwasserschutzgebieten.
Grundwasserwärmepumpe: der Leistungsträger
Grundwasserwärmepumpen – auch Wasser-Wasser-Wärmepumpen genannt – nutzen das Grundwasser als Wärmequelle und erreichen damit die höchsten Effizienzwerte aller Wärmepumpensysteme. Das Grundwasser wird einem Förderbrunnen entnommen, durch die Wärmepumpe geleitet und anschließend über einen zweiten Brunnen, den Schluck- oder Sickerbrunnen, wieder dem Erdreich zugeführt.
JAZ oder COP – was ist wichtiger?
Die Jahresarbeitszahl (JAZ) gibt an, wie effizient eine Wärmepumpe unter Realbedingungen im Jahresdurchschnitt arbeitet. Sie beschreibt das Verhältnis zwischen der abgegebenen Wärmeleistung und der zugeführten elektrischen Energie. Eine JAZ von 4 bedeutet beispielsweise, dass die Wärmepumpe mit einer Kilowattstunde Strom vier Kilowattstunden Wärme erzeugt. Je höher die JAZ, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe, was zu niedrigeren Betriebskosten führt. Im Gegensatz dazu ist die Leistungszahl COP (Coefficient of Performance) eher eine Momentaufnahme, mit der die Qualität des Wärmepumpenprozesses unter Laborbedingungen bewertet wird.
Diese Systeme zeichnen sich durch ihre konstant hohe Leistung und die niedrigen Betriebskosten aus. Die Wassertemperatur liegt ganzjährig bei sieben bis zwölf Grad Celsius, was ideale Voraussetzungen für einen effizienten Betrieb und die höchsten Jahresarbeitszahlen schafft. Allerdings stellt diese Technologie hohe Anforderungen an die Wasserqualität und unterliegt strengen behördlichen Auflagen. Die Installation erfordert zwei Brunnen und ist damit kostenintensiv. Zudem kommt diese Lösung nur in Gebieten mit geeigneten Grundwasserverhältnissen infrage.
Luft-Luft-Wärmepumpe: die Ergänzungslösung
Luft-Luft-Wärmepumpen erwärmen die Raumluft direkt und ohne den Umweg über ein wassergeführtes Heizsystem. Sie eignen sich besonders als Ergänzung zu bestehenden Heizungen oder in gut gedämmten Neubauten. Diese Systeme lassen sich mit verhältnismäßig geringem Aufwand installieren. Zudem können viele Geräte im Sommer sogar zur Kühlung genutzt werden.
Ein wesentlicher Nachteil besteht darin, dass diese Systeme keine Warmwasserbereitung ermöglichen. Auch die Heizleistung fällt im Vergleich zu wassergeführten Systemen geringer aus. Außerdem kann der entstehende Luftzug von manchen Menschen als unangenehm empfunden werden. Dennoch stellen sie für bestimmte Anwendungsfälle, etwa in Bürogebäuden oder als Zusatzheizung, eine interessante Option dar.
Eisspeicher-Wärmepumpe: die Innovative
Die Eisspeicher-Technologie nutzt ein spezielles physikalisches Prinzip: die Kristallisationsenergie von Wasser beim Übergang zu Eis. Ein im Erdreich vergrabener Wassertank dient als Wärmequelle. Beim Gefrieren des Wassers wird Energie freigesetzt, die von der Wärmepumpe zum Heizen genutzt werden kann.
Eisspeicher-Wärmepumpen sind besonders effizient in der Übergangszeit (Frühling/Herbst), wenn die Temperaturen moderat sind. In Kombination mit einer guten Dämmung kann der Eisspeicher den Großteil des Wärmebedarfs decken. Diese innovative Lösung verbindet hohe Effizienz mit vergleichsweise geringem Platzbedarf.
Die Kombination mit Solarthermie ermöglicht zusätzliche Effizienzgewinne, da Sonnenenergie zur Regeneration des Eisspeichers genutzt werden kann. Die noch relativ junge Technologie stellt allerdings hohe Anforderungen an Planung und Installation. Die Investitionskosten liegen über denen einer klassischen Luft-Wasser-Wärmepumpe, aber unter denen einer Erdsondenanlage.
Fazit: die richtige Wahl treffen
Die Entscheidung für ein bestimmtes Wärmepumpensystem hängt von zahlreichen Faktoren ab. Die Grundstücksgröße und -beschaffenheit spielt ebenso eine Rolle wie das verfügbare Budget und der Energiebedarf des Gebäudes. Auch rechtliche Rahmenbedingungen und Lärmschutzanforderungen müssen berücksichtigt werden. Folgende Fragen sollten sich Hausbesitzer stellen, um herauszufinden, welche Art von Wärmepumpe für sie am besten geeignet ist:
- Wie hoch ist mein Wärmebedarf?
- Welche Wärmequelle ist auf meinem Grundstück am besten verfügbar (Luft, Wasser, Erdreich)?
- Ist mein Grundstück groß genug für die Installation von Erdkollektoren oder Erdwärmesonden?
- Wie hoch darf der Installationsaufwand sein?
- Wie wichtig ist mir die Effizienz der Wärmepumpe?
- Welches Budget steht mir zur Verfügung?
- Welche Vorlauftemperatur benötigt mein Heizsystem, und ist es kompatibel mit der geplanten Wärmepumpe?
- Wie empfindlich ist mein Wohngebiet gegenüber Geräuschentwicklungen von Luftwärmepumpen?
- Möchte ich eine Wärmepumpe, die ganzjährig heizen und auch kühlen kann?
Ein paar Beispiele: Eine Luftwärmepumpe bietet sich an, wenn eine schnelle und unkomplizierte Installation gewünscht ist. Steht ein großes Grundstück zur Verfügung und sind höhere Investitionen möglich, erreicht eine Erdwärmepumpe bessere Effizienzwerte. Die Grundwasserwärmepumpe kommt nur bei geeigneten Wasserverhältnissen infrage, bietet dann aber höchste Effizienz.
In jedem Fall sollte der Installation eine professionelle Planung und Beratung durch qualifizierte Fachleute vorausgehen. Diese analysieren die individuellen Gegebenheiten und können helfen, das optimale System für Sie zu finden. Dabei werden auch Aspekte wie die künftige Preisentwicklung von Energieträgern und mögliche Förderungen berücksichtigt.
- waermepumpe.de
- ratgeber-verbraucherzentrale.de: "Ratgeber Wärmepumpe" (kostenpflichtig)
