Zur Zeit steigen die Energiekosten immer weiter. Viele Menschen interessieren sich daher für den Einbau von Luft- und Erdwärmepumpen. Mit ihnen werden sie unabhängiger von der aktuellen Gas- und Ölkrise. Wird der benötigte Strom von einer vorhandenen Photovoltaikanlage geliefert, sind sie nahezu autark. Das Heizen wie auch der Strombedarf wird dann zukünftig aus erneuerbaren Energien gedeckt. Die Kosten für den Einbau einer Wärmepumpe amortisiert sich daher sehr schnell. Es fallen zukünftig keine teuren Öl- oder Gasrechnungen mehr an.
Inhaltsverzeichnis:
1. Was ist eine Wärmepumpe und wie funktioniert diese?
2. Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?
3. Vorteile und Nachteile der verschiedenen Bauarten
4. Besonderheiten und Anforderungen beim Nachrüsten im Altbau
5. Mit welchen Kosten ist beim Nachrüsten ungefähr zu rechnen?
6. Wie hoch ist der Stromverbrauch der Pumpen?
7. Ist eine eigene Photovoltaikanlage zum Betrieb der Wärmepumpe sinnvoll?
8. Ist eine Wärmepumpe mit Heizkörpern ohne Fußbodenheizung machbar und effektiv?
9. Wärmepumpe für den eigenen Pool?
1. Was ist eine Wärmepumpe und wie funktioniert diese?
Eine Wärmepumpe entzieht die Energie aus natürlichen Elementen. Luft, Wasser und das Erdreich werden genutzt, damit die Innenräume beheizt werden. Elektrische Energie wird in Wärmeenergie umgewandelt. Jede Wärmepumpe besteht im Wesentlichen aus vier verschiedenen Bauteilen:
- Verdampfer
- Verdichter
- Expansionsventil
- Kondensator
Diese bilden ein geschlossenes Arbeitssystem. Sie nehmen die Energie aus der Luft, dem Grundwasser oder dem Erdreich auf und wandeln sie in Wärme um.
Das in der Wärmepumpe enthaltene Kältemittel verändert immer wieder seinen Aggregatzustand. In flüssigem Zustand fließt es zum Verdampfer. Hier kommt es in Kontakt mit dem genutzten Element. Dieses wärmt es auf und versetzt es in einen gasförmigen Zustand. Die elektrische Energie wird im Verdichter benötigt. Er komprimiert das Gas. Durch diesen Vorgang wir eine hohe Wärme erzeugt.
Das Wasser, das für den Heizkreislauf benötigt wird, nimmt hier die Hitze auf. Durch die Aufnahme der Energie wird das Kältemittel wieder abgekühlt. Es beginnt an dieser Stelle, sich zu verflüssigen. Im Expansionsventil wird der Druck in der Flüssigkeit reduziert. Dies kühlt das Kältemittel zusätzlich ab. Anschließend gelangt das kalte Mittel wieder zum Verdampfer. Hier nimmt es erneut Energie aus dem genutzten Element auf und der Kreislauf beginnt von Neuem.
2. Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?
Es werden vier verschiedene Wärmepumpen unterschieden.
Erdwärmepumpe
Um die Geothermie zu nutzen, werden bis zu 100 Meter tiefe Rohre ins Erdreich gebracht. In ihnen zirkuliert ein Kühlmittel. Dieses wird durch die Erdwärme erhitzt. Mit ihm wird das Heizungswasser aufgeheizt. Die Alternative zur tiefen Bohrung sind Erdkollektoren. Sie werden flächig unter der Erdfläche verlegt. Dort nimmt das Kühlmittel die Wärme auf und leitet es mit der Wärmepumpe ins Haus weiter.
Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Durch eine Bohrung wird eine Verbindung zum Grundwasser hergestellt. Dieses ist ganzjährig zwischen 7 °C und 12 °C warm. Es wir mit einer Pumpe zur Erdoberfläche gefördert. Es werden zwei Zisternen benötigt. Der Saugbrunnen und der Schluckbrunnen bilden die bleibende Verbindung zum Grundwasser. Auf diese Weise kann die dort vorhandene Energie direkt genutzt werden. Die Wärme wird dann auf ein Kältemittel übertragen. Die Wärmepumpe sorgt dafür, dass die notwendige Heizenergie erreicht wird.
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Diese Art von Wärmepumpe saugt die Umgebungsluft an. Die Temperatur der Außenluft wird an das Kältemittel weitergeleitet. Der Wärmetauscher erzeugt dann die gewünschte Heizleistung. Die Temperaturschwankungen sorgen dafür, dass diese Art von Wärmepumpe Luft und Wasser unterschiedlich effektiv aufwärmen können.
Brauchwasserwärmepumpe
Diese Art der Wärmepumpe entzieht der Luft Energie. Diese wird dem Brauchwasser zugeführt. Es steht damit warmes Wasser zum Duschen, Baden oder Spülen bereit. Die Heizung kann mit dem Warmwasser nicht versorgt werden.
Luftwärmepumpe
Bei dieser Art wird durch die Wärmepumpe die Luft aufgeheizt. Die Umgebungsluft wird durch die Wärmepumpe angesaugt und erhitzt. Die warme Luft wird dann direkt in die Räume weitergeleitet. Eine Luftwärmepumpe kann im Sommer auch zum Kühlen der Zimmer genutzt werden. Dazu wird die Funktionsweise einfach umgekehrt.
3. Vorteile und Nachteile der verschiedenen Bauarten
Grundsätzlich bedeutet der Einbau einer Wärmepumpe für die Umwelt immer einen Vorteil. Das Verbrennen von fossilen Brennstoffen belastet diese schwer. Wird die notwendige Elektrizität ebenfalls aus erneuerbaren Energien gewonnen, kann eine Wärmepumpe klimaneutral betrieben werden.
Der Einbau einer Erdwärmepumpe ist mit einer tiefen Erdbohrung verbunden. Diese Bohrungen müssen immer genehmigt werden. Sie sind mit erheblichen Kosten verbunden. Der Vorteil von Erdwärmepumpen besteht darin, dass sie zu jeder Jahreszeit gleichmäßig hoch ist. Zum Einbau einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist ebenfalls eine Bohrung bis zum Grundwasser notwendig. Diese muss immer bei der entsprechenden Behörde beantragt werden. Die Tiefe der Bohrung ist weniger extrem als bei einer Erdwärmeheizung. Das Grundwasser hält eine stabile Temperatur und kann so ganzjährig effektiv betrieben werden.
Wird eine Luft-Wasser-Wärmepumpe eingebaut, entfallen die Kosten für intensive Erdbohrungen. Die Nachteile entstehen dadurch, dass sie in besonders kalten Winterzeiten weniger effektiv arbeitet. In diesen Wochen steigt der zusätzliche Stromverbrauch an. Viele Menschen empfinden die Optik und die Geräuschentwicklung als störend. Die Geräte stehen dauerhaft sichtbar im Außenbereich des Hauses. Das Ansaugen und Ablassen von Luft ist hörbar.
Eine Wärmepumpe, die ausschließlich mit Luft arbeitet, kann sehr schnell eingebaut werden. Wie eine Klimaanlage wird nur die Verbindung zur Außenluft benötigt. Die Kosten für Erdarbeiten und Umbaumaßnahmen des Heizungssystems entfallen. Die warme Luft strömt direkt in den Raum. Im Sommer kann das System auch zur Kühlung genutzt werden. Ein Nachteil besteht darin, dass kein warmes Wasser verfügbar ist.
4. Besonderheiten und Anforderungen beim Nachrüsten im Altbau
Wollen Eigentümer eine Wärmepumpe in einem Altbau installieren, müssen sie zuerst einige Überlegungen anstellen.
Heizenergiebedarf
Damit es sich lohnt, eine Wärmepumpe nachrüsten zu lassen, sollte das Haus einen möglichst geringen Heizenergiebedarf haben. Dazu muss das Gebäude zunächst gut isoliert sein. Er sollte niedriger sein als 100 kWh/(m²-Jahr).
Flächenheizung
Eine Fußbodenheizung ist die bekannteste Form dieser Heizungsart. Doch es können auch Wand- oder Deckenheizungen eingebaut werden. Die verschiedenen Arten von Flächenheizungen benötigen eine deutlich geringere Vorheiztemperatur, als das bei Heizkörpern der Fall ist. Daher ist das Erwärmen der Räume schon mit weniger Energie möglich.
Der Einbau einer Wärmepumpe im Altbau ist daher oft mit dem Nachrüsten neuer Heizmittel verbunden. Der nachträgliche Einbau einer Fußbodenheizung ist sehr kostenintensiv. Eine Wand- oder Deckenheizung lassen sich einfacher installieren. Die ursprünglichen Heizkörper können nur selten weiterhin genutzt werden.
Stromversorgung
Damit eine Wärmepumpe betrieben werden kann, wird immer Strom benötigt. Daher wird bei einer Wärmepumpe der Stromverbrauch gerne über eigene Sonnenkollektoren geliefert. Damit diese am Dach angebracht werden können, sollte es eine bestimmte Neigung und Ausrichtung haben. Die Dachform sollte eine ausreichend große Fläche bieten. Die Belastbarkeit des Daches wird bei Altbauten immer besonders intensiv geprüft.
5. Mit welchen Kosten ist beim Nachrüsten ungefähr zu rechnen?
Die Ausgaben setzen sich aus mehreren Beträgen zusammen. Die Wärmepumpe ohne Fußbodenheizung oder eine andere Flächenheizung zu kaufen, ist wenig lohnenswert. Hinzu kommen eventuell die Ausgaben für die Solarpanels. Mit ihnen werden die Stromkosten dauerhaft reduziert. Eine Erdwärmepumpe ist besonders kostenintensiv. Arbeitet sie mit Wärmekollektoren, fallen durch die Erschließung das Grundgerät und die Installation samt Zubehör zwischen 12.000 und 25.000 € an. Wird die Energie durch eine Erdsonde gewonnen, sind die Beträge noch höher. Hier können sich die Kosten auf 19.000 bis 33.000 € belaufen.
Die Anschaffungskosten einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe variieren sehr stark. Die notwendige Tiefe der Bohrung beeinflusst die Ausgaben erheblich. Insgesamt wird hier für die Erschließung je Brunnen, das Grundgerät, Zubehör und Installation zwischen 20.000 und 30.000 € kalkuliert. Die Luft-Wasser- und die Luft-Luft-Wärmepumpen sind die günstigeren Varianten. Sie liegen insgesamt beide zwischen 12.000 und 16.000 €. Für ihren Betrieb werden keine Erdbohrungen benötigt.
Werden zu der Wärmepumpe auch noch Sonnenkollektoren und Flächenheizungen angeschafft, müssen diese Kosten zusätzlich berechnet werden. Die Fläche der Solarpanels muss ausreichend groß sein, damit die notwendige Energiegewinnung ganzjährig gewährleistet ist. Der nachträgliche Einbau einer Flächenheizung kann mit einem hohen bauliche Aufwand verbunden sein. Diese Kosten können daher zusätzlich noch zu Buche schlagen.
6. Wie hoch ist der Stromverbrauch der Pumpen?
Bei der Kalkulation der jährlichen Stromkosten müssen die Arten der Energiegewinnung wieder getrennt betrachtet werden. Wird die Wärmepumpe über Erdkollektoren oder eine Erdsonde gespeist, belaufen sich die Stromkosten auf 500 – 1000 € im Jahr. Die Erdwärme ist ganzjährig stabil vorhanden. Es gibt daher kaum Schwankungen bei der Energiegewinnung.
Die Kosten für die Wasser-Wasser-Wärmepumpe liegen ebenfalls in diesem Bereich. Hier fallen etwa 400 – 1000 € jährlich an. Haben sich Kunden für eine Luft-Wasser Wärmepumpe entschieden, müssen sie Stromkosten von 600 – 1.500 € im Jahr erwarten. Bei der Luft-Luft-Wärmepumpe sind die Beträge noch höher. Hier liegen sie zwischen 800 und 2000 € im Jahr. Die Stromkosten mögen hoch erscheinen. Es wird aber zukünftig weder Heizöl noch Gas verbraucht werden. Daher ist der Energieverbrauch selbst dann günstig, wenn er auf herkömmliche Weise bezogen wird.
7. Ist eine eigene Photovoltaikanlage zum Betrieb der Wärmepumpe sinnvoll?
Grundsätzlich ist es lohnenswert, den von der Sonne erzeugten Strom selber zu verbrauchen. Die Einspeisung in das öffentliche Stromnetz wird zunehmend schlechter bezahlt. Wer Solarpanels auf dem Dach hat, kann die damit geschaffene Energie für die Wärmepumpen direkt nutzen. Dadurch ist der Betrieb der PV-Anlage besonders lohnenswert. Die Wärme der Umwelt wird durch die Sonnenenergie nutzbar gemacht. Es fallen in der Zukunft keine zusätzlichen Energiekosten mehr an. Das Haus wird damit zunehmend autark.
8. Ist eine Wärmepumpe mit Heizkörpern ohne Fußbodenheizung machbar und effektiv?
Viele Altbauten sind mit Gliederheizkörpern oder Plattenheizkörpern ausgestattet. Im Badezimmer werden zusätzlich gerne Röhrenheizkörper als Handtuchwärmer genutzt. Der Einbau einer Flächenheizung ist in einigen Fällen nicht möglich oder sehr teuer. Viele Wärmepumpen arbeiten mit einer geringen Vorlauftemperatur.
Zum Heizen mit herkömmlichen Heizkörpern wird aber eine hohe Temperatur des Wassers benötigt. Eine Hochtemperatur-Wärmepumpe sorgt hier für die notwendige Leistung. Sie besitzt zwei Kreisprozesse. Diese sind direkt miteinander verbunden. Der Verflüssiger des ersten Kreises wird dann zum Verdampfer des zweiten Prozesses. Beide Kreise benötigen elektrische Energie. Der Stromverbrauch ist daher höher als bei einer Niedrigtemperatur-Wärmepumpe.
Trotzdem lohnt sich der Umbau der Heizung auch bei Altbauten. Die Temperaturen in den Räumen kann weiterhin über die einzelnen Heizkörper geregelt werden. Vorhandene Fensterfalzlüfter sorgen dafür, dass die Feuchtigkeit aus den Räumen nach außen strömt. Das Heizen mit der Klimaanlage wäre ebenfalls in Altbauten möglich. Dies hat im Vergleich zu Wärmepumpe einige Nachteile. Die Luft der Innenräume kann damit aufgeheizt werden. Damit kann aber kein warmes Wasser produziert werden.
Für das Baden und Spülen müsste daher separat gesorgt werden. Damit die Wärmepumpe in einem Altbau effektiv arbeiten kann, sollten die Eigentümer eine gute Dämmung schaffen. Der hydraulische Abgleich bewirkt, dass sich die Wärme in den Zimmern gleichmäßig ausbreitet. Die Dimensionen der Heizkörper muss auf die Größe der Räume angepasst werden. Ist dies alles geschehen, kann auch ein Altbau mit der entsprechenden Wärmepumpe beheizt werden.
9. Wärmepumpe für den eigenen Pool?
Viele Menschen können das private Schwimmbecken nur an wirklich sonnigen Tagen nutzen. In den anderen Zeiten ist das Wasser zu kalt und das Baden deshalb nicht angenehm. Wird eine Wärmepumpe am Pool angeschlossen, kann dieser jederzeit genutzt werden. Die Luft sorgt selbst bei 5 °C noch für die notwendige Energie.
Die gewünschte Wassertemperatur wird von der Pool-Wärmepumpe selbstständig gehalten. Ein Sensor gibt an, wann die gewählte Temperatur erreicht ist. In dem Moment beendet die Wärmepumpe ihre Arbeit. Sinkt die Temperatur darunter, beginnt sie wieder zu wärmen. Eine Abdeckung sorgt dafür, dass die Wärme des Wassers nicht an die Umwelt verloren geht.
Damit wird weniger elektrische Energie für den Pool verbraucht. Zusätzliche Solarkollektoren können die Sonnenenergie in den benötigten Strom umwandeln. Auf diese Weise kann das Schwimmbecken fast das ganze Jahr über genutzt werden.
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