Die Wärmepumpenanlage – Informationen zu den Arten, der Funktionsweise und den Kosten einer Wärmepumpe

Bei einer Wärmepumpe oder Wärmepumpenanlage handelt es sich um ein Gerät, welches geringe Temperaturen aus der Natur – wie unter anderem aus Wasser, Erde oder Luft – verwendet und mit der Hilfe von Pumpen erhöhen kann, so dass auf diese Weise Häuser mit warmem Wasser oder Heizwärme versorgt werden können. Im Grunde hat dies nur einen Hauptzweck: Das Einsparen von teuren Heizkosten. Natürlich bieten Wärmepumpenanlagen aber auch ökologische Vorteile.

Wie eine solche Wärmepumpe funktioniert, welche Arten es gibt, mit welchen Kosten Sie beim Einbau rechnen können und ob das Ganze dann auch noch wirtschaftlich ist – all das erfahren Sie hier. Außerdem geben wir Ihnen Tipps, wie Sie Ihre zukünftige Wärmepumpenanlage am besten planen sollten und von welchen Förderungen Sie profitieren können.

Reichen Ihnen diese Informationen nicht aus, finden Sie in weiterführenden Artikeln detaillierte Informationen zu den Unterthemen.

Wie funktioniert eine Wärmepumpenanlage?

Noch bis vor einigen Jahren galten Wärmepumpen als Innovation, heute werden rund 25% aller Neubauten in Deutschland schon von Anfang an mit einer modernen Wärmepumpenanlage ausgerüstet. Der größte Vorteil gegenüber einer konventionellen Gas- oder Ölheizung ist dabei, dass eine Wärmepumpenanlage keinen Brennstoff benötigt, um Heizwärme erzeugen zu können. Sie entnehmen die Wärme einfach aus der Umgebung, sei es aus dem Wasser (Oberflächen- oder Grundwasser), aus der Umgebungsluft oder auch aus der Erde.

Das grundsätzliche Prinzip einer Wärmepumpenanlage kann entweder die Kompression, bei der mit der Hilfe von Druck Wärme erzeugt wird, oder auch die Adsorption sein – hier ist das Kältemittel mit einem besonderen Stoff verbunden, was zur Entstehung von Wärme führt. Die dritte Variante ist die Absorption, bei der das Kältemittel von einem speziellen Lösungsmittel adaptiert wird, was zur Entstehung von Wärme führt.

Besonders effizient arbeitet die Wärmepumpenanlage, wenn sie in Verbindung zu einer Niedrigtemperaturheizung eingesetzt wird – wie beispielsweise bei einer Fußbodenheizung. Darüber hinaus kann eine Wärmepumpe in den Sommermonaten sogar zur Kühlung im Haus zum Einsatz kommen.

Das Funktionsprinzip

Am häufigsten kommen derzeit in Deutschland Kompressionswärmepumpen vor – insbesondere Luft-Wasser-Wärmepumpen sind inzwischen weit verbreitet. Dabei ist das Prinzip der Wärmepumpenanlage stets ein sogenannter thermodynamischer Kreisprozess, der in verschiedene Stufen unterteilt ist. Der erste Schritt ist das Aufnehmen der Umgebungswärme vom Kältemittel. Dieses muss so gewählt sein, dass schon geringe Temperaturen zum Verdampfen genügen. Verwendet werden beispielsweise eine Mischung aus einem Wassergemisch, Sole und Frostschutzmittel.

Beim zweiten Schritt verdichtet sich das Kältemittel – welches jetzt bereits Dampfform angenommen hat – mit der Hilfe einer Pumpe. Nur so kann die Temperatur steigen und Wärme erzeugt werden. Danach ist das Gas so erwärmt, dass die Temperatur an das Heizsystem weitergeleitet werden kann. Anschließend lässt sich die nun vorhandene Wärme entweder zur Erwärmung des Brauchwassers oder zum Aufheizen der Räume einsetzen.

Experten empfehlen hier besonders eine Kombination aus Fußbodenheizung und Wärmepumpenanlage, da es bei dieser Kombination lediglich nötig ist, die Temperatur um ein geringes Niveau anzuheben. Wenn das Kältemittel erst einmal durch den Kondensator gelaufen ist, hat es erneut flüssigen Zustand. Dann ist es nur noch erforderlich, es auf dasselbe Druckniveau vom ursprünglichen Zustand zu bringen, wofür sogenannte Expansionsventile zum Einsatz kommen.

Worauf muss beim Einbau von Wärmepumpenanlagen geachtet werden?

Grundsätzlich nimmt eine Wärmepumpenanlage nicht mehr Platz weg als eine normale Heizung – dies betrifft jedoch nur den Teil, der im Haus – zumeist im Keller – eingebaut wird. Handelt es sich z.B. um eine Luftwärmepumpe, so muss darüber hinaus ein Modul installiert werden – der Kondensator – welches sich bei den meisten Wärmepumpenanlagen im Außenbereich auf dem Grundstücks befindet. Eine Luftwärmepumpe ist nur dann zu empfehlen, wenn es sich um ein Gebäude mit einer kombinierten Wohnraumlüftung handelt, wie es zum Beispiel bei einem Passivhaus der Fall ist. Erforderlich wäre zudem in diesem Fall der Einbau von Luftverteilersystemen und -kanälen, auch Luftbefeuchter können bei Luft-Wärmeheizungen sinnvoll sein.

Entscheidet man sich dagegen für die Installation einer Erdwärme- oder Grundwasserpumpe, müssen hierfür unter der Erde Rohre verlegt werden. Hier spricht man von Erdwärmesonden bzw. Erdkollektoren. Diese sind zwar nach der Verlegung nicht mehr von außen sichtbar, dennoch muss für die Installation genügend Freifläche vorhanden sein, um die Erde abzutragen. Weiterhin ist es unumgänglich, bei einer Erdsonde – die stets senkrecht in den Boden eingebaut wird – Bohrungen durchzuführen. Eine andere Möglichkeit ist, sich stattdessen – oder ergänzend dazu – für einen Energiezaun zu entscheiden. Er macht Bohrungen oder andere mit hohem Aufwand verbundene Arbeiten im Erdreich überflüssig und spart noch zudem Platz. Gleichzeitig kann er eine praktische visuelle Abgrenzung zum benachbarten Grundstück darstellen.

Möchte man als Wärmequelle das Grundwasser nutzen, so ist es erforderlich, zwei Brunnen einzubauen – dabei spricht man vom Förderbrunnen und vom Speicherbrunnen. Während der Förderbrunnen dafür sorgt, das Grundwasser in die Wärmepumpenanlage zu übertragen, erhält der Speicherbrunnen es nach seiner Erwärmung und gibt es danach erneut an das Erdreich ab.

Ganz egal, für welche Art der Wärmepumpenanlage man sich letzten Endes auch entscheidet: Für jede Variante ist es wichtig, dafür passende Heizkörper zu installieren. Besonders zu empfehlen sind hier Flächenheizungen, wie z.B. die Wandheizung oder die bereits oben erwähnte Fußbodenheizung. Grundsätzlich ist es hier von Vorteil, sich für eine Heizung mit einer geringen Vorlauftemperatur zu entscheiden. Auch gibt es speziell für Wärmepumpenheizungen geeignete Heizkörper, die mit Ventilatoren ausgestattet sind.

Worauf sollte sonst noch bei der Planung einer Wärmepumpe geachtet werden?

Welche Vorteile bietet die Installation einer Wärmepumpenanlage?

Es gibt viele Gründe, sich für eine Wärmepumpenanlage zu entscheiden. Grundsätzlich steht natürlich der Einspareffekt ganz klar im Fokus für die meisten Menschen: Es gibt kaum eine andere Heizvariante, bei der es ein so hohes Sparpotenzial gibt – zumal man sich von den Tarifen für Brennstoffe unabhängig macht und seine Wärme selbst produziert. Weiterhin lohnt sich eine Wärmepumpenanlage natürlich auch im Hinblick auf die ökologische Verträglichkeit, da keine fossilen Brennstoffe verbraucht werden und auch keinerlei Emissionen anfallen.

Spielt man selbst mit dem Gedanken, sich eine Wärmepumpenanlage zu kaufen, dann ist es in jedem Fall zu empfehlen, genau zu untersuchen, ob es hierfür Förderprogramme gibt, die man unter Umständen in Anspruch nehmen kann. Unter anderen fördern die BAFA und die KfW (Kreditanstalt für Wiederaufbau) den Einbau einer Wärmepumpe. Besonders zu empfehlen ist die Kombination einer modernen Wärmepumpe und einem anderem System zur Energieerzeugung, wie zum Beispiel einer Solarthermie- oder einer Photovoltaikanlage.

Förderprogramme bei Installation einer Wärmepumpenanlage

Gibt es auch Nachteile beim Einbau von Wärmepumpenanlagen?

Nicht immer lohnt sich die Installation einer Wärmepumpenanlage – deshalb sollte man schon im Vorfeld prüfen, ob die Anschaffung für das eigene Haus überhaupt rentabel ist. Denn: Oftmals lohnt sich die Wärmepumpenanlage nur dann, wenn ein Haus möglichst lückenlos und vollständig gedämmt ist – schließlich handelt es sich dabei um eine Niedrigtemperatur-Heizung.

Lesen Sie auch: Wärmepumpe im Altbau: Möglichkeiten auch ohne Fußbodenheizung

Auch ist anzumerken, dass eine Wärmepumpe sicherlich keine fossilen Brennstoffe wie Gas oder Öl benötigt, dennoch muss man berücksichtigen, dass für den Betrieb der Pumpe Strom benötigt wird – und der kostet Geld. Allerdings bietet sich hier als kostensparende Lösung an, zusätzlich zur Wärmepumpe eine Solaranlage zur Energieerzeugung zu installieren.

Bei der Erdwärmepumpe muss darüber hinaus berücksichtigt werden, dass auch die Bohrungen für die Sonden im Boden und die Untersuchung des Erdreichs mit Ausgaben verbunden sind. All diese Aspekte sollten vor der Anschaffung einer Wärmepumpenanlage betrachtet werden. Grundsätzlich lässt sich jedoch sagen, dass sich die Investition aus rein wirtschaftlicher Sicht immer lohnt, wenn die entsprechenden baulichen Voraussetzungen vorhanden sind. Doch bevor ich näher auf die Wirtschlaftlichkeit der Wärmepumpenanlage eingehe, schauen wir uns die Kosten an.

Planung einer Wärmepumpe

Die Kosten und Wirtschaftlichkeit

Möchte man sein Heim mit einer Wärmepumpenanlage ausrüsten, kommen auf jeden Fall die 4 folgenden Kostenpunkte auf einen zu:

1. Kosten für die Erschließung und Zubehör
2. Preis für die Anschaffung der Wärmepumpe und Montage
3. Betriebskosten (Strom, Wartung und Instandhaltung)
4. Eventuelle Zusatzkosten

Für die Anschaffung einer Anlage können, je nach Art und Qualität, gerne bis zu 20.000,- Euro fällig werden. Nähere Informationen zu den Kosten, eine Beispielrechnung und Tipps zum Sparen finden Sie in unserem Beitrag – Kosten und Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpenanlage.

Die Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe

Wirtschaftlichkeit ist ein allgemeines Maß für die Effizienz im Sinne der Kosten-Nutzen-Relation, bzw. für den rationalen Umgang mit knappen Ressourcen. Sie wird allgemein als das Verhältnis zwischen erreichtem Erfolg und dafür benötigtem Mitteleinsatz definiert. Das Ziel ist, mit einem möglichst geringen Aufwand einen gegebenen Ertrag zu erreichen oder mit einem gegebenen Aufwand einen möglichst großen Ertrag zu erreichen. – Quelle WIKIPEDIA

Auf der Grundlage dieser Definition kann man ableiten, dass eine Maßnahme nur dann wirtschaftlich ist, wenn die aufgebrachten Kosten niedriger sind, als die innerhalb eines bestimmten Zeitraums erbrachte Leistung. Ob dies bei der Wärmepumpe der Fall ist und wenn ja wann, beleuchten wir ebenfalls näher im Artikel Kosten und Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe.

Wie nützlich ist eine Wärmepumpe für die Umwelt?

Nicht selten wird der Begriff „Umweltheizung“ für die Wärmepumpenanlage genutzt. So fragen sich viele Menschen – zu Recht – ob eine solche Pumpe wirklich die Umwelt entlasten kann.

In erster Linie bezieht eine Wärmepumpe natürlich die Wärme aus der Umwelt und nutzt natürliche, unendlich zur Verfügung stehende Ressourcen wie die Erde, Wasser und Luft. All diese Rohstoffe sind nicht nur kostenfrei, sondern auch frei von schädlichen Stoffen. Da jedoch die reine Umgebungswärme nicht für die Effizienz einer Wärmepumpenanlage ausreicht, muss die Wärmepumpe mit Strom betrieben werden. Hier hat man die Wahl, ob man konventionelle Energie oder auch regenerative Energien aus Photovoltaik- bzw. Windkraftanlagen nutzt. In so einem Fall wäre die Wärmepumpe wirklich eine Entlastung für die Umwelt – und natürlich erst recht für den eigenen Geldbeutel. Doch selbst, wenn man den Strom von einem normalen Versorger bezieht, leistet man bereits einen guten Beitrag zum Umweltschutz, denn schließlich verwendet man weder Gas noch Öl – Brennstoffe, die bekanntlich endlich sind und damit eingespart werden sollten.

Weiterhin ist die energetische Bilanz ein wichtiges Stichwort, wenn es um Umweltfreundlichkeit bei Wärmepumpen geht. Denn: Ist ein Haus nur schlecht gedämmt, muss eine Wärmepumpe deutlich mehr leisten und erst einmal die Umgebungswärme massiv erwärmen.

Dennoch gilt: Je größer der Unterschied zwischen der bezogenen Umgebungswärme und der zu erzeugenden Heiztemperatur letzten Endes wird, desto geringer fällt auch die Jahresarbeitszahl aus. Sie gibt an, wie rentabel die Installation einer Wärmepumpe im eigenen Haus ist. Dabei gilt: Liegt die Jahresarbeitszahl bei einem Wert von unter 3, ist dies nicht nur für den Geldbeutel, sondern auch für die Umwelt alles andere als gut.

Ein Großteil der Wärmepumpen funktionieren mit dem sogenannten Kältemittel-Kreislauf. Dies ist eine flüssige Substanz, die ständig neu erwärmt und anschließend wieder abgekühlt wird. Diese dabei entstehende Wärme wird direkt an die Heizung im Haus weitergegeben. Noch bis vor einigen Jahren waren Kältemittel im Einsatz, welche für die Umwelt sehr schädlich waren – die sogenannten FCKW-Kältemittel. Insbesondere bei einem nicht vollständig abgedichtetem Kreislauf war dies eine enorme Belastung für die Umwelt. Somit haben die Hersteller inzwischen längst auf die Kundennachfrage reagiert und umweltschonende Kältemittel auf den Markt gebracht. So ist zum Beispiel Kohlendioxid (CO2) eine deutlich bessere Lösung zu einem FCKW-Kältemittel.
Schon seit einigen Jahren existieren darüber hinaus innovative CO2-Wärmepumpen, wenngleich diese bislang vor allem in Asien verwendet werden. In Deutschland dagegen sind diese noch eher die Ausnahme.

Die verschiedenen Arten der Wärmepumpe im Überblick

• Wasser-Wasser-Wärmepumpe
  Hierbei stellt das Grundwasser die Energiequelle dar. Das Wasser läuft durch den Kältemittelkreislauf, um hier die Wärme aufzunehmen und zur Heizung zu transportieren.
• Luft-Wasser-Wärmepumpe
  Hier wird die Wärme aus der Umgebungsluft genutzt und anschließend auf das Wasser, das sich im Kältemittelkreislauf befindet, weitergegeben.
• Luft-Luft-Wärmepumpe
  Die Luft-Luft-Wärmepumpe nutzt die Wärme aus der Umgebungsluft ganz ohne den Einsatz eines Kältemittelkreislaufs.
• Sole-Wasser-Wärmepumpe
  Bei der Sole-Wasser-Wärmepumpe zirkuliert ein spezielles Gemisch, welches dazu in der Lage ist, Erdwärme aufzunehmen und entsprechend an die Heizung weiterzuleiten.
• Gas-Wärmepumpe
  Ein Gasbrenner trennt bei Absorptions- und Adsorptions-Wärmepumpen das Kältemittel vom Sorptionsmittel. Auf diese Weise beginnt der Kältemittelkreislauf erneut.

Mehr Informationen zu den einzelnen Arten der Wärmepumpenanlage

Zubehör für Wärmepumpen

Neben der eigentlichen Wärmepumpe und den direkt verbundenen Anbauteilen wie z.B. den Erdwärmesonden oder den Erdkollektoren, sind noch zusätzliche Erweiterungen notwendig oder sinnvoll. So sollte beispielsweise bei sämtlichen Anlagenteilen, die im Außenbereich installiert werden sollen, ein möglichst ebenes und frostgeschütztes Fundament vorhanden sein. Ebenfalls ist es zu empfehlen, Rohre mit einer Wärmeisolierung – für den Transport zur Heizung in das Wohnhaus – auszustatten.

Weiterhin ist eine Investition in ein Fernüberwachungssystem zur Regelung der Heizung sinnvoll. Auch moderne Wärmepumpenmanager, welche die Aktivität der Pumpe entsprechend des derzeitigen Bedarfs regelt, sowie Fernbedienungen, Schnittstellenkarten, Solarregler, Druckwächter, Durchlauferhitzer und Wärmemengenzähler können lohnenswerte Erweiterungen zur Wärmepumpe darstellen.

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