Wärmepumpen
Eine relativ einfache und meist kostengünstige Installation, weniger Platzbedarf als andere Heizungsformen und nachhaltige Wärme: Wärmepumpen bestechen mit zahlreichen Vorteilen – und werden aktuell vom Bund gefördert.
Passt eine Wärmepumpe zu meinem Gebäude?
Wärmepumpen eignen sich vor allem für Gebäude, die gut gedämmt sind und (oder) ein Niedertemperaturheizsystem haben (Fußboden- oder Wandheizung sind wesentlich besser geeignet; wenn Radiatoren verbaut sind, sollten diese zumindest nicht zu klein dimensioniert sein). Je niedriger die Vorlauftemperatur ihres Heizsystems ist, desto effizienter kann die Wärmepumpe arbeiten.
Bei einem Neubau ist es meist leichter, eine Wärmepumpe zu installieren als im Bestand. Nicht umsonst ist die Wärmepumpe seit vielen Jahren das beliebteste Heizsystem bei Neubauten im Ein- und Zweifamilienhausbereich. Aber auch im Bestand, vor allem, wenn es bereits ein Zentralheizungssystem gibt, existiert eine Vielzahl von Optionen.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe
Eine Wärmepumpe nutzt die im Erdreich, im Grundwasser, in der Luft oder einer anderen Quelle (industrielle Abwärme, Abwasser etc.) vorhandene Umweltwärme, "pumpt" sie mithilfe elektrischer Energie auf ein höheres Temperaturniveau und gibt sie an ein zu beheizendes System ab. Dieses „Pumpen“ funktioniert je nach Wärmepumpenart unterschiedlich. Die häufigste Art ist die Kompressionswärmepumpe. Dabei wird ein Kältemittel (Arbeitsmedium) verwendet, das sich dadurch auszeichnet, dass es bei der Temperatur der genutzten Quelle bei niedrigem Druck verdampft. Dabei entzieht es der Quelle Wärme. Das Arbeitsmedium wird danach in einem Kompressor verdichtet, und anschließend durch Abkühlung an einem Wärmeübertrager wieder flüssig und gibt dabei Wärme an das zu beheizende System ab. Danach wird es wieder entspannt (d.h. der Druck wird reduziert) und wieder Richtung Wärmequelle zum Verdampfer geleitet. Für den Prozess sind vier wesentliche Komponenten notwendig: der Kondensator, die Drossel, der Verdampfer und der Kompressor.
Grundsätzlich gilt: Je geringer der Temperaturunterschied zwischen Quelle und Heizsystem, desto besser!
Viele Wärmepumpen können auch zum Kühlen verwendet werden und funktionieren dann genauso wie eine Klimaanlage. Dabei wird der vorher beschriebene Kreisprozess einfach umgedreht, sodass der Quelle keine Wärme mehr entzogen wird, sondern dieser zugeführt wird. Umgekehrt wird es dann im Haus kühler statt wärmer.
Wärmeleistung
Die Wärmenennleistung bezeichnet die vom Hersteller angegebene Wärmeleistung eines Heizgeräts beim Betrieb zur Raumheizung und gegebenenfalls bei der Warmwasserbereitung. Welche Leistung eine Wärmepumpe liefern muss, hängt in erster Linie von der Größe des zu beheizenden Bereichs sowie der thermischen Qualität der Gebäudehülle ab. Falls Sie keinen Energieausweis besitzen, können als Anhaltspunkt folgende Schätzwerte verwendet werden:
Gebäudestandard | Heizwärmebedarf |
Passivhaus | 0,015 kW/m² |
Neubau mit Standardwärmedämmung | 0,06 kW/m² |
Sanierter Altbau mit Wärmedämmung | 0,08 kW/m² |
Altbau ohne Wärmedämmung | 0,12 kW/m² |
Arbeitsmedium
Als Arbeitsmedien (auch Kältemittel) wurden bis in die 1990er Jahre FCKW-haltige Mittel (Fluorchlorkohlenwasserstoffe) verwendet, die bei Freisetzung die Ozonschicht der Erdatmosphäre beschädigen. Als Ersatz verwendete Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) wie R-134A oder R-404A schädigen die Ozonschicht nicht, tragen aber zum Treibhauseffekt bei, wenn sie durch Lecke im Kältekreislauf in die Umwelt gelangen (was unvermeidlich ist). Als natürliche Kältemittel gelten reine Kohlenwasserstoffe wie Propan (R-290) oder Isobutan (R-600a). Außerdem können auch Ammoniak (R-717) oder CO2 (R-744) als Kältemittel verwendet werden. Sie schädigen die Ozonschicht nicht und haben zusätzlich ein vergleichsweise viel geringeres Treibhauspotenzial. In den letzten Jahren haben mehrere Wärmepumpenhersteller ihre Produkte auf natürliche Kältemittel umgestellt.
Wärmepumpentypen und deren Anwendungsbereiche
Luft-Wasser-Wärmepumpen
Die Luft-Wasser-Wärmepumpe gewinnt Energie aus der Umgebungsluft und überführt diese in ein Heizsystem. Da die Quelle hier sehr leicht zugänglich ist, ist diese Variante sowohl in der Anschaffung als auch in der Montage kostengünstiger als andere Bauarten. Luftwärmepumpen sind daher seit Langem die zahlenmäßig beliebteste Wärmepumpenart.
Da die Luft jedoch speziell dann, wenn Wärme benötigt wird, kälter ist als beispielsweise das Erdreich, ist der Stromverbrauch höher und die Wärmepumpe nicht so energieeffizient wie andere Technologien. Außerdem benötigt sie ein Außengerät, um die Luft zum Kältemittel zu bringen. Dessen Positionierung kann manchmal problematisch sein, nicht nur aus Platzgründen, sondern auch aus ästhetischen Gründen oder aufgrund von Schallemissionen.
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
| Kostengünstig | Höherer Stromverbrauch |
| Kann nachgerüstet werden | Außengerät notwendig |
| Geringer Platzbedarf | Relativ hohe Lärmerzeugung |
| nur aktive Kühlung |
Sole-Wasser-Wärmepumpe
Eine Sole-Wasser-Wärmepumpe entnimmt die Wärme aus dem Erdboden. Damit diese Energie nutzbar wird, kann die Erdwärme auf zwei unterschiedliche Arten aufgenommen werden:
- mittels Erdkollektoren, die auf einer großen Fläche relativ knapp unter der Erdoberfläche (mindestens 1,20 Meter) verlegt werden. Hier muss genügend Fläche für einen Flachkollektor vorhanden sein.
- mithilfe von Erdsonden, die vertikal bis zu einer Tiefe von bis zu ca. 100 Metern in das Erdreich gebohrt werden. Dort ist es wesentlich wärmer, weshalb keine große Fläche benötigt wird. Die Tiefenbohrung ist meist kostenintensiver.
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
| Hohe Energieeffizienz | Relativ teuer |
| Geringer Wartungsaufwand | Hoher Platzbedarf unter der Erde |
| Kein Außengerät notwendig | |
| Passive Kühlung |
Wasser-Wasser-Wärmepumpen
Wasser-Wasser-Wärmepumpen benutzen die im Grundwasser enthaltene Wärme. Da Grundwasser das ganze Jahr über eine ähnliche Temperatur hat, ist es sehr gut als Wärmequelle geeignet. Für die Installation ist zunächst ein Förderbrunnen notwendig, dessen Tiefe sich nach der Höhe des Grundwasserspiegels richtet. Aus diesem wird das Grundwasser zur eigentlichen Wärmepumpe geleitet, wo der Wärmeaustausch stattfindet. Über einen Schluckbrunnen wird das thermisch genutzte Grundwasser wieder in den Boden zurückgeführt. Je nach Lage kann die Nutzung durch mangelndes Grundwasser technisch nicht möglich sein oder auch rechtliche Gründe können dagegen sprechen.
| Vorteil | Nachteil |
|---|---|
| Hohe Energieeffizienz | Teuer und aufwändig |
| Geringer Platzbedarf | Eigene Pumpe im Brunnen notwendig |
| Passive Kühlung | in vielen Fällen nicht einsetzbar |
Direktverdampfer-Wärmepumpe
Sogenannte Direktverdampfer-Wärmepumpen funktionieren ähnlich wie Sole-Wasser-Wärmepumpen mit Flachkollektoren. Der einzige Unterschied: es gibt keinen Wärmeaustausch zwischen Solekreislauf und Kältemittel. Stattdessen zirkuliert das Arbeitsmedium selbst in den Kollektoren und wird in der Wärmepumpe "direkt" verdampft. Der Markt für diese Wärmepumpen ist relativ klein.
Topprodukte
Wie erkenne ich effiziente Wärmepumpen?
Energieeffizienz
Um die Energieeffizienz und die Qualität einer Wärmepumpe beurteilen zu können, gibt es einige aussagekräftige Kennzahlen. Diese finden sich auch am 2015 eingeführten EU-Energielabel.
Die Jahreszeitbedingte Raumheizungs-Energieeffizienz (SCOP) bezeichnet das Verhältnis des von einem Raumheizungsgerät gedeckten Raumheizungsbedarfs in einer bestimmten Heizperiode und dem jährlichen Energieverbrauch zur Deckung dieses Bedarfs in %. Dieser Wert existiert für wärmere, durchschnittliche und kältere Klimaverhältnisse. Er entscheidet außerdem über die Energieeffizienzklasse des Geräts. Für viele Gegenden in Österreich (ab einer gewissen Seehöhe) gelten eher kältere Klimaverhältnisse, weshalb in einem solchen Fall auch dieser Wert berücksichtigt werden sollte. Im Flachland ist eher das mittlere Klima zutreffend.
Der COP, den man auch oft findet, wird am Prüfstand gemessen und sagt wenig darüber aus, ob eine Wärmepumpe im speziellen Anwendungsfall effizient läuft oder nicht. Die Jahresarbeitszahl (JAZ) wird hingegen für die Rahmenbedingungen am Standort der Wärmepumpe ermittelt. Mit dem Tool „JAZcalc“ kann bereits im Planungsstadium eine zuverlässige Abschätzung der zu erwartenden Jahresarbeitszahl getroffen und auch Optimierungen vorgenommen werden.
Die effizientesten am österreichischen Markt verfügbaren Wärmepumpen sind auf topprodukte.at zu finden.
Schallleistungspegel
Der Schallleistungspegel ist bei Wärmepumpen unbedingt zu berücksichtigen, da die Geräte beträchtliche Lautstärken erreichen können. Vor allem bei Luft-Wasser-Wärmepumpen ist hier Vorsicht geboten, da auch das Außengerät Lautstärken von über 70 dB erreichen kann. Das kann gerade in dicht besiedelten Gebieten problematisch sein. Die Lautstärke ist auch auf dem Label angegeben und sollte daher bei entsprechender räumlicher Situation besonders beachtet werden.
EU-Energielabel
Jedes Heizgerät, ob Gas- oder Ölkessel, Wärmepumpe oder eben Biomassekessel, hat ein Label. Dieses ist EU-weit einheitlich und gibt Ihnen einen schnellen Überblick über die wichtigsten Daten zu Ihrem neuen Heizgerät, wie z.B. zu Energieeffizienz, Leistung und Schallemissionen. Das Label für Festbrennstoffkessel ist unten abgebildet.
- Markenname
- Modellname
- Energieeffizienzklasse bei 55°C Vorlauftemperatur (die Skala fällt bei Niedertemperatur-Wärmepumpen weg); in diesem Beispiel A++.
- Energieeffizienzklasse bei 35°C Vorlauftemperatur; in diesem Beispiel A+++.
- Nennwärmeleistung in Kilowatt bei 55°C Vorlauftemperatur für kälteres, mittleres und wärmeres Klima (vgl. EU-Karte)
- Nennwärmeleistung in Kilowatt bei 35°C Vorlauftemperatur für kälteres, mittleres und wärmeres Klima (vgl. EU-Karte)
- Innenschallpegel (oben) und Außenschallpegel (unten)
Achten Sie auf das Label, wenn Sie die Anschaffung einer Wärmepumpe überlegen. Es gibt Ihnen Auskunft über die Qualität der Wärmepumpe.
Weiters sollten Sie darauf achten, dass die Wärmepumpe das EHPA-Gütesiegel trägt.
Kombination mit PV-Anlagen
Da die Wärmepumpe mit Strom betrieben wird, bietet es sich an, die Wärmepumpe mit Strom aus einer Photovoltaikanlage zu betreiben. Dazu sei jedoch vorweg gesagt, dass die Wärmepumpe in den meisten Fällen mit einer PV-Anlage nicht autark betrieben werden kann, da die Perioden, in denen die Wärmepumpe am meisten betrieben wird (Winter) und in denen die PV-Anlage am meisten Strom liefert (Sommer), sich kaum überschneiden und die Speicherung von Strom nach wie vor nicht wirtschaftlich ist. Der jährliche Energieverbrauch der Wärmepumpe kann aber durchaus im Bereich der jährlichen Stromerzeugung durch die PV-Anlage liegen.
Besonders günstig ist die Situation bei der Warmwasserbereitung. Warmwasser wird auch im Sommer benötigt und daher kann dann die Wärmepumpe (fast ausschließlich) mit selbst erzeugtem Strom aus der eigenen PV-Anlage betrieben werden.
Weitere wichtige Tipps zu Wärmepumpen
- Informieren Sie sich ausreichend über mögliche Förderungen. Förderungen können von Bund, Ländern und Gemeinden vergeben werden. Diese können daher von Bundesland zu Bundesland und sogar von Gemeinde zu Gemeinde unterschiedlich hoch und an unterschiedliche Voraussetzungen geknüpft sein.
- Klären Sie die Rahmenbedingungen: gewünschte Raumtemperatur, Warmwasserbereitung (ja/nein). Da das Warmwasser auf höherer Temperatur bereitstehen muss, kann es sinnvoll sein, ein bestehendes System beizubehalten oder ein zweites System zu installieren und die Wärmepumpe nur für Niedertemperaturheizung zu verwenden. Dies muss aber von Fall zu Fall analysiert werden.
- Nehmen Sie lieber zuerst Sanierungsmaßnahmen am Haus vor, welche die Heizlast reduzieren, bevor Sie die Wärmepumpe auswählen.
- Lassen Sie Ihr installiertes System regelmäßig warten und überprüfen.