Heizen mit der Wärmepumpe

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Tübingen / Reutlingen / Stuttgart. Die Wärmepumpe ist so populär wie nie zuvor. Seitdem die Preise für Öl und Gas explodieren und zudem Hausbesitzer und Bauherren sensibler auf das Thema Klimawandel reagieren, boomt das Geschäft..

Allein im Jahr 2008 wurden rund 55.000 Wärmepumpen verkauft. Drei Jahre zuvor waren es noch ca. 18.000 Geräte. Mit Hilfe von Strom, der für den Antrieb eines Kompressors benötigt wird, produzieren die Systeme aus Umweltwärme umweltfreundliche Heizenergie. Für ihre Besitzer sind Wärmepumpen zumindest auf längere Sicht ein gutes Geschäft. Denn aus einer Kilowattstunde Antriebsstrom produzieren sie das mehr als Dreifache an Heizenergie.

Wärmepumpe: mit Umweltwärme heizen

Bekanntlich ist zwar auch Strom deutlich teurer geworden. Aber mit einer optimal ausgelegten Wärmepumpenheizung lassen sich die Heizkosten dennoch gegenüber einer Öl- oder Gasheizung um bis zu ca. 50 Prozent reduzieren.

Wie das möglich ist? Im Prinzip ganz einfach. Wärmepumpen funktionieren genau wie Kühlschränke, nur mit ungekehrtem Nutzen. Während der Kühlschrank Lebensmitteln Wärme entzieht, entzieht die Wärmepumpe der – nur scheinbar – kalten Umgebung die enthaltene Restwärme und „pumpt“ diese mit Hilfe des Kompressors auf ein Temperaturniveau, das für Heizzwecke voll und ganz ausreicht. Je nach Wärmequelle und Auslegung der Anlage entstehen so aus einer Kilowattstunde Strom ca. 3,5 bis 6 Kilowattstunden Wärme, wobei letztgenannter Wert den Optimalfall darstellt und in der Praxis bislang noch nicht allzu häufig vorkommen dürfte.

Wie effizient die Wärmepumpe in der Praxis ist, hängt hauptsächlich davon ab, wie warm die Umweltwärmequelle ist, die angezapft wird. Je nach Energiequelle kann das Gerät dann entweder als alleiniger Wärmeerzeuger („monovalent“), mit Unterstützung eines zweiten Heizsystems („bivalent) oder „monoenergetisch“ betrieben werden. Letzteres bedeutet, dass in extrem kalten Nächten ein eingebauter elektrischer Heizstab das Heizungswasser zusätzlich erwärmt.

Grundsätzlich kommen als Wärmequelle drei Umweltmedien in Frage:

Grundwasser

Grundwasser hat im Jahresmittel eine verhältnismäßig konstante Temperatur von etwa 7 bis 12 Grad Celsius und bietet damit gute Voraussetzungen für den alleinigen, “monovalenten” Einsatz einer Wasser/Wasser-Wärmepumpe. Optimal ausgelegte Anlagen erreichen dabei eine so genannte Leistungszahl von über 5. Das heißt: Sie produzieren je Kilowattstunde Antriebsstrom das mehr als Fünffache an Heizwärme.

Erdreich (Sole)

Unter der Erde, in einer Tiefe von 1,20 bis 1,50 Meter, sind die Temperaturen das ganze Jahr über hoch genug, um der Wärmepumpe selbst bei sehr niedrigen Lufttemperaturen zu guten Leistungszahlen zu verhelfen. Angezapft wird die Erdwärme auf zwei mögliche Arten:
•    Mit Hilfe eines Erdkollektors, der auf dem Grundstück ca. 20 Zentimeter unterhalb der Frostgrenze verlegt wird. Faustregel für die Größe des Kollektorfeldes: ca. das Doppelte der Wohnfläche. Für 10 kW Heizleistung werden ca. 500 bis 600 Meter Rohr benötigt.
•    Mit Erdsonden, wenn das Grundstück für ein Kollektor-feld zu klein ist. Die Sonden werden bis in eine Tiefe von mehr als 100 Meter verlegt.
Bei beiden Varianten ist die Energieausbeute ähnlich gut wie bei den Grundwassergeräten. Allerdings verteuern das Kollektorfeld bzw. die Erdsonde die Anschaffung im Einzelfall erheblich.

Luft

Luft/Wasser-Wärmepumpen nutzen als Wärmequelle die Außenluft, werden inzwischen aber auch häufig zur Wärmerückgewinnung in Abluftanlagen eingesetzt. Die Geräte erreichen Leistungszahlen zwischen ca. 3,5 und 4,5.  Der Vorteil dieses Gerätetyps liegt vor allem im günstigen Anschaffungspreis. Da im Gegensatz zur Grundwasser- bzw. Sole-Wärmepumpe keine zusätzlichen Kosten für die Erschließung der Wärmequelle anfallen, sind die Mehrkosten im Vergleich zum Kauf eines neuen Gaskessels am geringsten.

Kosten und Nutzen

Womit sich die Frage der Rentabilität stellt. Rein von den Investitionskosten her ist eine Wärmepumpe ca. 5.000 bis 10.000 Euro teurer als ein konventioneller Kessel. Diese Mehrkosten sind allerdings auf längere Zeit gesehen gut angelegtes Geld, denn aufgrund der deutlich niedrigeren Heizkosten amortisieren sich die Mehrausgaben innerhalb von ca. acht bis 12 Jahren – optimale Konfiguration vorausgesetzt. Positiv im Geldbeutel wirkt sich zudem aus, dass Wärmepumpen auch bei den Nebenkosten (Wartung, Kaminkehrer, CO2-Messung) durchaus ein paar hundert Euro pro Jahr günstiger abschneiden als die Konkurrenz.
Wie effizient die Wärmepumpe arbeitet, hängt allerdings stark von der Auslegung des Heizsystems ab. Vor allem die Temperatur des Heizwassers ist von großer Bedeutung. Je niedriger, desto besser. So gewinnt eine Wärmepumpe aus Sole mit 0 °C noch immer Heizwasser mit 35 °C und arbeitet dabei mit einer Leistungszahl von ca. 4,5. Wird aber Heizwasser mit 50 °C benötigt, sinkt die Leistungszahl auf ca. 3,3.
Wie heiß das Heizwasser sein muss, hängt stark vom Dämmstandard des jeweiligen Gebäudes ab und von der Größe der Wärmeverteilungsflächen. Besonders gut funktionieren Wärmepumpenheizungen daher in optimal gedämmten Häusern mit Fußbodenheizung, Wandheizung oder großflächigen Heizkörpern. In schlecht gedämmten Altbauten mit zwangsläufig hohen Heizwassertemperaturen ist der Nutzen sehr stark eingeschränkt.

Jahresarbeitszahl ermitteln

Was ihre Geräte leisten, darüber informieren viele Hersteller in ihren Prospekten durch die Nennung von Leistungszahlen. Diese Werte werden auf dem Prüfstand ermittelt – unter optimalen Bedingungen. Viel näher an der Realität ist die so genannte Jahresarbeitszahl, die individuell für das jeweilige Gebäude und für ein Jahr berechnet wird. Dabei fließen die Konfiguration des gesamten Heizsystems, der Dämmstandard des Hauses in die Rechnung mit ein. Damit sich der Kauf einer Wärmepumpe langfristig lohnt, sollte die Jahresarbeitszahl über einem Wert von 3,8 liegen. Bei modernen Geräten und bei optimaler Auslegung der Wärmeverteilung (Fußboden- oder Wandheizung) können Jahresarbeitszahlen deutlich über 4 erreicht werden.

Systemfrage

Bei modernen Wärmepumpen haben Sie die Wahl zwischen Modulgeräten mit integriertem Warmwasserspeicher und Kompaktgeräten mit separatem Warmwasserspeicher. Modulgeräte sind aufgrund des kleinen Speichers eigentlich nur für kleine Haushalte geeignet. Für Haushalte mit mehr als drei Personen empfehlen wir eine Kompaktanlage.

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Genehmigung erforderlich

Bei Planung, Bau und Betrieb von erdgekoppelten oder Grundwasser-Wärmepumpen müssen in Deutschland die Bestimmungen des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG) und die wasserrechtlichen Regelungen bzw. die Wassergesetze der Länder zu beachten. Bohrungen zum Einbau von Erdwärmesonden sind grundsätzlich anzeigepflichtig. Je nach Bundesland und Bodenbeschaffenheit kann beim Einsatz von Erdsonden ein Genehmigungsverfahren erforderlich werden. Wird kein tiefer liegendes Grundwasser angebohrt, bekommt man die Genehmigung in aller Regel problemlos. Beim Einbau von Erdkollektoren genügt in vielen Fällen eine Anzeige bei der zuständigen Behörde (meist Landratsamt).
Besteht für das Gebäude ein Anschluss- und Benutzungszwang an die öffentliche Wasserversorgung, muss die Grundwassernutzung als Wärmequelle von der jeweiligen Gemeinde genehmigt werden. Grundsätzlich ist die Grundwassernutzung überall, außer in Wasserschutzgebieten erlaubt.

Fördermittel

Fördermittel gibt es nur noch beim nachträglichen Einbau einer Wärmepumpe. Ausführliche Informationen hierzu finden Sie auf der Website des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle – Bafa
Quelle: Pressebüro / Online-Redaktion Wolfgang Wirtz

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