Vor- und Nachteile von Wärmepumpe werden hier übersichtlich dargestellt.Eine gute Übersicht zur Wärmepumpe gibt die Verbraucherzentrale NRW auf ihrer Internetseite.
Elektrische Wärmepumpe.
Effizienter als gedacht, Juli 2020: Altbau-Wärmepumpen brillieren im Fraunhofer-Feldtest Auch in älteren Bestandsgebäuden funktionieren Wärmepumpen einwandfrei, sparen Energie und im Vergleich zu Gas-Brennwertheizungen um 19 bis zu 57 Prozent CO2! Zu diesem Ergebnis kommt der im Juli 2020 veröffentlichte Abschlussbericht des Forschungsprojekts des Fraunhofer ISE „WPsmart im Bestand", in dem über fünf Jahre bis Mitte 2019 56 Altbauten mit Wärmepumpen in der Praxis untersucht wurden. Hier die Pressemitteilung des ISE.
Die Leistungszahl und Jahresarbeitszahl konnte bei neueren Anlagen deutlich verbessert werden. Bei entsprechend guten Werten werden sie deswegen auch seit 2008 vom Bundesumweltministerium im BEG gefördert.
Neu Dez 22: Bei der Förderung von Wärmepumpen werden die technischen Mindestanforderungen in den kommenden Jahren Schritt für Schritt verschärft. Wärmepumpen werden in dafür ungeeigneten Gebäuden nicht gefördert. Gebäude sind geeignet, wenn die Wärmepumpe rechnerisch eine Jahresarbeitszahl (JAZ) von mindestens 2,7 erreicht. Ab 2024 muss die JAZ bei geförderten Anlagen mindestens 3,0 betragen. Außerdem müssen bei Luft-Wasser-Wärmepumpen die Geräuschemissionen des Außengeräts mind. 5 dB niedriger sein, als nach Ökodesign-Verordnung. Darüber hinaus steigen die technischen Mindestanforderungen an den jahreszeitbedingten Raumheizungsnutzungsgrad (ETAs).Ab 2025 müssen Wärmepumpen an ein zertifiziertes Smart-Meter-Gateway angeschlossen werden können. Ab 2026 sind Luft-Wasser-Wärmepumpen nur förderfähig, wenn die Geräuschemissionen des Außengeräts mindestens10 dB niedriger liegen als die Geräuschemissionsgrenzwerte für Wärmepumpen in der Ökodesign-Verordnung. Eine gute Übersicht zur Wärmepumpe bietet die Verbraucherzentrale NRW Wärmepumpe – Alles was Sie wissen müssen im Überblick | Verbraucherzentrale NRW. Eine Orientierungshilfe zur Auswahl der Wärmequelle bietet auch der Wärmepumpen-Ratgeber des Bundesverbands Wärmepumpe (BWP) unter http://www.waermepumpe.de/waermepumpe/verbraucherportal/ratgeber.html
So funktioniert das also: Das Prinzip einer Wärmepumpe ist einfach, aber effektiv.Während der Kühlschrank den Lebensmitteln und der Luft im Innern Wärme entzieht und diese (ungenutzt) an die Umgebung abgibt, entzieht die Wärmepumpe bei diesem Prinzip der Umgebung Wärme und leitet sie ins Hausinnere. Dafür benötigt sie nicht einmal hohe Temperaturen: Häufig reichen schon Temperaturen knapp über dem Gefrierpunkt.
Vom Kältemittel zur Heizwärme – so funktioniert eine Wärmepumpe
Das Prinzip der Wärmepumpe funktioniert wie ein umgekehrter Kühlschrank und ist unabhängig von den verschiedenen Varianten immer gleich: Im Verdampfer befindet sich ein flüssiges Kältemittel, welches bereits bei relativ niedrigen Temperaturen verdampft. Dafür genügt beispielsweise schon die Wärme aus dem Erdboden, die vom Kältemittel aufgenommen wird.Das gasförmige Kältemittel wird im Kompressor verdichtet. Dies erhöht den Druck und damit die Temperatur des Kältemittels. Das erwärmte Kältemittel gelangt nun in den Kondensator (Verflüssiger), gibt dort seine Wärme an das Heizungssystem für das Gebäude ab und wird wieder flüssig.Das noch unter Druck stehende Kältemittel gelangt durch das sogenannte Expansions- oder Entspannungsventil wieder auf das ursprüngliche niedrige Druckniveau und dann weiter zum Verdampfer, wo der Prozess neu beginnt.
Das Resultat: Die Heizkörper werden mollig warm – und das, obwohl die „Wärme“ zum Beispiel aus dem schneebedeckten Boden hinterm Haus stammt.
Leistungszahl und Jahresarbeitszahl: Kennzahlen für die Qualität von Wärmepumpen. Für die Qualität der Wärmepumpe ist entscheidend, wie das Verhältnis zwischen der zugeführten und der gewonnenen Energie ist. Dafür gibt es zwei Kennzahlen:Die Leistungszahl (engl. COP) stellt das Verhältnis zwischen Aufwand und Nutzen dar. Entscheidend ist die Temperaturdifferenz zwischen der Wärmequelle und der zu bereitstellenden Temperatur für die Heizungsanlage (Vorlauftemperatur).Die Jahresarbeitszahl benennt das Verhältnis zwischen der erzeugten Heiz-Energie (kWh) und der eingesetzten elektrischen Energie (kWh) während einer Heizperiode. Sie gibt also an, wie viel Einheiten Wärme aus einer Einheit Strom im Jahresdurchschnitt gewonnen werden. Bei der Jahresarbeitszahl werden Werte zwischen 3 und 4 als gut angesehen. Diese Werte werden am ehesten erreicht, wenn z.B.der Heizwärmebedarf durch Dämmung. Die Jahresarbeitszahl (JAZ) als zentrale Kenngröße gilt ab 2021 nicht mehr, sondern fortan die jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz (ƞs, ETAs)
Als Wärmequellen kommen dass Erdreich, das Grundwasser und die Umgebungsluft in Frage:
Der Erdboden hat das ganze Jahr eine gleichmäßige Temperatur. Daher werden entweder in einer Tiefe von ca. 1,5 Metern Flächenkollektoren ausgelegt, durch dessen Rohre ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel fließt, die sog. Sole. Die nötige Fläche ist abhängig vom Wärmebedarf des Gebäudes. Diese Variante ist möglich bei genügend vorhandenen Freiflächen. Erdwärmesonden werden dagegen 30 bis 100 Meter tief senkrecht in den Boden gebracht. Dies benötigt weniger Fläche, ist aber genehmigungspflichtig.
Grundwasser eignet sich aufgrund seiner konstanten Temperatur als Wärmequelle ebenfalls gut. Dafür muss jedoch das Grundwasservorkommen auf dem Grundstück ausreichend sein. Das kann durch eine Probebohrung festgestellt werden. Die Qualität des Wassers muss über eine Wasseranalyse geprüft werden. Die Nutzung des Grundwassers obliegt der Genehmigungspflicht durch die Untere Wasserbehörde (i.d.R. bei der Kommune).
Die Luft als Wärmequelle ist leicht zu erschließen und überall in ausreichender Menge vorhanden. Der Nachteil ist, dass Luft dann am kältesten ist, wenn der Wärmebedarf am höchsten ist (Heizperiode).
Der Klima-Knackpunkt: Wärmepumpen funktionieren mit Strom. Wie ein Kühlschrank braucht auch die Wärmepumpe bei diesem Prinzip für die Kompression des Kältemittels Energie, in der Regel in Form von Strom. Die CO2-Bilanz von Strom wird jedoch von Jahr zu Jahr besser. 2022 lag der Anteil Erneuerbarer Energien beim Strom bereits bei 47,5 %.
Wärmepumpe einbauen: Diese Voraussetzungen muss Ihr Haus erfüllen
Eine Wärmepumpe ist so gut wie das Haus, in dem sie eingebaut ist. Wichtige Voraussetzungen für die erfolgreiche Nutzung einer Wärmepumpe sind eine gut gedämmte Gebäudehülle und eine hohe Jahresarbeitszahl. In gut gedämmten Neubauten arbeiten Wärmepumpen, hier eine Luft-Wärmepumpe, besonders effizient. Die grundlegende Voraussetzung für den Einbau einer Wärmepumpe ist ein überdurchschnittlich gut gedämmtes Gebäude – je weniger Heizenergie Ihr Haus benötigt, desto effizienter kann die Wärmepumpe die erforderliche Heizwärme bereitstellen. Der Grund ist einfach und hängt mit der Funktionsweise von Wärmepumpen zusammen: Wie gut die eingebaute Wärmepumpe arbeitet, hängt ganz entscheidend vom Temperaturniveau ab, auf das sie das Heizwasser von der Temperatur des genutzten Umweltmediums (z. B. +8 °C) „hinaufheizen“ muss. Je kleiner der Unterschied, desto besser ist der Wirkungsgrad. Deshalb schafft ein Neubau beste Voraussetzungen, um eine Wärmepumpe einzubauen: Gut gedämmte Häuser kann man mit 20 bis 40 °C warmem Heizwasser behaglich heizen. Es ist dagegen unsinnig, in ungedämmte Altbauten ohne Fußbodenheizung Wärmepumpen einzubauen – ihre Jahresarbeitszahl wäre zu schlecht.
Wärmepumpen im Vergleich: Vorteile & Nachteile
Eine Wärmepumpenheizung pumpt Wärme aus Luft, Erde oder Grundwasser ins Haus und macht sie für das Heizen und die Warmwasseraufbereitung nutzbar.
Ob Erdwärme-Kollektoren für Sie die richtige Lösung sind, hängt auch von dem Platz und der Bodenbeschaffenheit auf Ihrem Grundstück ab.Die verschiedenen Wärmepumpen werden hauptsächlich nach den beiden zum Einsatz kommenden Medien benannt: Das erste Medium ist die Wärmequelle, deren Wärme das zweite Medium aufnimmt und an gewünschter Stelle im Haus wieder abgibt. Luft-Wasser-Wärmepumpen nehmen also die Wärme aus der Luft auf und wärmen damit Wasser für die Heizungen auf. Aufgenommen wird die Wärme in der Regel von einem Wasserkreislauf. Wärmequellen können die Umgebungsluft, das Erdreich und das Grundwasser sein. Die drei häufigsten Typen sind:
Welche Wärmepumpe die richtige für Ihr Gebäude ist, hängt nicht nur von Ihrem Haus und Ihrem Wärmebedarf, sondern auch vom Grundstück und der Bodenbeschaffenheit ab. Es lohnt sich, die verschiedenen Arten von Wärmepumpen zu vergleichen. Die Entscheidung sollte man gemeinsam mit Fachbetrieb treffen.
Die Vor- und Nachteile von Luft-Wasser-Wärmepumpen Sie sind im Vergleich am kostengünstigsten. Allerdings haben diese Wärmepumpen einen Nachteil: Sie erreichen oft nur sehr niedrige Jahresarbeitszahlen unter 3, da sie bei niedrigen Lufttemperaturen im Winter nur wenig effizient sind. Ein weiterer Nachteil von Luft-Wasser-Wärmepumpen: Die Wärmekapazität der Luft ist wesentlich geringer als die von Wasser oder Erdreich, sodass große Luftmengen bewegt werden müssen. Dies kann mit einer nicht unerheblichen Geräuschentwicklung verbunden sein, die als störend empfunden werden kann – nicht nur von Ihnen selbst, sondern auch von Ihren Nachbarn. Neu 2021: Die Jahresarbeitszahl (JAZ) als zentrale Kenngröße gilt ab 2021 nicht mehr, sondern fortan die jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz (ƞs) Luft/Wasser-Wärmepumpen müssen für eine Förderung eine jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz von mindestens 135% (bei 35°C Vorlauftemperatur) und 120% (bei 55°C Vorlauftemperatur) erreichen. Da Luft/Wasser-Wärmepumpen der Umgebungsluft die Wärme entnehmen, hängt ihre Effizienz von der Lufttemperatur ab. Ihre Leistung reicht allerdings auch an kalten Wintertagen vollkommen aus. Die Wärmepumpen, die die gesetzlichen Anforderungen für eine Förderung einhalten, sind in einer Liste der BAFA aufgeführt.
Nach dem die Energiepreise 2022 so stark gestiegen sind, bieten die Firmen Wärmepumpen auch für höherer Vorlauftemperatur (60 - 70 Grad) an.Der Wirkungsgrad verschlechtert sich dadurch, der Stromverbrauch steigt an.
Die Vor- und Nachteile von Erdwärmepumpen.
Bei Sole-Wasser-Wärmepumpen (häufig einfach „Erdwärmepumpen“ genannt) besteht das Trägermedium in den Heizschlangen aus Sole, einem Frostschutzmittel-Wasser-Gemisch. Man unterteilt sie nochmals danach, ob sie die Wärme durch einen horizontal im Erdreich verlaufenden Kollektor oder durch eine senkrecht im Untergrund verlegte Sonde aufnehmen.
Mit Heizschlangen, die im Boden verlaufen, funktionieren so genannte Erdwärmekollektoren. Sie schneiden im Vergleich mit anderen Wärmepumpen gut ab: Der Vorteil dieser Wärmepumpen ist, dass sie bereits bei einer Umgebungstemperatur von 0 °C arbeiten. Daher verlegt der Fachhandwerker die Heizschlangen im Boden unterhalb der Frostgrenze ab einem halben Meter Tiefe. Wie das in der Praxis aussieht, stellt die nebenstehende Infografik dar.
Ist Ihr Grundstück dafür nicht ausreichend groß, bohrt man in die Tiefe, um eine Erdwärmesonden zu verlegen. Die Sonde benötigt dabei eine geringere Grundstücksfläche, aber es sind Bohrungen von üblicherweise 50 bis 100 Metern Tiefe nötig. Dafür sind meistens behördliche Genehmigungen erforderlich.Die Vor- und Nachteile von Wasser-Wasser-Wärmepumpen
Wasser-Wasser-Wärmepumpen erschließen die Wärme des Grundwassers zumeist mit Saug- und Schluckbrunnen. Aufgrund des Gewässerschutzes benötigen Sie auch dafür eine behördliche Genehmigung. Neben der Grundwasserwärme ist auch die Wärme von Abwässern technisch nutzbar, diese Möglichkeit kommt aber bisher noch vergleichsweise selten zum Einsatz.
Monovalent: Die Wärmepumpenanlage ist der alleinige Wärmeerzeuger und muss den gesamten Bedarf für Heizung und ggf. Warmwasser decken.
Bivalent: Neben der Wärmepumpenanlage gibt es einen oder mehrere zusätzliche Wärmeerzeuger.
Monoenergetisch: Der zusätzliche Wärmeerzeuger ist ein elektrischer Heizstab, so dass Strom der einzige Energieträger ist.
Verträge, Vorschriften und Genehmigungen von Wärmepumpen
Die Inbetriebnahme einer Wärmepumpenanlage ist beim Stromversorger anzumelden, wenn Sie einen Sondertarif in Anspruch nehmen wollen. Es kann ein Wärmpumpen-Sondervertrag abgeschlossen werden, in dem häufig ein Preis für die Schwachlastzeit nachts und ein Preis für den Tag vereinbart werden. Ein zweiter Stromzähler wird daher eingebaut. Außerdem behalten sich die Versorger in der Regel vor, die Stromversorgung der Wärmepumpe für maximal 3 mal 2 Stunden innerhalb von 24 Stunden zu unterbrechen. Dies muss bei der Dimensionierung berücksichtigt werden und kann durch den Einbau eines Pufferspeichers oder durch die Speicherfähigkeit einer Fußbodenheizung aufgefangen werden.
Bei Boden und Grundwasser als Wärmequellen sind das Wasserhaushaltsgesetz und die zugehörigen Vorschriften der Länder zu berücksichtigen. Die Nutzung von Grundwasser und Erdwärme ist vor Baubeginn bei der unteren Wasserbehörde anzumelden. Luftwärmepumpen sind genehmigungsfrei.
Finanzieller Aufwand (Achtung: 2022, starke Erhöhung der Preise!)
Investitionskosten inklusive MwSt., Einbau und sonstiger Nebenkosten im Ein-/Zweifamilienhaus (Wärmeleistung bis ca. 12-15 kW)
Luft-Wasser-Wärmepumpe: ca. 12.000 bis 14.000 Euro (abhängig von Leistung und Warmwasserbereitung).
Sole-Wasser-Wärmepumpen: Wärmepumpenaggregat: ca. 9.000 bis 11.000 Euro (abhängig von Leistung und Warmwasserbereitung)Erdkollektor: ca. 400 bis 500 Euro pro kW Erdsonde: ca. 600 bis 1.000 Euro pro kW (ca. 60 Euro pro Meter Bohrtiefe)
Wasser-Wasser-Wärmepumpen: Wärmepumpenaggregat: ca. 9.000 bis 11.000 Euro (abhängig von Leistung und Warmwasserbereitung) Brunnen: ca. 50 bis 60 Euro pro Meter Bohrtiefe (typische kleine Brunnenanlage ca. 4.000 Euro)
Betriebskosten von Wärmepumpen
Der Wärmepumpenstrom kostet meist ca. 25 - 26 Cent pro kWh (derzeit 12/22 deutlich teurer). Bei Neubauten liegen die Betriebskosten in der Summe um den Faktor 1,5 niedriger als bei konventionellen Heizungsanlagen, die mit Heizöl oder Erdgas betrieben werden. Eine genaue Dimensionierung und die Effizienz der Anlage sind dabei die wichtigsten Faktoren. Außerdem spielt die künftige Preisentwicklung bei den Energieträgern eine Rolle.
Da sich auf dem Heizstrommarkt auch bei Tarifen für Wärmepumpen mittlerweile an vielen Orten ein nennenswerter Wettbewerb entwickelt hat, lohnt der Preisvergleich zwischen mehreren Anbietern. Bei der Suche nach dem günstigsten Tarif ist unter anderem die Messweise des Verbrauchs entscheidend.Betriebskosten von Wärmepumpen
Öko-Bilanz von Wärmepumpen
Häufig wird die Wärmepumpe zu den Anlagen gezählt, die erneuerbare Energien nutzen. Begründet wird dies damit, dass mit 1 kWh Strom 3 kWh Umweltwärme gewonnen werden. Das Ergebnis im Einzelnen steht und fällt mit der realisierten Jahresarbeitszahl sowie dem jeweiligen Strommix des örtlichen Versorgers, den man den Angaben auf der Stromrechnung entnehmen kann. Allerdings verbessert sich die Umweltbilanz der bestehenden Anlagen, je mehr erneuerbare Energien (2022 etwa 47 %) im Strommix enthalten sind. Dieser Anteil wird sich künftig weiter erhöhen.
Checkliste
Neubau Monovalente Betriebsweise anstreben Möglichkeiten für Grundwasser und Erdwärmenutzung prüfen; Kosten vergleichen. Sehr gute Wärmedämmung vorsehen. Flächenheizung mit max. 35 °C Vorlauftemperatur bevorzugen
Modernisierung Der Heizwärmebedarf nach Modernisierung sollte unter 80 kWh/qm/Jahr liegen. Die Vorlauftemperatur sollte auch bei tiefen Außentemperaturen 50 °C nicht übersteigen. (Können die Heizflächen/Heizkörper entsprechend angepasst werden?)
Alle Anlagen Schließen Sie mit dem Stromversorger einen Sondervertrag ab. Beachten Sie dabei mögliche Sperrzeiten. Von diesem Tarif und der Effizienz der Anlage (Jahresarbeitszahl) hängt es ab, ob sich die Investition in ein Wärmepumpe lohnt.Holen Sie detaillierte Angebote von erfahrenen Fachunternehmen ein. Beauftragen Sie nur ein Unternehmen als ausführendes und haftendes Unternehmen für Planung, Installation, Inbetriebnahme und Wartung der gesamten Wärmepumpenanlage. Bevorzugen Sie zertifizierte Unternehmen (EHPA-Gütesiegel; Gütesiegel Erdwärmesonden-Bohrunternehmen; Zertifizierung nach DVGW W120). Vereinbaren Sie mit dem ausführenden Unternehmen eine Mindest-Jahresarbeitszahl. Damit diese ermittelt werden kann, müssen ein Wärmemengenzähler und ein separater Stromzähler für den gesamten Stromverbrauch der Wärmepumpenanlage eingebaut werden. Beratung dazu und eine Mustervereinbarung erhalten Sie bei der Energieberatung der Verbraucherzentralen. Für einen effizienten Betrieb muss ein hydraulischer Abgleich des Heizsystems durchgeführt werden. Neben dem Warmwasserspeicher sollten Sie auch ein Pufferspeicher für die Heizung einbauen lassen. Dieser kann bei einer Fußbodenheizung entfallen. Das Trinkwasser sollten Sie ebenfalls mit der Wärmepumpe erwärmen. Wenn Sie die Wärmepumpe im Sommer auch zur Kühlung nutzen wollen, berücksichtigen Sie dies bei der Planung.
In Wassserschutzgebieten kommen heute auch Erdreichwärmepumpen mit CO2-Tiefensonden zum Einsatz. Bei diesem System werden mit CO2 befüllte, selbstzirkulierende Kupferrohrsonden ins Erdreich eingebracht, die zur Energiegewinnung dienen.
Einige Firmen bieten inzwischen modulierende Wärmepumpen an. Der Kompressor in einer modulierenden Wärmepumpe ist drehzahlgeregelt und passt seine Leistungsabgabe an den jeweiligen Heizbedarf an. Durch die Drehzahlanpassung wird an warmen Tagen weniger Strom als an kalten Tagen aufgenommen. Dadurch wird der Wirkungsgrad und die Jahresarbeitszahl weiter verbessert.
Förderprogramme Wärmepumpenförderung im Neubau und Altbau. Bitte beachten Sie, den Antrag auf Förderung einer Wärmepumpe vorVorhabensbeginn zu stellen.
EnBW bietet einen speziellen Tarif EnBW WärmePro für Wärmepumpenbetreiber an. Weitere Internetseiten: siehe hier undEnergiespar-Links
CO2-Erd-Wärmepumpe, mit Pufferspeicher, im Ezach, Leonberg, Einbau in Reihenhaus (Altbau) Besichtigung 10.05.08
Wäemepumpe 1) Kondensator, 2) Drossel, 3) Verdampfer, 4) Kompressor Quelle: Wikipedia 
