Wärmepumpe
Familie mit Wärmepumpenanlage (Foto: Pixabay).
Elektrische Wärmepumpen sind umweltfreundliche Alternativen bei sehr gut sanierten Häusern sowie im Neubau. Sie arbeiten in der Regel als Kompressionswärmepumpen mit einem elektrischen Verdichter. Ein niedrig siedendes Kältemittel wird durch die Umweltwärme verdampft und anschließend verdichtet. Teilweise werden Kältemittel eingesetzt, welche ein extrem hohes Treibhauspotential aufweisen. Eine umweltfreundliche Alternative ist Propan. Es hat ein sehr niedriges Treibhauspotential.
Betriebsweisen von Wärmepumpen
Wärmepumpen können als alleinige Wärmeerzeuger oder in verschiedenen Kombinationen betrieben werden. Dabei wird zwischen folgenden Betriebsformen unterschieden:
- Monovalenter Betrieb: Die Wärmepumpe ist alleiniger Wärmeerzeuger.
- Bivalent-paralleler Betrieb: Die Wärmepumpe liefert die Grundlast, der restliche Energiebedarf wird über einen zweiten Wärmeerzeuger (zum Beispiel Heizkessel) gedeckt.
- Monoenergetischer Betrieb: Zusätzlich zur Wärmepumpe wird ein elektrischer Heizstab eingesetzt, wenn die Wärmequellentemperatur unterhalb einer bestimmten Temperatur sinkt.
Für die benötigte Umweltwärme kann Wärme aus natürlichen Quellen wie beispielsweise dem Boden, dem Wasser oder der Luftentnommen werden. Die Heizkörper sollten Niedertemperaturheizkörper (Vorlauftemperatur maximal 35 Grad Celsius) sein oder zu solchen umgerüstet werden können. Flächenheizungen wie Fußbodenheizungen sind ideal. Bei den niedrigeren Vorlauftemperaturen muss die Wärmepumpe weniger arbeiten, wodurch sie wirtschaftlicher ist. Die Anlage sollte im Vorfeld sehr gut geplant werden, damit der elektrische Heizstab im Pufferspeicher nicht vermehrt eingesetzt werden muss. Andernfalls können höhere Stromkosten als geplant anfallen. Wie effizient eine Wärmepumpe ist, lässt sich an der „Jahresarbeitszahl“ (JAZ) ablesen. Die JAZ ist der Kennwert für die Effizienz der Pumpe. Generell gilt: Je höher die JAZ ist, desto umweltfreundlicher und kostengünstiger arbeitet die Pumpe. Als ideal gelten laut Umweltbundesamt und Herstellern Werte von 4,0 oder höher. Eine JAZ von 4,0 bedeutet, dass für das Bereitstellen von vier Kilowattstunden Heizwärme eine Kilowattstunde elektrischer Strom benötigt wird. Es gibt eigene Wärmepumpentarife für den Bezug des erforderlichen Stroms. Besonders umweltfreundlich wird der Einsatz der Wärmepumpe vor allem, wenn Sie Ökostrom nutzen, um sie zu betreiben. Die Wärmepumpe lässt sich sehr gut mit einer Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) kombinieren. Sie kann mit einer PV-Anlage zwar nicht autark betrieben werden (geringere Stromerzeugung im Winter), aber abhängig von der Anlagengröße und Ausrichtung einen großen Teil des Strombedarfs der Wärmepumpe decken.
Wärmepumpe Erdreich/Grundwasser
Für eine Erdwärmepumpe müssen Sie entweder eine Bohrung durchführen lassen (üblicherweise 50 bis 100 Meter) oder Sie benötigen eine gewisse Gartenfläche für oberflächennah verbaute Erdkollektoren. Die Bodenart hat Einfluss auf die Kosten. Im Vorfeld einer Bohrung müssen Sie eine Genehmigung bei den kommunalen Behörden einholen, meistens bei der Unteren Wasserbehörde. Auch beim geplanten Einbau einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe, bei der die Wärme des Grundwassers genutzt werden soll, brauchen Sie eine Erlaubnis der Wasserschutzbehörde. Wasser-Wasser-Wärmepumpen beziehen die Wärme aus dem (Grund-)Wasser und geben sie an das Heizungswasser ab.
Luft-Wärmepumpe
Luft-Wasser-Wärmepumpen beziehen die Wärme aus der Luft und geben die Wärme an das Heizungswasser ab (daher Luft-Wasser-Wärmepumpe). Sie lassen sich auch leicht im Grundstück installieren. Der Nachteil: Sie sind nicht so effizient wie Erdwärmepumpen, da sie im Winter bei sehr niedrigen Lufttemperaturen an ihre Grenzen stoßen und die Heizkosten bei dieser Variante höher ausfallen. Die vergleichsweise geringe Wärme in der Winterluft muss dann nämlich mit mehr Strom auf das Heizniveau „gepumpt“ werden.
Luft-Luft-Wärmepumpen geben ihre Wärme nicht an ein Kältemittel als Übertragungsmedium ab. Stattdessen verfügen sie über einen Plattenwärmetauscher, der die Abluft mit der Zuluft kreuzt und in dem die Wärme der Abluft an die frische Zuluft abgegeben wird. Sie bieten sich für Häuser mit einem geringen Heizbedarf an. Das sind im Normalfall Passiv- oder Niedrigenergiehäuser. Außerdem bieten sie den großen Vorteil, dass sie durch ihre Funktionsweise gleichzeitig für die sogenannte Zwangsbelüftung sorgen können. Diese ist bei luftdichten Häusern vorgeschrieben. Ist das Haus optimal gedämmt, kann die Wärmepumpe sogar noch für die Warmwasseraufbereitung hinzugezogen werden.