Heizen mit Wärmespeicher und Wärmepumpe

Was ist eine Wärmepumpe?

Eine Wärmepumpe gehört zu den umweltfreundlichen Heizsystemen im Bereich der Energiestrategien. Sie nutzt die ihr zur Verfügung stehende Energie aus erneuerbaren und regenerativen Quellen, darunter Luft, Wasser oder Wärme aus dem Erdreich, und wandelt diese mit Hilfe eines Kühlmittels in Wärme um. Für den Antrieb benötigt sie eine sehr geringe Eigenenergie, so dass die verschiedenen Modelle sehr energieeffizient arbeiten.

Es gibt Wasser-, Luft- und Erdwärmepumpen, deren Stromverbrauch sich unterscheidet. Auch im Vergleich der Technologien gibt es verschiedene Modelle, so die Kompressionswärmepumpe und die Adsorptionswärmepumpe. Für das Heizen von Gebäuden dienen in der Regel erstere Modelle, die mit einem Kältemittel und Elektromotor arbeiten und mit wenig Energieaufwand eine hohe Leistung erbringen.

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Die Wärmepumpe Funktion ähnelt der des Kältesystems eines Kühlschranks. Sie wandelt die aus der Umwelt gewonnene Energie in Wärme um und gibt diese nach dem Prozess wieder an die Umwelt ab. Das erfolgt durch ein Kältemittel, das bei niedrigen Temperaturen verdampft. Über einen Verdichter wird dieses transportiert und verdichtet, so dass sich der Druck erhöht und damit auch die Temperatur des Wasserdampfes. Damit die Wärme effizient gefördert werden kann, dient oftmals ein zusätzlicher Heizstab zur Leistungsbeschleunigung. Arbeitet dieser elektrisch, steigen die Stromkosten.

Welche Energiequellen nutzt die Wärmepumpe?

Wärmepumpenheizungen nutzen immer regenerative Energiequellen. Das sind Erdwärme, Wasser und Luft. Die Energie wird über Erdwärmesonden, Erdregister oder Erdwärmekörbe absorbiert. Alternativ gibt es den Bezug aus dem Grundwasser, aus einem Eisspeicher oder aus der Außenluft.

Welche unterschiedlichen Wärmepumparten gibt es?

Wärmepumpen werden hin Hinblick auf den Energiebezug und auf die Technik unterschieden. Sehr energieeffizient arbeiten Luft Wasser Wärmepumpen, während Luft Wärmepumpen etwas höhere Stromkosten verursachen. Dadurch, dass eine Wärmepumpenheizung nur sehr selten die maximale Leistung erbringen muss, sind die Wärmepumpe Kosten und der Stromverbrauch jedoch überschaubar. Praktisch sind Modelle mit Leistungsregelung. Geräte mit Taktbetrieb sind weniger effizient.

• Luft Wasser Wärmepumpe

Die Luft Wasser Wärmepumpe gibt es als Kompaktgerät oder als Split-Pumpe, die im Innen- und Außenbereich installiert wird. Sie erzeugt Wärme aus der Umgebungsluft und ist damit in der Lage, auch bei niedrigen Temperaturen Wärme bereitzustellen. Das wird über Ventilatoren bewerkstelligt.

Enthalten sind ein Wassererwärmer und ein Pufferspeicher. Das Modell arbeitet mit einem Kältemittel, das innerhalb eines Kreislaufs verdampft. Diese Pumpen eignen sich hervorragend für die flexible Aufstellung und für die Modernisierung von Häusern. Als Split-Variante besitzt das Gerät eine Außeneinheit. Einige Modelle haben ein reversibles System, so dass diese auch zur Kühlung genutzt werden können.

• Sole-Wasser-Wärmepumpe

Die Sole-Wasser-Wärmepumpe gewinnt ihre Energie aus dem Erdreich. Die Erde ist dabei ein unerschöpflicher Speicher und die effektivste Wärmequelle. Da sie eine bestimmte Grundtemperatur aufweist, ist die Temperatur konstanter als die Umgebungsluft. Selbst wenn die Erdschicht vereist ist, ist ein effizientes Arbeiten möglich.

Das Prinzip ist dem der anderen Bauarten ähnlich. Thermische Energie wird mit Hilfe eines Kältemittels verdampft und verdichtet. Die Energie wird durch Erdsonden oder Erdkollektoren gewonnen.

• Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe gehört ebenfalls zur den effizienten Modellen und arbeitet mit Grundwasser. Die thermische Energie wird z. B. aus Brunnen gewonnen und lässt sich, durch ein Kältemittel verdichtet, zum Heizen und zu der Warmwasserbereitung verwenden.

Die Abgabe erfolgt durch einen nachgeschalteten Wärmetauscher. Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe erreicht einen sehr großen Wirkungsgrad, eine hohe Heizleistung und Jahresarbeitszahl.

• Abwasser-Wärmepumpe

Die Abwasser-Wärmepumpe ist neben den sonstigen Standardlösungen für den Einbau eines solchen Heizsystems eine gesonderte Form, die noch einmal hilft, Kosten einzusparen und Energie effizienter zu nutzen. Diese Pumpe gewinnt die thermische Energie aus der Kanalisation.

• Kompressions- und Adsorptionswärmepumpe

Unterschiede zeigen sich bei den Bauarten nicht nur in Hinblick auf die genutzte Energie, sondern auch in Hinblick auf die technische Funktionsweise. Das bedeutet, es gibt verschiedene Modelle, die das Temperaturniveau unterschiedlich erhöhen. Die bekannteste Pumpenart ist die Kompressionswärmepumpe. Sie arbeitet mit einem Kältemittel, das durch einen elektrischen Kompressor oder Motor verdichtet wird.

Dem gegenüber steht die Adsorptionswärmepumpe, die keine mechanische Verdichtung benötigt. Durch ihre speziellen Eigenschaften und ein poröses Material ist sie energieeffizienter und arbeitet mit den beiden Phasen der Adsorption und Desorption. Beim ersten Vorgang wird über das Material Wasserdampf aufgenommen, beim zweiten Vorgang wird dieser durch eine Gasheizung im Gestein getrocknet.

Ist eine Wärmepumpe klimafreundlich?

Eine Pumpe, die zum Heizen dient, nutzt in der Regel erneuerbare Energien. Daher ist der Einbau zukunftsfähig und lohnt sich in Neubauten, aber auch in Bestandswohnungen und Häusern. Je nach Heizsystem nutzt die Wärmepumpe Funktion Luft, Wasser oder Erdwärme und ist durch besonders klimafreundlich, da bei der Förderung so gut wie keine Emissionen entstehen.

Die CO2-Bilanz ist um 90 Prozent geringer als bei Gas- und Ölheizungen. Wärmepumpenheizsysteme arbeiten im emissionsfreien Betrieb und erzeugen auch keinen Feinstaub. Da der eingesetzt Strom aus erneuerbaren Energien stammt, verbessert sich die gesamte Ökobilanz.

Wie hoch ist der Stromverbrauch bei einer Wärmepumpe?

Wärmepumpenheizsysteme sind energieeffizient und umweltfreundlich. Der Stromverbrauch ist dabei abhängig von der Wohnfläche, Heizleistung und der Jahresarbeitszahl.

Was sagt die Jahresarbeitszahl über die Wärmepumpe aus?

Die Jahresarbeitszahl (JAZ) gibt an, wie viel Nutzwärme mehr die Pumpe innerhalb eines ganzen Jahres abgibt als sie an Antriebsenergie benötigt. Entsprechend ist die JAZ die im Jahr erreichte Leistungszahl. Um die Leistungsaufnahme zu ermitteln, werden auch Kältemittel, der Strombedarf und Hilfsaggregate berücksichtigt, so Sole-Umwälzpumpen oder Erdwärmesonden.

Üblich ist für Wärmepumpenheizungen eine Jahresarbeitszahl zwischen 3,0 bis 5,0. Die JAZ wird von Herstellern meistens nicht angegeben, da sie vom Einsatz und den Umständen abhängt. Gute Modelle erreichen Werte von 5,0 und mehr. Die Jahresarbeitszahl kann optimiert werden, wenn die maximale Energieeffizienz und der Primärenergiebedarf ermittelt werden.

Wie viel Kilowatt werden pro Quadratmeter verbraucht?

Der Verbrauch liegt pro Wohnfläche zwischen 25 bis 45 Kilowatt, hängt jedoch von der Leistung der Pumpe ab. Arbeitet diese mit 12 Kilowatt entsteht bei 100 Quadratmetern Fläche ein Verbrauch bis zu 6.500 Kilowattstunden.

Häuser mit 150 Quadratmetern Wohnfläche haben einen mittleren Verbrauch zwischen 4.000 bis 6.000 Kilowattstunden pro Quadratmeter. Mit einer Heizleistung von etwa 9 Kilowatt und einer durchschnittlichen Jahresarbeitszahl von 3,0 ist der Verbrauch bei etwa 1.800 Heizstunden 5.400 Kilowattstunden im Jahr.

Welche Faktoren beeinflussen den Stromverbrauch von Wärmepumpenheizungen?

Der Stromverbrauch hängt von mehreren Faktoren ab. Das betrifft die Gebäudeart, die Dämmung, die Bauweise der Pumpe und die Bewohneranzahl im Haushalt. Gleichzeitig wird der Verbrauch von der Heizleistung und die Jahresarbeitszahl beeinflusst. Er lässt sich einfach mit einer Formel berechnen:

Als Beispiel würde der Verbrauch bei einer jährlichen Heizleistung von 10.000 kWh, wobei 6.000 kWh für die Heizung und 4.000 kWh für Warmwasser stehen, und einer Jahresarbeitszahl von 4,0 für die Heizung und 3,5 für das Warmwasser diese Rechnung ergeben:

Wann arbeitet eine Wärmepumpenheizung am effizientesten?

Eine Wärmepumpenheizung arbeitet nur dann effizient, wenn der Temperaturunterschied zwischen dem Heizsystem und der Wärmequelle niedrig ist. Dabei wird der elektrische Verdichter entlastet, so dass für den Verbraucher niedrige Kosten entstehen. Es lohnt sich daher, die Preise auf Strom Zugang zu vergleichen und die günstigste Energiequelle auszusuchen, die für den Einbau und die Art des Hauses sinnvoll ist.

Eine wichtige Voraussetzung für den sparsamen Stromverbrauch ist ein System, das mit sehr niedrigen Heizwassertemperaturen arbeitet und gleichzeitig viel Wärme erzeugt. Das ist in gut gedämmten Gebäuden und Energiesparhäusern gewährleistet. Am effizientesten arbeitet die Pumpe in Verbindung mit Flächen- und Wandheizungen.

Wie hoch sind die Stromkosten für Wärmepumpen?

Die Kosten Wärmepumpe richten sich nach dem jährlichen Verbrauch, der sich je nach der Jahresarbeitszahl der Pumpe zwischen 2.000 bis 4.000 kWh bewegt. Es gibt einige Modelle, die noch sparsamer im Betrieb sind. Es lohnt sich, das Modell auf das individuelle Heizverhalten und die Art des Gebäudes abzustimmen.

Was kostet eine Wärmepumpenheizung?

Gegenüber anderen Heizungen, darunter Öl- und Gasheizungen, ist die Anschaffung noch relativ teuer. Abhängig davon, welche Bauart verwendet und wie hoch der Erschließungsaufwand ist, kann die Pumpe zwischen 10.000 und 25.000 Euro kosten.

Wie hoch sind die Kosten für die Beschaffung der Wärmepumpe?

Die Wärmepumpe Kosten liegen etwas höher als die anderer Heizsysteme. Unter den Bauarten ist die Luft Wasser Wärmepumpe die günstigste und verbreitete. Sie zeichnet sich durch überschaubare Anschaffungs- und Installationskosten aus und ermöglicht mehr Flexibilität in der Kombination mit anderen Technologien, z. B. Photovoltaik.

Wie hoch sind die Kosten für den Betrieb der Pumpe?

Durchschnittlich liegen die Kosten für den Betrieb und das Heizen zwischen 800 bis 1.200 Euro pro Jahr. Abhängig sind die Kosten von der Bauart, wobei der Betrieb deutlich günstiger als bei Heizungen mit Heizöl und Erdgas ist und gleichzeitig keine CO2-Steuer anfällt.

Der Verbrauch und die Stromkosten nach Bauart

Die Stromkosten lassen sich ermitteln, wenn der gesamte Stromverbrauch pro Jahr ermittelt wird. Dabei werden diese mit den angebotenen Wärmepumpentarifen multipliziert, die auf Strom Zugang zur Verfügung stehen.

Als Beispiel für ein Einfamilienhaus und einem Verbrauch von 10.000 kWh, mit einem Stromtarif von 25 Cent pro kWh, ergeben sich für verschiedene Wärmepumpensysteme folgende Kosten:

Welche Voraussetzungen müssen für den Einbau einer Wärmepumpe erfüllt sein?

Für den Einbau müssen technische Voraussetzungen gewährleistet sein. Prinzipiell gilt, dass eine Pumpe eingebaut werden kann, wenn die Vorlauftemperatur bei 35 bis 50 Grad Celsius liegt. Ist das nicht gewährleistet, verbraucht sie zu viel Strom und verursacht zu hohe Kosten. Sehr praktisch sind die Modelle in der Kombination mit Solaranlagen, Heizkörper oder Flächenheizsystemen.

Wird der Einbau von Wärmepumpen gefördert?

Der Einbau und die Nutzung von Wärmepumpenheizungen werden staatlich belohnt, da die Energiegewinnung aus erneuerbaren Quellen erfolgt. Verbraucher können eine Förderung Wärmepumpe 2022 beantragen, entweder als Zuschuss durch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle oder durch einen gewährten zinsgünstigen Kredit.

Welche Vor- und Nachteile hat die Wärmepumpe?

Weil eine Wärmepumpe unabhängig von fossilen Energiequellen ist und, je nach Art und Modell, stattdessen regenerative Energieträger nutzt, zeichnet sie sich durch viele Vorteile aus und ist anderen Heiztechnologien teilweise überlegen. Damit sind solche Heizsysteme eine gute Alternative zur herkömmlichen Energiegewinnung und Wärmeerzeugung, sind jedoch noch nicht für alle Zwecke und Häuser geeignet.

Was sind die Vorteile von Wärmepumpen?

Die Vorteile zeigen sich durch einen sehr geringen CO2-Ausstoß, der gegenüber anderen Heiztechniken um 90 Prozent niedriger ist. Es fällt keinerlei Feinstaub-Emission an und eine Umweltbelastung ist nicht gegeben.

Zwar ist die Anschaffung momentan noch teurer, dafür ist der Betrieb deutlich sparsamer als der von anderen Heizsystemen mit Strom, Gas und Öl. Die Wärmepumpe Kosten sind damit gut kalkulierbar und können als Anschaffungskosten wieder hereingeholt werden.

Die Vorteile sind auf einen Blick sind:

• Geringe Betriebskosten
• Energiesparender Verbrauch
• Umweltschonend und zukunftsorientiert
• Große Auswahl an Heizsystemen mit Wärmepumpe
• Maximale Flexibilität mit anderen ökologischen und modernen Technologien
• Energieeffizientes Arbeiten
• Hohe Investitionssicherheit
• Zuverlässige Funktion
• Aufbau im Innen- und Außenbereich möglich
• Wartungsarm

Was sind die Nachteile von Wärmepumpen?

Wärmepumpen lohnen sich momentan nur in Häusern, die bereits einen guten Wärmeschutz aufweisen oder über eine Flächenheizung verfügen. In Gebäuden, die weniger gut gedämmt sind, ist der Einbau nicht empfehlenswert, z. B. in nicht modernisierten Altbauten. Gleiches gilt, wenn eine Vorlauftemperatur von über 50 Grad Celsius benötigt wird. Unter diesen Bedingungen ist ein solches Heizsystem nicht wirtschaftlich und effizient.

Wichtig ist immer eine hohe Jahresarbeitszahl, um die Effizienz zu gewährleisten. Da die Anschaffung und die Installation relativ hohe Kosten verursachen, sollten die notwendigen Voraussetzungen erfüllt sein, damit der Einbau einer Wärmepumpe nicht nachteilig ist. Sinnvoll ist die Nutzung, wenn die Wärmepumpe mindestens eine Jahresarbeitszahl von 3,5 aufweist.

Die Wärmepumpe Nachteile zeigen sich als:

• Hohe Anschaffungskosten
• Nichteignung für alle Gebäudearten
• Höhere Stromtarife bei niedriger Jahresarbeitszahl

FAQ

Warum ist die Wärmepumpe zukunftsfähig?

Der Ausbau erneuerbarer Energiequellen und die Reduzierung herkömmlicher Energie aus Heizöl und Erdgas ermöglicht eine bessere Klimabilanz und ist ein Beitrag zum Umweltschutz. Dazu zeigen Wärmepumpen ab einer JAZ von 3,0 deutlich günstigere Betriebskosten als Öl- und Gasheizungen. Da die Kosten allgemein steigen, ist mit einer Wärmepumpe eine gute Investition gemacht, um in Zukunft kostengünstig zu heizen und eine konstante Wärme zu genießen.

Wann lohnt sich eine Wärmepumpe?

Die Wärmepumpe lohnt sich bei einer hohen JAZ und wenn die Differenz zwischen der Temperatur der Energiequelle und Heizwassertemperatur klein ist. Unter diesen Bedingungen verbraucht die Pumpe am wenigsten Energie und kann kostengünstig zum Heizen verwendet werden. Der Einbau ist empfehlenswert bei Neubauten und gut gedämmten Häusern und bringt viel Leistung in Kombination mit Flächenheizungen.

Was kostet eine Luft Wärmepumpe für ein Einfamilienhaus?

Je nach Bauart und Aufstellungsort kostet eine Luft Wärmepumpe für ein Einfamilienhaus zwischen 10.000 bis 24.000 Euro. Etwas günstiger sind Sole-Wärmepumpen mit 12.000 Euro. Die Erschließung der Wärmequelle kann darüber hinaus weitere Kosten verursachen.

Wie funktioniert eine Wärmepumpenheizung?

Die Wärmepumpenheizung arbeitet mit einer Wärmepumpe, die entweder Luft, Wasser oder Erdwärme nutzt. Sie bezieht die Wärme aus der Umwelt, der Erde oder dem Grundwasser, hebt sie auf ein höheres Temperaturniveau und macht so die daraus resultierende Energie für das Heizen nutzbar.