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Wärmepumpenheizung

Definition: ein Heizsystem basierend auf einer oder mehreren Wärmepumpen

Allgemeiner Begriff: Heizungsanlage

Englisch: heat pump heating system

Kategorien: Haustechnik, Wärme und Kälte

Autor:

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 21.03.2010; letzte Änderung: 11.02.2024

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Wärmepumpen sind besonders geeignet für die Beheizung von Gebäuden, vor allem wenn das benötigte Temperaturniveau der Heizwärme (die Vorlauftemperatur eines Zentralheizungssystems) relativ niedrig ist und ein geeignetes Wärmereservoir zur Verfügung steht. Ähnliches gilt für die Beheizung von Schwimmbädern. Zentrale Vorteile z. B. gegenüber Heizkesseln sind einerseits die hohe Energieeffizienz und andererseits die Möglichkeit, den Energiebedarf gänzlich aus erneuerbaren Energien zu decken – letzteres als Folge der Elektrifizierung.

Grundlegende Aspekte von Wärmepumpen wie das Funktionsprinzip, die Energie- und Exergiebilanz sowie der Vergleich mit anderen Methoden der Wärmeerzeugung werden im Artikel über Wärmepumpen behandelt. Der vorliegende Artikel konzentriert sich auf den Einsatz von Wärmepumpen speziell für Heizzwecke – zum größten Teil für die Gebäudeheizung, aber im letzten Abschnitt geht es um die gebräuchlich werdende Wärmepumpenheizung im Elektroauto.

Mit Heizungswärmepumpen nutzbare Wärmequellen

Heizungswärmepumpen können unterschiedliche Quellen von Umweltwärme oder Abwärme nutzen:

Erdwärmesonden

Häufig werden Erdwärmesonden eingesetzt, die z. B. 100 m oder 200 m tief in das Erdreich eindringen. Eine frostgeschützte Flüssigkeit (ein Wasser-Glykol-Gemisch, oft ungenau als Sole bezeichnet) zirkuliert zwischen Erdwärmesonde und der Sole/Wasser-Wärmepumpe. Die Flüssigkeit (das Kältemittel) ist im Betrieb etwas kühler als das Erdreich, entzieht diesem also Wärme, die sie dann an den Verdampfer der Wärmepumpe abgibt. Typischerweise liegt die Temperatur der Sole auch im Winter bei z. B. 5 °C, was gute Leistungszahlen ermöglicht, oder zumindest nicht tiefer als 0 °C.

Die Länge und Anzahl der benötigten Erdwärmesonden richtet sich nach der benötigten maximalen Heizleistung und ein Stück weit auch nach der Bodenbeschaffenheit. (Feuchter, lehmiger Boden ist besser geeignet als trockener Sand.) Ein typischer Richtwert ist eine Länge von 20 m pro kW Heizleistung.

Sole-Erdwärmesonden sind im Sommer auch gut für die Kühlung (Klimatisierung) des Hauses nutzbar. Erdsonden werden im Sommer manchmal auch benutzt, um überschüssige Wärme einer Solaranlage in den Boden zu leiten.

Es gibt auch spezielle Erdwärmesonden, die mit Kohlendioxid (CO2) anstelle einer Sole als Wärmeträger arbeiten. Hier wird das Prinzip der Direktverdampfung realisiert: CO2 wird bei Wärmeaufnahme in der Sonde verdampft und oben in einem Wärmeübertrager wieder kondensiert; die Sonde arbeitet also als Wärmerohr ("heat pipe"). Die Energieeffizienz solcher Anlagen ist recht hoch. Allerdings ist die Installation auch eher teuer, und die Nutzung für die Kühlung im Sommer ist nicht möglich.

Eine weitere Variante von Erdwärmesonden sind Energiepfähle, die zusätzlich auch eine statische Funktion für das Gebäude haben. Auf solche Energiepfähle kann ein Baufundament abgestützt werden. Das zugrunde liegende Konzept wird als thermische Bauteilaktivierung bezeichnet.

Erdregister und Erdwärmekörbe

Ebenfalls gebräuchlich sind in geringer Tiefe von z. B. 1,5 m flächig verlegte Erdregister, die z. B. unter einem Garten liegen können, und Erdwärmekörbe (auch Spiralkollektoren). Sie haben bezüglich Effizienz und Kosten ähnliche Eigenschaften wie Erdwärmesonden.

Die Verlegung von Erdregistern erfordert häufig größere Erdarbeiten und kommt deswegen eher bei Neubauten in Frage im Zuge der Anlage des Gartens. Eine Voraussetzung ist eine ausreichende Grundstücksfläche; die nötige Fläche des Erdregisters beträgt ca. 30–60 m2 pro kW Heizleistung. Eine unerwünschte Nebenwirkung der Abkühlung des Bodens kann ein etwas verzögertes Pflanzenwachstum im Garten sein.

Wärmequellen für Wärmepumpenheizungen
Abbildung 1: Wärmepumpenheizungen können verschiedene Wärmequellen nutzen: Erdwärme über Erdsonden, Erdregister oder Erdwärmekörbe, Wärme aus Grundwasser und Umgebungsluft.

Grundwasser

In manchen Fällen kann oberflächennahes Grundwasser genutzt werden, welches in einem Brunnen gewonnen, in einem Wärmeübertrager abgekühlt und dann wieder versickert wird (Reinfiltration). Wenn ein Fluss oder Bach in der Nähe verläuft, kann das Wasser auch dort eingeleitet werden.

Da das Grundwasser häufig eine höhere Temperatur von z. B. 12 °C aufweist, kann eine Grundwasser-Wärmepumpe im Prinzip deutlich effizienter arbeiten als eine Sole/Wasser-Wärmepumpe. In der Praxis ist jedoch oft das Gegenteil der Fall, weil der Wärmeübergang im Grundwasser-Wärmeübertrager durch Verschmutzung behindert werden kann und weil der Betrieb der Pumpe für die Grundwasserumwälzung erhebliche Mengen elektrischer Energie benötigen kann, insbesondere wenn die Anlage nicht sorgfältig ausgelegt ist. Pro Kilowatt Heizleistung müssen stündlich ca. 300 bis 400 Liter Wasser gefördert werden.

Der Einsatz von Grundwasser-Wärmepumpen ist wegen der Gefahr von Grundwasser-Verschmutzungen nicht überall erlaubt und mancherorts nur für etwas größere Anlagen (etwa zur Beheizung von großen Wohnblocks), um die Zahl der zu kontrollierenden Zapfstellen übersichtlicher zu gestalten.

Das Anlegen eines Grundwasserbrunnens ist häufig auch zu teuer für ein einzelnes Wohnhaus. Da die Kosten aber relativ wenig von den benötigten Wassermengen abhängen, ist die Wirtschaftlichkeit für größere Anlagen besser.

Flusswasser oder Seewasser

Einem Fluss oder einem See (→ Seethermie) kann mit Hilfe von Wärmepumpen über geeignete Wärmeübertrager eine sehr hohe Wärmeleistung entnommen werden, ohne dass dies spürbare Auswirkungen hat. Die Wassertemperatur ist im Winter meist einige Grade niedriger als beim Grundwasser, aber immerhin meist nicht unter 5 °C. Somit dürfte die Energieeffizienz für das Heizen meist zwischen der von Grundwasser- und Erdsondenanlagen liegen. Die größte Begrenzung für den Einsatz von Fluss- oder Seewasser ist natürlich, dass nur wenige Standorte Zugang dazu haben.

Außenluft

Luft/Wasser-Wärmepumpen nutzen meist Außenluft. Diese ist immer und überall ohne großen Aufwand verfügbar, auch wo z. B. Erdwärmesonden nicht erlaubt sind. Der Nachteil ist jedoch, dass die Außenluft gerade dann besonders kalt ist, wenn für eine Heizung viel Wärme benötigt wird. Hinzu kommt, dass solche Geräte vor allem bei Außentemperaturen um 0 °C und nebligem (feucht-kaltem) Wetter zur Vereisung des Verdampfers neigen. Dies macht regelmäßige Abtauvorgänge notwendig und senkt die Leistungszahl weiter (typisch um ca. 10–15 %). Man beachte, dass bei von Herstellern genannten Leistungszahlen die Abtauvorgänge teils nicht berücksichtigt sind, z. B. indem mit sehr trockener Außenluft gemessen wird.

Aus den genannten Gründen arbeiten Luft/Wasser-Wärmepumpen meistens erheblich weniger effizient als z. B. Sole/Wasser-Wärmepumpen; die Jahresarbeitszahl liegt bei älteren Geräten häufig deutlich unter 3, bei modernen unter 4. Dagegen ist ihre Installation kostengünstiger, da keine Erdwärmesonden o. ä. benötigt werden. Verglichen mit einem Erdgas-Brennwertkessel sind die durch Luft/Wasser-Wärmepumpen verursachten CO2-Emissionen häufig höher, was allerdings auch maßgeblich vom verwendeten Strommix abhängt.

Luft/Wasser-Wärmepumpen können im Keller oder auch im Freien aufgestellt werden. Bei manchen Geräten verursacht der Ventilator am Außenluft-Wärmeübertrager in der Umgebung eine störende Lärmbelastung. Viele neue Geräte sind jedoch recht leise.

Die Installationskosten für ein System mit Luft/Wasser-Wärmepumpen liegen wesentlich niedriger als z. B. bei solchen mit Erdwärmesonde, obwohl die Wärmepumpe selbst hier teurer ist. Es ist allerdings zu beachten, dass ein Erdsondensystem normalerweise sehr langlebig ist und der Austausch der Wärmepumpe (z. B. nach einer Betriebszeit von 15 bis 25 Jahren) bei solchen Systemen wesentlich kostengünstiger ist, als wenn eine Luft/Wasser-Wärmepumpe ausgetauscht werden muss. Hinzu kommt, dass die Lebensdauer einer Luft/Wasser-Wärmepumpe eher kürzer ist. Deswegen ist der Ansatz mit Erdwärme sollen den langfristig gesehen nicht unbedingt teurer.

Abwärme

Ideale Verhältnisse liegen oft vor, wenn Abwärme von Anlagen oder Gebäuden zur Verfügung steht, z. B. in Form warmer (selbst nur lauwarmer) Abwässer oder warmer Abluft in ausreichender Menge. Dies ist natürlich in Industrie- und Gewerbebetrieben viel häufiger der Fall als in reinen Wohngebäuden. An manchen Stellen wird jedoch auch Wärme aus Abwasser von Wohngebäuden genutzt. Hier sollte die Abkühlung des Abwassers allerdings nicht so stark sein, dass dadurch die biologische Reinigung in der folgenden Kläranlage beeinträchtigt wird.

Solare Wärme

Sonnenkollektoren können direkt (auch ohne eine Wärmepumpe) nutzbare Wärme für Heizung und Warmwasser liefern. Jedoch ist von ihnen im Sommer erzeugte überschüssige Wärme schwer in größeren Mengen speicherbar. Hier hilft das Konzept des Eisspeichers, bei dem die Wärme auf einem niedrigen Temperaturniveau (meist um 0 °C) gespeichert wird. Es ist dann eine Wärmepumpe nötig, um ein für die Nutzung ausreichendes Temperaturniveau zu erreichen. Der Artikel über Eisspeicher erklärt die Technik und diskutiert ihre Vor- und Nachteile im Vergleich zu rein solaren Anlagen wie auch zu anderen Wärmepumpensystemen.

Der Artikel über Solar-Wärmepumpen-Systeme gibt einen ausführlichen Überblick über Möglichkeiten, Wärmepumpen mit Solarthermie zu verbinden.

Andere Wärmequellen

Weniger gebräuchlich sind in Dachziegel integrierte Wärmeübertrager. Dasselbe gilt für sogenannte Energiezäune, bei denen eine Sole durch ein Geflecht von Schläuchen geleitet wird, welches einen Zaun (beispielsweise an einer Grundstücksgrenze) bildet.

Manche Passivhäuser besitzen eine Warmluftheizung, bei der eine Wärmepumpe bei Bedarf die Zuluft nachheizen kann, wobei z. B. die Abluft als (freilich nicht sehr ergiebige) Wärmequelle dient.

Bei manchen Tunnelbauten (beispielsweise in den Alpen) fällt lauwarmes Wasser an, welches mithilfe von Wärmepumpen beispielsweise für Heizungszwecke genutzt werden kann.

Typen von Wärmepumpen

Im Prinzip kommen für Heizungszwecke alle Arten von Wärmepumpen in Frage. Jedoch werden in der Praxis bisher zum größten Teil Kompressionswärmepumpen verwendet. Bei kleineren Anlagen ist der Elektroantrieb die einzig praktikable Option (→ Elektrowärmepumpe), während größere Wärmepumpen auch mit einem Gasmotor oder Dieselmotor angetrieben werden können (→ Gas-Wärmepumpe), wobei die Abwärme des Motors ebenfalls für die Heizung nutzbar ist und eine höhere Vorlauftemperatur erlaubt. Während die Energieeffizienz dieses Ansatzes besonders hoch sein kann, ist die Umstellung auf erneuerbare Energie schwieriger.

Absorptionswärmepumpen kommen bisher meist im hohen Leistungsbereich (hunderte von Kilowatt oder sogar viele Megawatt) zum Einsatz, z. B. zur Speisung von Fernwärmenetzen unter Verwendung von Abwärme eines Industriebetriebs auf einem relativ hohen Temperaturniveau. Es gibt aber auch kleinere gasbefeuerte Absorptionswärmepumpen für die Beheizung von Mehrfamilienhäusern. Die Energieeffizienz ist dann wesentlich höher als mit einem Heizkessel, wenn auch geringer als mit der Kombination von Gasmotor und Kompressionswärmepumpe. Dafür ist der technische Aufwand geringer, auch der Wartungsaufwand, und die Lebensdauer dürfte höher sein.

Da der Bedarf an Wärmeleistung im Heizbetrieb sehr stark schwankt (praktisch zwischen 0 und 100 % der vollen Leistung), erlaubt der Einsatz von modulierenden (stufenlos oder in Stufen leistungsgeregelten) Wärmepumpen in der Regel eine deutlich erhöhte Energieeffizienz. Leider arbeiten etliche heute verkaufte Elektrowärmepumpen jedoch immer noch im ineffizienten Taktbetrieb. Man beachte, dass die üblichen Angaben der Leistungszahl für den Volllastbetrieb gelten, so dass der wichtige Aspekt der Effizienz im Teillastbetrieb hieraus nicht erkennbar ist und deswegen häufig übersehen wird. (Mehr Details zur Beurteilung der Energieeffizienz finden Sie weiter unten.)

Monovalente und bivalente Wärmepumpen-Heizsysteme

Vielfach werden monovalente Wärmepumpen eingesetzt, die die gesamte Heizenergie liefern, abgesehen evtl. von dem kurzzeitigen Einsatz eines Notheizsystems (z. B. mit Elektroheizstab). Jedoch gibt es auch bivalente Systeme, bei denen die Wärmepumpe z. B. mit einem Heizkessel unterstützt oder von diesem ganz ersetzt wird, sobald die Außentemperaturen zu tief werden (den sogenannten Bivalenzpunkt unterschreiten). Falls Wärmepumpe und Heizkessel gleichzeitig betrieben werden, dient häufig die Wärmepumpe zur Vorwärmung des Heizwassers, und der Heizkessel hebt die Temperatur dann weiter an. Eher gebräuchlicher ist aber der bivalent-alternative Betrieb, bei der unterhalb einer bestimmten Außentemperatur nur der Heizkessel genutzt wird, darüber nur die Wärmepumpe.

Der monovalente Einsatz hat offenkundige Vorteile betreffend die Investitions- und Wartungskosten sowie den Platzbedarf. Es gibt jedoch auch Nachteile:

  • Wenn eine monovalente Luft/Wasser-Wärmepumpe (mit Außenluft als Wärmequelle) verwendet wird, kann bei tiefen Außentemperaturen die Effizienz der Anlage völlig einbrechen oder die Heizleistung (oder die erreichbare Vorlauftemperatur) nicht mehr ausreichen. Wenn das Notheizsystem dann häufig benötigt wird, liegt effektiv eine bivalente Heizung vor. In kalten Gegenden und/oder mit Radiatorenheizung kann eine solche Anlage also nicht wirklich monovalent betrieben werden.
  • Die Größe der Wärmepumpe muss so bemessen werden, dass die erreichte Heizleistung bei tiefen Außentemperaturen gerade ausreicht. Bei höheren Außentemperaturen steigt die Leistung deutlich an, obwohl gerade in diesem Fall erheblich niedrigere Leistungen benötigt werden. Es besteht dann also ein Missverhältnis, welches bei nicht modulierenden Wärmepumpen das häufige Takten (Ein- und Ausschalten des Antriebs) nötig macht. Dies kann die Effizienz und die Lebensdauer beeinträchtigen. Jedoch lassen sich diese Effekte durch verschiedene Methoden mildern, am besten durch Einsatz einer modulierenden Wärmepumpe, und meist weniger gut durch einen Pufferspeicher.
  • Bei elektrisch betriebenen monovalenten Heizungswärmepumpen entsteht ein Strombedarf, der sich stark auf die kalten Tage konzentriert. Dies ist energiewirtschaftlich nicht wünschenswert, da ein Bedarf mit dieser Charakteristik zusätzliche Mittellast und Spitzenlast nötig macht. Dieser Effekt lässt sich die Spitzenlast betreffend mildern, wenn das Stromversorgungsunternehmen die Wärmepumpe z. B. für maximal zwei Stunden pro Tag ferngesteuert abschalten darf (Sperrzeiten), was in gut wärmegedämmten Häusern kaum zu einer spürbaren Abkühlung führt.

Die Vorteile des bivalenten Betriebs:

  • Die Energieeffizienz der Wärmepumpe, ausgedrückt durch die Jahresarbeitszahl (siehe unten), kann im bivalenten Betrieb aus mehreren Gründen erheblich höher werden. Da die Wärmepumpe vorzugsweise bei höheren Außentemperaturen betrieben wird, ist die benötigte Vorlauftemperatur im Mittel tiefer, die Temperatur der Wärmequelle dagegen höher; beides erhöht die Leistungszahl. Hinzu kommt, dass die dann kleiner dimensionierte Wärmepumpe besser zu den Anforderungen bei höheren Außentemperaturen passt, was die Effizienz weiter erhöht. Natürlich sind in einer Gesamtbetrachtung auch die Eigenschaften des ergänzenden Heizsystems (z. B. eines Heizkessels) zu berücksichtigen.
  • Energiewirtschaftlich günstig ist der Effekt, dass bivalente Elektrowärmepumpen das Stromnetz an den kältesten Tagen häufig nicht belasten, den elektrischen Leistungsbedarf also zumindest innerhalb der Heizperiode vergleichmäßigen. Es kann sinnvoll sein, diesen Vorteil über den Stromtarif zu belohnen.

Tendenziell werden bei Einfamilienhäusern und kleineren Mehrfamilienhäusern eher monovalente Anlagen eingesetzt. Bivalenter Betrieb kommt eher für größere Anlagen in Frage, wo die Installations- und Wartungskosten im Verhältnis zu den Energiekosten weniger ins Gewicht fallen.

Hybridwärmepumpen

Der Begriff Hybridwärmepumpe wird mit völlig unterschiedlichen Bedeutungen verwendet, die im entsprechenden Lexikonartikel erläutert und diskutiert werden.

Warmwasserbereitung

Viele Heizungswärmepumpen sind auch für die Bereitung von Warmwasser geeignet. Das Anlagengehäuse enthält dann häufig zusätzliche Komponenten wie Rohranschlüsse zur Verbindung mit dem Wärmeübertrager eines externen Warmwasserspeichers, Schaltventile und Ergänzungen der eingebauten elektronischen Regelung. Es gibt auch Kompaktgeräte, bei denen der Warmwasserspeicher im gleichen Gehäuse sitzt wie die Wärmepumpe, was tendenziell kostengünstiger ist und Bereitschaftsverluste reduziert.

Der Artikel über Warmwasserwärmepumpen beschreibt Geräte, die nur für die Warmwasserbereitung (nicht für die Heizung) eingesetzt werden.

Energetisch und ökologisch am günstigsten dürften Systeme sein, bei denen soweit vorhanden Solarwärme verwendet wird und eine Wärmepumpe den Restbedarf deckt. Jedoch ist auch ein reines Wärmepumpensystem, wenn es gut ausgelegt ist, sehr effizient.

Es kommt leider vor, dass Wärmepumpenheizungen mit einem Elektroboiler ergänzt werden in der Meinung, dies sei energetisch sinnvoll, weil so die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe höher wird und Nachtstrom genutzt werden kann. Die einzig relevante Größe für die Energieeffizienz ist jedoch die Jahresarbeitszahl des Gesamtsystems (Heizung und Warmwasserbereitung), und diese ist deutlich höher, wenn die Warmwasserbereitung über die Wärmepumpe erfolgt. Zudem spart die Verwendung von Nachtstrom zwar häufig Kosten ein, die einen guten Teil des Effizienzverlusts finanziell wettmachen, ist aber nicht unbedingt ökologisch vorteilhaft.

Akzeptabel kann der Einsatz eines zusätzlichen Elektro-Durchlauferhitzers sein, wenn eine ausreichend hohe Warmwassertemperatur mit der Wärmepumpe allein nicht erreicht wird. Dies kann z. B. nötig sein, wenn ein veraltetes Warmwasser-Zirkulationssystem relativ hohe Temperaturen benötigt, um einen Legionellen-Befall zu verhindern, und die Wärmepumpe z. B. wg. Nutzung von Außenluft keine so hohen Temperaturen liefern kann.

Die von einer Wärmepumpe bei der Warmwasserbereitung erzielbare Leistungszahl ist tendenziell geringer als bei Heizbetrieb mit einer Niedertemperatur-Flächenheizung, da für Warmwasser ein höheres Temperaturniveau nötig ist (z. B. 55 °C). Allerdings ist es falsch davon auszugehen, dass allein die benötigte Warmwassertemperatur die Leistungszahl bestimmt:

  • Meistens wird ein Warmwasserspeicher erst dann wieder aufgeheizt, wenn er unten durch Wasserentnahme schon richtig kalt geworden ist. Somit kann die Wärmepumpe zumindest anfangs auf einer recht niedrigen Temperatur arbeiten – mit entsprechend hoher Leistungszahl. (Bei Betrieb mit konstanter Verdichterdrehzahl sieht man dann, wie die Leistungsaufnahme mit steigender Temperatur deutlich zunimmt.) Deswegen ist die durchschnittliche Leistungszahl oft gar nicht schlecht.
  • Der Wärmeübertrager im Warmwasserspeicher verursacht einen gewissen Temperaturverlust, der eine entsprechend höhere Temperatur des Wassers von der Wärmepumpe nötig macht und damit die Effizienz vermindert. Diesen Temperaturverlust sollte man minimieren, indem man einen großzügig dimensionierten Wärmeübertrager verwendet.

Kombination mit Photovoltaik

Wenn ein Gebäude mit einer stromerzeugenden Solaranlage (auf der Basis von Photovoltaik) ausgestattet ist, liegt es nahe, den Strombedarf einer Heizungswärmepumpe möglichst weitgehend mit dem Solarstrom zu decken.

Die entstehenden Gesamtkosten hängen nun allerdings nicht nur von der gesamten jährlichen Stromerzeugung der Solaranlage und dem Jahresverbrauch der Heizungswärme und der anderen Verbraucher im Haus ab, sondern auch vom zeitlichen Verlauf dieser Verbräuche. Am günstigsten ist es, wenn der anfallende Solarstrom unmittelbar als Eigenverbrauch genutzt werden kann; für diesen Strom fallen bei den heutigen Preisen von Solaranlagen viel geringere Kosten an als für Strom, der aus dem öffentlichen Stromnetz bezogen wird. Wenn dagegen zeitweise ein Stromüberschuss entsteht, der mangels anderer Nutzungsmöglichkeit in das Stromnetz eingespeist wird, erhält man hierfür nur die Einspeisevergütung, die heute nicht einmal mehr einem Drittel des Bezugspreises für Kleinverbraucher entspricht.

Besonders für die genannte Kombination ist es wünschenswert, dass die Photovoltaikanlage einen möglichst großen Anteil an Winterstrom liefert. Hilfreich ist diesbezüglich eine möglichst steile Aufstellung der Solarmodule (für einen günstigen Einfallwinkel bei niedrig stehender Sonne), und natürlich sollte eine Beschattung der Module z. B. durch andere Gebäude unbedingt vermieden werden.

Wenn die Heizungswärmepumpe völlig unabhängig von der Solaranlage betrieben wird, etwa allein über die Temperatur im Haus gesteuert, kommt es leider häufig vor, dass entweder das Stromangebot der Solaranlage zu niedrig ist oder aber ein wesentlicher Überschuss ins Netz eingespeist werden muss. Zum größeren Teil ist dies einfach dadurch bedingt, dass eine Solaranlage am meisten Strom bei sonnigem Wetter liefert, während die Heizlast an trüben, kalten Tagen am höchsten ist. Jedoch lässt sich die Situation ein gutes Stück weit verbessern, indem man in Stunden mit gutem Solarstromangebot etwas mehr Wärme erzeugt als momentan nötig und diese für spätere Verwendung speichert – in einem Pufferspeicher im Heizkeller und/oder im beheizten Gebäude, in dem man dort die Temperatur zeitweise etwas erhöht. Letzteres funktioniert besonders gut in Gebäuden mit einer Fußbodenheizung in großer Speichermasse.

Leider ist es nicht ganz einfach, eine bezüglich Solar-Eigenverbrauch optimale Steuerung zu erzielen, weil dafür die Heizungswärmepumpe die Information benötigt, wie viel Leistung jeweils zur Verfügung steht (Differenz von Solar-Leistung und momentanem Verbrauch im Haus), und dies geeignet berücksichtigen muss. Verschiedene Möglichkeiten werden bislang praktiziert:

  • Eine moderne Heizungswärmepumpe hat in der Regel einen leistungsgeregelten Kompressor (d. h. mit der Möglichkeit, die aufgenommene Leistung in weiten Bereichen kontinuierlich zu verändern, was ohnehin besonders energieeffizient ist). Zusätzlich muss die Leistung dann auch noch entsprechend gesteuert werden, abhängig vom jeweils verfügbaren Solarstrom und dem Eigenverbrauch. Dies kann ein Energie-Management-System leisten, welches die relevanten Energieflüsse im Haus erfasst und mit der Wärmepumpensteuerung kommuniziert, oder auch in diese integriert ist (was bei manchen modernen Wärmepumpen bereits der Fall ist). Technisch ist dies im Prinzip nicht schwierig, jedoch müssen verschiedene Komponenten miteinander kommunizieren können. Eine sinnvolle Aufgabe für die Energiepolitik wäre, durch entsprechende Normen solche Entwicklungen zu erleichtern.
  • Wo eine so ausgefeilte Steuerung nicht verfügbar ist, greift man häufig zu einfacheren Lösungen. Beispielsweise gibt es Solar-Wechselrichter, die über ein Kabel ein elektrisches Signal abgeben können, sobald ein einstellbarer Schwellenwert für die momentane Solarleistung überschritten wird. Dieses Signal wird an die Wärmepumpensteuerung gegeben, die in diesem Fall versucht, ihre Leistung zu erhöhen bzw. bevorzugt zu diesen Zeiten den Kompressor zu betreiben. Der genannte Schwellenwert sollte so eingestellt werden, dass er etwa der Summe des durchschnittlichen Verbrauchs im Haus (ohne Wärmepumpe) und der maximal bezogenen Leistung des Kompressors entspricht. Allerdings weicht der tatsächliche Verbrauch im Haus häufig stark vom Durchschnittswert ab, je nachdem, ob beispielsweise gerade der Elektroherd, die Waschmaschine oder ein anderer leistungshungriger Verbraucher betrieben wird. Deswegen ist eine ideale Steuerung damit nicht möglich.
  • Denkbar ist auch ein Energie-Managementsystem, welches nicht nur die Heizungswärmepumpe, sondern auch andere Verbraucher optimiert steuert – beispielsweise die vorbereitete Waschmaschine dann startet, wenn ausreichend Solarstrom erwartet wird.

Grundsätzlich ist es leider schwierig, eine Solarheizung in dem Sinne zu realisieren, dass einerseits der Wärmepumpenstrom weitgehend direkt erzeugter Solarstrom ist und andererseits im Sommer nicht sehr große Solarstromüberschüsse entstehen, die zu wirtschaftlich wenig attraktiven Bedingungen ins Netz eingespeist werden müssen [2]. Hierzu bräuchte man nämlich entweder einen sehr großen Energiespeicher – entweder einen Solarstromspeicher oder aber einen Wärmespeicher. In beiden Fällen müsste die Speicherkapazität dem Verbrauch etlicher Tage entsprechen, da es im Winter häufig an Solarstrom mangelt. Die hohen Kosten für einen solchen Speicher machen diesen Ansatz jedenfalls auf der Ebene eines nicht allzu großen Hauses unwirtschaftlich. Deswegen wird man in der Praxis normalerweise so verfahren, dass man die Wärmepumpe möglichst optimal steuert, trotzdem aber grundsätzlich in Kauf nimmt, dass die solare Erzeugung und der Verbrauch der Heizung nicht gut zusammenpassen. Man verlagert die Problematik der Speicherung also ins Stromnetz und akzeptiert hierfür finanzielle Verluste durch Einspeisung und späteren Strombezug zu höherem Preis. Ökologisch ist dies auch eher sinnvoller als Investitionen in zusätzliche aufwändige Technik; lediglich wird die oft als erstrebenswert empfundene Energieautarkie so nicht erreicht.

Beurteilung der Energieeffizienz einer Wärmepumpenheizung

In einem gegebenen Betriebspunkt, d. h. für eine bestimmte Temperatur der genutzten Wärmequelle und eine Vorlauftemperatur, kann man die Energieeffizienz einer Wärmepumpe mit der Leistungszahl (COP) quantifizieren. Damit ist allerdings noch keine gute Beurteilung der Energieeffizienz in der Praxis möglich, wie im weiteren gezeigt wird.

Bei Volllast bringt eine Wärmepumpe für einen gegebenen Betriebspunkt eine gewisse Heizleistung, die oft höher ist als die benötigte Leistung. Je nach Gerät hat dies unterschiedliche Auswirkungen:

  • Idealerweise verwendet man eine leistungsgeregelte Wärmepumpe (z. B. mit drehzahlgeregeltem Kompressor), die ihre Leistung reduzieren kann und dann eine entsprechend geringere Stromaufnahme aufweist. Hierbei wird die Leistungszahl häufig sogar deutlich höher – am meisten bei einer Reduktion der Leistung um ca. einen Faktor 2.
  • Bei einer nicht leistungsgeregelten Wärmepumpe dagegen müsste man den Taktbetrieb realisieren, also die Wärmepumpe regelmäßig ein- und ausschalten. Dies führt zu einem gewissen Verlust an Energieeffizienz.

Weiter ist zu berücksichtigen, dass im Praxisbetrieb ganz unterschiedliche Betriebspunkte vorkommen, die jeweils recht unterschiedliche Leistungszahlen bringen können. Das Hauptinteresse richtet sich letztendlich auf die Jahresarbeitszahl, also den Quotienten der über das Jahr insgesamt erzeugten Heizwärmemenge und des gesamten Stromverbrauchs. Die Jahresarbeitszahl lässt sich auch interpretieren als ein gewichteter Mittelwert der Leistungszahlen der einzelnen Betriebszustände, wobei die Gewichtung durch die Häufigkeit der jeweiligen Betriebszustände gegeben ist.

Eine Jahresarbeitszahl lässt sich einerseits für eine bestimmte Wärmepumpe an einem konkreten Einsatzort bestimmen (wenn die tatsächliche Heizwärmeerzeugung und der Stromverbrauch gemessen werden), und andererseits kann man sie als ein theoretischer Wert für eine bestimmte Wärmepumpe unter genormten Voraussetzungen ermitteln. Letzteres ist geeignet für den Vergleich verschiedener Geräte.

Indem man die genormte Jahresarbeitszahl durch 2,5 dividiert, lässt sich die jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz nach der europäischen Öko-Design-Richtlinie errechnen. Die Division berücksichtigt effektiv den Primärenergiefaktor für Strom.

Ökologische Bilanz

Für die Bewertung der ökologischen Bilanz von Wärmepumpenheizungen sind hauptsächlich die folgenden Aspekte zu berücksichtigen:

  • Je höher die Jahresarbeitszahl, desto niedriger ist der Verbrauch an Primärenergie und desto geringer sind die mit ihrer Bereitstellung verbundenen Umweltbelastungen.
  • Bei Elektrowärmepumpen ist die Art der Stromerzeugung von entscheidender Bedeutung. Wird Strom aus Kohlekraftwerken eingesetzt (vor allem Mittellast-Strom aus Steinkohle), sind die entstehenden klimaschädlichen Kohlendioxid-Emissionen ähnlich hoch wie bei einer Ölheizung. Allenfalls eine Elektroheizung wäre verglichen damit noch massiv schlechter. Jedoch kann auch annähernd CO2-freier Ökostrom (teils auch eigener Solarstrom, siehe oben) mit sehr guter Umweltbilanz eingesetzt werden. Strom aus Kernkraftwerken (Atomstrom) führt ebenfalls zu geringen CO2-Emissionen, jedoch auch zu anderen Umweltbelastungen und Gefahren, und passt energiewirtschaftlich ohnehin nicht zur Lastcharakteristik von Heizungen, die starke jahreszeitliche Schwankungen des Bedarfs verursachen.

Die folgenden Beispiele zeigen die Klimabilanz von Wärmepumpenheizungen im Vergleich zu anderen Heizungsarten:

  • Wenn eine Wärmepumpenheizung eine Jahresarbeitszahl von 3,5 erreicht, benötigt sie pro Kilowattstunde (kWh) Heizwärme 0,286 kWh elektrische Energie. Wenn dafür der deutsche Strommix mit 485 g CO2 pro kWh angesetzt wird (Stand 2021 inkl. Vorketten-Emissionen), kommt man auf 139 g/kWh für die Heizwärme. Die Verwendung des Strommixes ist allerdings nicht realistisch, da der Strombedarf für Heizungswärmepumpen hauptsächlich im Winter erfolgt, wo der Anteil von Gas- und Kohlekraftwerken höher ist. In Wirklichkeit wird man deswegen etwas höher liegen – grob geschätzt bei 200 g/kWh. (Zukünftig dürfte sich der Strommix allerdings weiterhin allmählich verbessern.)
  • Eine besonders effiziente Wärmepumpenheizung mit Jahresarbeitszahl 5 (erreichbar z. B. mit besonders gutem Gerät, Nutzung von Grundwasser oder einer Erdwärmesonde und einer Niedertemperatur-Fußbodenheizung) kommt auf ca. 140 g/kWh (mit auch hier angenommenem höherem Kohlestromanteil).
  • Eine moderne Gasheizung (mit Brennwertkessel und sehr niedrigen Bereitschaftsverlusten) liegt bei gut 200 g/kWh, also ähnlich hoch wie die einfache Wärmepumpe.
  • Eine Ölheizung ohne Brennwertnutzung, wie sie heute noch dominiert, kommt auf mindestens 265 g/kWh, also deutlich höher.
  • Die Elektrospeicherheizung entspricht dem angesetzten Strommix, liegt also wegen des erhöhten Anteils von Kohlekraftwerken im Winter wohl einiges über 600 g/kWh.
  • Mit Verwendung von (echtem) Ökostrom (also zusätzlich für die jeweilige Heizung erzeugtem klimafreundlichen Strom) lassen sich die CO2-Emissionen von Elektrowärmepumpe und Elektroheizung weitestgehend vermeiden. Dies geschieht bei Wärmepumpen allerdings aus Kostengründen in der Praxis eher selten und bei Elektroheizungen fast nie.

Selbstverständlich ist auch die Höhe des Wärmeverbrauchs wichtig. So mag ein unsaniertes Einfamilienhaus aus den 1950er Jahren jährlich 50 000 kWh Heizwärme benötigen, was mit einer modernen Gasheizung 10 Tonnen CO2 bedeutet. Eine gründliche energetische Sanierung könnte den Wärmebedarf z. B. auf 15 000 kWh drücken, so dass die Gasheizung noch 3 Tonnen CO2 jährlich emittiert. Die dann niedrigere Vorlauftemperatur des Heizungssystems (auch ohne Umrüstung auf Fußbodenheizung) ermöglicht dann eine Wärmepumpenheizung z. B. mit einer Jahresarbeitszahl von 3,5 oder vielleicht sogar 4. Eine starke weitere Senkung des CO2-Ausstoß ergibt sich damit allerdings erst, wenn dann echter Ökostrom eingesetzt wird.

Zusätzliche, quantitativ meist weniger bedeutsame Aspekte sind

Natürlich ist die ökologische Bilanz jeweils mit der von anderen Heizungssystemen zu vergleichen. Ersetzt beispielsweise eine Wärmepumpenheizung eine Elektroheizung, dürfte dies ökologisch gesehen praktisch immer eine massive Verbesserung bedeuten. Schwierig ist der Vergleich mit anderen Möglichkeiten, z. B. der Wärmegewinnung aus Holzpellets, die auf dem Papier sehr gut aussehen kann, aber angesichts der zu geringen verfügbaren Holzmengen in Europa zu Raubbau z. B. in Osteuropa führen kann.

Die energetische Sanierung einer Gebäudehülle kann wesentlich vorteilhafter sein als der Ersatz einer Gasheizung durch eine Wärmepumpenanlage. Wenn Sie beispielsweise den Heizwärmebedarf um einen Faktor drei reduziert, ist die erzielte CO2-Reduktion in der Regel wesentlich höher.

Klar ist jedenfalls, dass der Slogan "Heizen mit erneuerbarer Energie" (oder z. B. zu drei Vierteln mit erneuerbarer Energie) oft irreführend verwendet wird. Auch wenn drei Viertel der Heizwärme (bei einem COP von 4) aus kostenloser Umgebungswärme stammen, wird ein Viertel hochwertige Antriebsenergie verwendet, die oft aus einem Vielfachen von Energie aus fossilen Energieträgern gewonnen wird. Deswegen kann ernsthaft von "Heizen mit erneuerbarer Energie" nur die Rede sein, wenn Elektrowärmepumpen mit Ökostrom betrieben werden.

Ökonomische Aspekte

Die Investitionskosten für den Bau einer Wärmepumpenheizung sind meist beträchtlich. Außer der Wärmepumpe selbst können die benötigten Erdwärmesonden, Erdregister oder Grundwasserbrunnen erhebliche Kosten verursachen. Andererseits ist die Lebensdauer solcher Anlagen meist sehr hoch, jedenfalls für die wichtigsten Komponenten. Außerdem entfallen dafür andere oft teure Komponenten wie z. B. ein Schornstein, ein Erdgasanschluss oder ein Heizöltank mit entsprechendem Tankraum. Zudem gibt es mancherorts auch staatliche Zuschüsse für Wärmepumpen, zumindest wenn sie gewisse Effizienzanforderungen erfüllen.

Die Betriebskosten liegen typischerweise recht niedrig, vor allem bei Systemen mit hoher Jahresarbeitszahl. Auch der Wartungsaufwand ist für Elektrowärmepumpen deutlich geringer als z. B. bei Systemen mit Heizkesseln.

Für die Amortisation von Elektrowärmepumpen ist natürlich der Stromtarif von entscheidender Bedeutung. In Deutschland ist die Amortisation oft schwierig, insbesondere in Konkurrenz zu Erdgas-Heizkesseln. Solange Erdgas vergleichsweise günstig war (z. B. 7 ct/kWh), konnte eine Elektrowärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von z. B. 3,5 nur mit einem besonders günstigen Stromtarif (z. B. einem Wärmepumpentarif) von unter 22 ct/kWh niedrigere Betriebskosten ermöglichen – wobei es für die Amortisation der höheren Investitionskosten noch deutlich weniger sein muss. In der Schweiz waren die Verhältnisse für Wärmepumpen schon lange günstiger: Die Strompreise sind deutlich niedriger, während die Gaspreise ähnlich wie in Deutschland sind. Dies dürfte ein wesentlicher Grund dafür sein, dass Wärmepumpen in der Schweiz wesentlich stärker verbreitet sind.

Die Gaskrise seit 2022 führt angesichts dramatisch steigender Öl- und Gaspreise zu sehr viel besseren Amortisationschancen für Wärmepumpenheizungen. Beim Strom für Wärmepumpen sind wesentlich geringere Preisanstiege zu erwarten, zumal der Umstieg auf Wärmepumpen vom Staat angestrebt wird; man wird also darauf achten, den Strom nicht übermäßig mit Abgaben zu verteuern. Problematisch sind zwar die ebenfalls wesentlich angestiegenen Kosten für Wärmepumpenanlagen, die sich aber hoffentlich auch wieder normalisieren werden.

Empfehlungen

Einige Wertungen und Empfehlungen für den Einsatz von Wärmepumpen in Heizungssystemen:

  • Wärmepumpen-Heizungen sind umso mehr zu empfehlen, je niedriger die benötigte Vorlauftemperatur des Zentralheizungssystems ist und je höher die Temperatur des nutzbaren kalten Reservoirs liegt. Sehr effizient können z. B. Sole/Wasser-Wärmepumpen-Systeme für eine Fußbodenheizung sein; andere Flächenheizungen wie eine Decken- oder Wandheizung sind genauso geeignet. Auf der anderen Seite sind vor allem Luft/Wasser-Wärmepumpen für Radiatorenheizungen meist recht ineffizient (worüber manche Hersteller versuchen hinwegzutäuschen). Es sollte aber nicht grundsätzlich von Luft/Wasser-Wärmepumpen abgeraten werden, da die besten Modelle zumindest in Verbindung mit einer Flächenheizung recht akzeptable Jahresarbeitszahlen (z. B. zwischen 3,5 und 4) ermöglichen und die dort eingesparten Investitionskosten zu einer Verbesserung der Wärmedämmung eingesetzt werden können.
  • Aus den genannten Gründen ist der Einsatz von Wärmepumpenheizungen bei Altbausanierungen häufig deutlich weniger günstig als für Neubauten mit kleinem Wärmebedarf und niedrigeren Vorlauftemperaturen. Problematisch sind vor allem Gebäude, bei denen die maximale Vorlauftemperatur über 55 °C liegt und dies nicht mit überschaubarem Aufwand geändert werden kann; dann kann z. B. eine Pelletheizung eine bessere Notlösung sein. Ohnehin ist der Einbau einer Wärmepumpe oder eines anderen neuen Heizsystems (gleich welcher Art) kein guter Ersatz für die Behebung schwerer Mängel der Gebäudehülle (z. B. undichte Fenster). Allerdings sollte beachtet werden, dass auch der langfristige Betrieb von Altbauten mit großen Mengen fossiler Energieträger nicht realistisch ist und dass Holz nur in begrenztem Maße zur Verfügung steht.
  • Anders als bei Heizkesseln hängen die Installationskosten für Wärmepumpen erheblich von der benötigten Heizleistung ab, insbesondere für Systeme mit Erdwärmesonden oder Erdwärmeregistern. Trotzdem sind größere Wärmepumpenheizungen eher leichter amortisierbar, da sie auch entsprechend mehr Brennstoff einsparen.
  • Für größere Leistungen kann der Einsatz einer Wärmepumpe mit Gasmotor erwogen werden, was allerdings meist die Abhängigkeit von Erdgas zementiert. Ansonsten kann die Nutzung von Grundwasser als Wärmequelle bei hohen Heizleistungen attraktiv sein.
  • Die sorgfältige Auslegung und Einstellung einer Wärmepumpenheizung ist sehr wichtig und deutlich anspruchsvoller als z. B. für ein Heizkessel-System, da viele Aspekte zu beachten sind. Erdwärmesonden oder Erdregister müssen unbedingt genügend groß sein (abhängig von Leistungsbedarf, Bodenbeschaffenheit, Qualität einer Sonde, etc.). Verschiedene Wärmepumpen-Modelle unterscheiden sich sehr in der erreichbaren Leistungszahl und mehr noch in der (eigentlich relevanten) Jahresarbeitszahl. Effizienz und/oder Kosten können ungünstig beeinflusst werden durch eine falsche Dimensionierung der Wärmepumpe, durch ungünstig eingestellte Regelsysteme, einen nicht korrekt erfolgten hydraulischen Abgleich des Heizungssystems, durch fehlende oder auch durch unnötige Pufferspeicher, etc. (Der Artikel über Pufferspeicher beschreibt eine Strategie für den Verzicht auf einen solchen.)
  • Die Nutzung von Abluft einer Lüftungsanlage mit einer Wärmepumpe kann sehr sinnvoll sein, jedoch ist die Nutzung für die Vorwärmung von Frischluft in einem Wärmeübertrager meist noch besser. Letzteres setzt freilich voraus, dass eine entsprechende Frischluft-Verteilung eingerichtet werden kann.
  • Die Kombination von Photovoltaik mit einer Elektrowärmepumpe bringt gewisse finanzielle Vorteile durch direkten Eigenverbrauch des Solarstroms, allerdings nur in begrenztem Umfang (siehe oben).
  • In aller Regel ist die zusätzliche Warmwasserbereitung mit einer Heizungswärmepumpe ökonomisch und ökologisch wesentlich sinnvoller als z. B. der Betrieb eines kaum kostengünstiger zu installierenden Elektroboilers, obwohl die Leistungszahl der Wärmepumpe hierbei oft etwas niedriger liegt und weniger Nachtstrom genutzt werden kann. Auch die Installation von separaten Wärmepumpensystemen für Heizung und Warmwasser dürfte selten sinnvoll sein.
  • Für die ökologische Bilanz bei Elektrowärmepumpen ist die Art der Stromerzeugung entscheidend. Eine massive Entlastung der Umwelt ist nur bei Verwendung von echtem Ökostrom gegeben, während Wärmepumpenheizungen mit Gas- oder Kohlestrom ökologisch meist wenig bringen.

Wärmepumpenheizung im Elektroauto

Bei Fahrzeugen mit konventionellem Antrieb verwendet man in aller Regel die Abwärme des Verbrennungsmotors als Wärmequelle für die Beheizung der Fahrgastzelle. Dieser Ansatz funktioniert aber nicht im Elektroauto, da Elektromotoren wegen ihres hohen Wirkungsgrads bei weitem zu wenig Abwärme für diesen Zweck erzeugen. Deswegen enthalten Elektroautos häufig eine Elektroheizung, die wegen ihres erheblichen Stromverbrauchs nicht nur den gesamten Energieverbrauch erhöht, sondern angesichts der begrenzten Kapazität der Fahrzeugbatterie auch die Reichweite vermindert.

Dieses Problem kann mit einer Wärmepumpenheizung wesentlich reduziert werden: Der Stromverbrauch für die Heizung kann grob geschätzt halbieren werden. Dieses Konzept wird bereits in etlichen Fahrzeugmodellen verwendet (teils nur als Zusatzausstattung gegen Aufpreis). Man baut dort nicht etwa eine zusätzliche Elektrowärmepumpe in das Fahrzeug ein, sondern erweitert lediglich die Kältemaschine der Klimaanlage so, dass das Aggregat als Wärmepumpe arbeitet: Es entzieht angesaugter Außenluft Wärme, die auf das Heizwasser oder direkt auf die Zuluft übertragen wird. Die erzielte Leistungszahl ist im Vergleich zu der einer Gebäudeheizung ziemlich bescheiden – in der Regel nicht höher als ca. 2. Eine wesentlich weitergehende Optimierung lohnt sich wahrscheinlich nicht angesichts der begrenzten Betriebsstundenzahl und wegen der notwendigen Vermeidung unnötigen zusätzlichen Gewichts der Geräte.

Literatur

[1]Ratgeber Wärmepumpenheizung: So finden Sie die richtige Variante!
[2]R. Paschotta, Blogartikel: Solarheizung mit Wärmepumpe und Photovoltaik: geht das doch?
[3]Blog-Artikel: Wärmepumpen für die Energiewende
[4]Ralf Dott et al., "Wärmepumpen – Planung, Optimierung, Betrieb, Wartung", Faktor Themenheft, http://www.faktor.ch/faktor-buecher/waermepumpen-planung-optimierung-betrieb-wartung.html
[5]"Erdwärmesonden, Leitfaden zur Nutzung von Erdwärme mit Erdwärmesonden", https://um.baden-wuerttemberg.de/de/service/publikation/did/leitfaden-zur-nutzung-von-erdwaerme-mit-erdwaermesonden/ des Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft in Baden-Württemberg
[6]F. Sonnenfroh, S. Signorelli und E. Rohner, "Betriebsverhalten von Erdwärmekörben zum Heizen und Kühlen", http://docplayer.org/45633464-Betriebsverhalten-von-erdwaermekoerben-zum-heizen-und-kuehlen.html, im Auftrag des Bundesamts für Energie BFE
[7]Forschungsprojekt Wärmepumpen-Effizienz, https://www.ise.fraunhofer.de/de/geschaeftsfelder/energieeffiziente-gebaeude/waermepumpen.html, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, mit Ergebnissen von Feldtests
[8]Ergebnisse eines Feldtests für Elektrowärmepumpen, http://www.agenda-energie-lahr.de/leistungwaermepumpen.html von der Lokalen Agenda-Gruppe 21
[9]Video vom Energiesparkommissar Carsten Herbert: "Wärmepumpe im Altbau II - So geht's!", https://www.youtube.com/watch?v=KquJsQCfqJs&list=PLtHdT8itvSHOf0KC1ks4_plV-R8jN6sQ3&t=220s

Siehe auch: Wärmepumpe, Erdwärmesonde, Erdregister, Warmwasserwärmepumpe, Sole/Wasser-Wärmepumpe, Wasser/Wasser-Wärmepumpe, Luft/Wasser-Wärmepumpe, Luft/Luft-Wärmepumpe, Hybridwärmepumpe, Eisspeicher, Anergienetz, Solar-Wärmepumpen-System, Jahresarbeitszahl, jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz

Fragen und Kommentare von Lesern

06.12.2019

Vielen Dank für die ausführliche Darstellung der technischen Zusammenhänge!

Im Hinblick auf die zügige Umsetzung der Vermeidung von fossilen Energieträgern liegt ein großes Potential in älteren Gebäuden, also z.B. in städtischen Wohnblöcken mit vielen Mietparteien. Wie kann hier die technische Umsetzung aussehen? Wenn ich mir vorstelle, so ein komplettes Gebäude auf Fußbodenheizung umzustellen, würde das bedeuten, alle Mieter müssten ausgelagert werden mitsamt Inventar. Macht es unter dem Aspekt dieses hohen zeitlichen, organisatorischen und finanziellen Aufwandes nicht Sinn, in diesen Fällen Infrarotheizungen einzusetzen? Das hätte den Vorteil, dass bei jedem Mieterwechsel nachgerüstet werden kann. Natürlich mit der entsprechenden energetischen Sanierung verbunden.

Antwort vom Autor:

Es stimmt natürlich, dass gerade im Altbau die Umstellung auf eine Wärmepumpenheizung oft schwierig bzw. teuer ist. Das gilt natürlich auch für die nachträgliche Installation von Fußbodenheizungen. Oft ist es besser, erst einmal den Wärmebedarf durch eine außen angebrachte Wärmedämmung (ein Wärmedämmverbundsystem) wesentlich zu senken.

Die Verwendung von Elektro-Infrarotheizungen sehe ich dagegen wegen der geringen Energieeffizienz von Elektroheizung sehr skeptisch. Nur dort, wo die Vorteile einer räumlich und zeitlich gezielten Beheizung genutzt werden können, kann Infrarotheizung wirklich Energie einsparen. Für die Grundbeheizung gilt dies jedoch nicht, eher z. B. für eine kurzzeitige Unterstützung in Badezimmern, die sonst nur sparsam beheizt werden.

22.09.2021

Wie sieht es aus, wenn man in einem ungedämmten Bestandsbau (EFH ca. 160 m2 (1968), Heizkörper, Fenster erneuert und dicht, Gasverbrauch ca 2200 m3/a) eine Luft/Wasser-WP einsetzen will? Dämmung würde erst später erfolgen, da die alte Bewohnerin sich den Trubel nicht zumuten möchte. Unsere Motivation ist, sehr schnell zur CO2-Neutralität zu kommen.

Antwort vom Autor:

Diese Reihenfolge ist leider ungünstig. Vor der Wärmedämmung bräuchten Sie ein wesentlich stärkeres Modell, welches zudem wohl auch eine recht hohe Vorlauftemperatur liefern müsste. Vielleicht ginge es für Sie folgendermaßen: schnelle CO2-Neutralität durch CO2-Kompensation ab sofort, dann die Wärmedämmung sobald möglich und danach die Wärmepumpe.

09.07.2022

Wir möchten einen Raum im Erdgeschoss in der Übergangszeit mit einer Inverter-Split-Klimaanlage beheizen. Wäre es klimatechnisch möglich, das Außengerät im darunter befindlichen ca. 15 °C warmen Keller (ca. 50 qm) aufzustellen, damit die Anlage nur eine geringe Temperaturdifferenz zum Heizen überbrücken muss (energieeinsparend)? Würde dann im Heizbetrieb am Aussengerät kalte Luft ausgeblasen werden und die Kellerluft abgekühlt und dabei entfeuchtet werden, oder müsste über die Kellerfenster eine zusätzliche Belüftung stattfinden?

Antwort vom Autor:

In der Tat würde der Keller damit schnell recht kalt werden, und Sie bräuchten eine zusätzliche recht starke Belüftung. Deswegen ist es sinnvoller, das Außengerät wirklich im Außenbereich aufzustellen. Nur für relativ kleine Wärmemengen, etwa für die Warmwasserbereitung, ist eine Aufstellung im Keller sinnvoll.

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