Wärmepumpen

Ratgeber Wärmepumpen

Bei der Beheizung von Wohn- und Arbeitsräumen sowie der Warmwasserbereitung hat man viele verschiedene Möglichkeiten, die technischen Hilfsmittel zu wählen. Da aber heutzutage mehr und mehr erneuerbare Energien in den Vordergrund rücken, ist es oft wünschenswert, eine Alternative zu Gas oder Öl verwenden zu können. Eine solche Alternative kann beispielsweise ein Wärmetauscher sein. Dieser stellt die technische Realisierung des umgekehrten Prinzips einer Wärmekraftmaschine dar. Sie kann zum Heizen als auch zur Warmwasserbereitung eingesetzt werden. Die Installation und der Betrieb werden nicht nur unter gewissen Umständen staatlich gefördert, sondern können bei richtiger Konzeption der Anlage auch ökologische Vorteile bringen.

Funktionsweise und Nutzen

Eine Heizung gehört zur Grundausstattung eines jeden Raumes und jeder ist es gewohnt, die Heizung aufzudrehen, wenn es denn nötig wird. Doch steht man vor der Frage, wo die Wärme herkommen bzw. wie sie produziert werden soll. Bevor sie in der Heizung und letztlich im zu beheizenden Zimmer ankommt, hat man eine Vielzahl von Möglichkeiten, die gegeneinander abgewägt werden müssen. Entscheidet man sich für einen Wärmepumpenmanager, so betrifft das nicht nur eine einzige Komponente, sondern vielmehr ein System von Bauteilen, die gut aufeinander abgestimmt werden müssen. So gehören zu einer funktionstüchtigen Wärmepumpe ein Verdampfer sowie ein Verflüssiger für das Kältemittel, ein Kompressor zur Gasverdichtung und ein Expansionsventil zum Druckabbau und Verdampferzulauf. Hat man ein solches System betriebsbereit zur Verfügung, lässt sich damit entweder heizen oder Warmwasser bereiten. Im Vergleich zu herkömmlichen Gas- oder Ölheizungen kann sich im Verbrauch jedoch eine deutliche Ersparnis ergeben.

Abhängig davon, wie das Gebäude beschaffen ist, das von dem Wärmepumpensystem profitieren soll, und wie umfangreich die zusammengestellte Anlage ist, ergeben sich weitere in Betracht zu ziehende Anschaffungen. So ist ggf. ein separater Wärmemengenzähler zu empfehlen, falls am Gerät keiner vorhanden ist. Es kann ebenfalls die Notwendigkeit bestehen, einen zusätzlichen Wärmespeicher zu installieren.

Grundlagen

Die grundsätzliche Funktionsweise einer Wärmepumpe ist vergleichbar mit der eines Kühlschranks. Während dort jedoch Wärme entzogen wird, um Kühlung sicherzustellen, entzieht die Wärmepumpe an einem Ort Wärme, um an einem anderen zu heizen. Das geschieht im Kollektor. Dieser entzieht einer Umgebung Wärme, die verwendet wird, um im Verdampfer das benutzte Kältemittel zu erhitzen und damit zu verdampfen. Bei der anschließenden Verdichtung im Kompressor wird die Temperatur unter Verwendung elektrischen Stroms, der wiederum durch ein Kraftwerk geliefert wird, weiter gesteigert. Diese im Vergleich zur Ausgangstemperatur des Kältemittels relativ hohe Temperatur wird dann in der Heizung genutzt, in der das Kältemittel einen Großteil der aufgenommenen Wärmemenge an die zu heizende Umgebung abgibt und sich dabei im Verflüssiger abkühlt.

Durch das Expansionsventil gelangt das nun wieder flüssige Kältemittel zurück in den Verdampfer und der dargestellte Kreislauf kann erneut beginnen. Dieser Prozess funktioniert umso besser hinsichtlich der in der Heizung abgegebenen Wärme, je geringer die Temperaturdifferenz zwischen dem kalten und dem warmen Gebiet ist.

Pumpentypen

Doch bevor der Aufbau einer Pumpe in Angriff genommen werden kann, ist es erforderlich, sich für eine Wärmequelle zu entscheiden. Das entscheidet direkt mit über die in Frage kommenden Bauteile. So gibt es bei Wärmepumpen drei verschieden Arten. Das sind die Luft-Wärmepumpe, die Wasser-Wärmepumpe und die Geothermie-Wärmepumpe oder auch Erdwärmepumpe. Alle drei sind benannt nach der verwendeten Wärmequelle. Die Luft-Wärmepumpe entzieht der Außenluft Wärme, die Wasser-Wärmepumpe bedient sich der Wärmeenergie des Grundwassers und die Geothermie-Wärmepumpe führt Wärme aus dem Erdreich zu. Die Wärmezufuhr aus der Luft kann problematisch sein, da die Außentemperatur verhältnismäßig starken Schwankungen unterliegt und die Luft besonders im Winter eine sehr niedrige Temperatur hat, so dass besonders dann, wenn am ehesten geheizt werden soll, die Wärmepumpe mehr arbeiten muss und dadurch höhere Kosten entstehen.
Die Wasser-Wärmepumpen funktionieren sehr effizient, man benötigt allerdings eine offizielle Genehmigung zur Verwendung des Grundwassers, was eventuell bei der zeitlichen Planung des Aufbaus mit berücksichtigt werden sollte. Die Genehmigung kann an manchen Orten nicht erteilt werden, wenn beispielsweise das Gebiet naturgeschützt ist. Gleiches gilt für Erdwärmepumpen. In beiden Fällen sind Bohrungen Teil der Installation, was ebenfalls ein Kostenpunkt ist, der nicht vergessen werden sollte. Die Gewinnung von Erdwärme kann außerdem auf zwei verschiedene Arten geschehen. Es kann zum Einen die großflächige Gewinnung über ein Rohrsystem erfolgen, das Erdkollektor genannt wird, und zum Anderen über eine Erdsonde, bei der die Wärme eher aus der Tiefe kommt. Letzteres ist selbstverständlich die einzige Option, wenn nicht genügend Fläche zur Verfügung steht.

Es kann jedoch vorkommen, dass die Wärmegewinnung nicht überall auf jede Art möglich ist, da der Zugriff auf das Grundwasser beispielsweise in Naturschutzgebieten untersagt ist.

Die staatliche Förderung und damit finanzielle Unterstützung bei der Installation einer Wärmepumpenheizung ist außerdem daran gekoppelt, dass das System eine gewisse Jahresarbeitszahl überschreiten muss. Die Jahresarbeitszahl ist ein Maß dafür, wie effizient die Umgebungswärme genutzt wird, um mit möglichst wenig durch Kraftwerke zur Verfügung gestellte elektrische Energie möglichst viel Wärme in der Heizung umzusetzen. Es ist ratsam, diesen Wert für die eigene Anlage im Auge zu behalten.

Was ist vor dem Kauf einer Wärmepumpe zu beachten?

Es ist definitiv zu empfehlen, dass Sie einen Fachmann konsultieren, bevor Sie mit der Planung Ihrer eigenen Wärmepumpenheizung beginnen. Es müssen viele Faktoren aufeinander abgestimmt werden, damit das System so arbeitet, wie es gewünscht ist. Wärmepumpenheizungen reagieren empfindlich auf teilweise minimale Abweichungen von den Bedingungen, die bei der Berechnung der erforderlichen Anlage angenommen werden. Berücksichtigt man nicht alles, was für die Funktion relevant ist, weichen die erreichten Arbeitszahlen schnell von den angestrebten ab. Das bedeutet am Ende nicht nur keine Ersparnis, sondern führt im Gegenteil zu unerwünschten Mehrkosten. Sollte sich in Ihrem speziellen Fall eine Wärmepumpenheizung nicht als empfehlenswert herausstellen, weil zum Beispiel die zusätzlichen Kosten für Wärmespeicher oder Wärmepuffer zu hoch sind, oder weil aus verschiedenen Gründen in den betreffenden Räumlichkeiten keine lohnenswerten Arbeitszahlen erreicht werden können, kann im Einzelfall die Rückkehr zu Öl- oder Gasheizung die bessere Alternative sein. Im Falle eines Neubaus ist jedoch die Installation einer Wärmepumpe ratsam und damit auch die Rücksichtnahme auf dafür notwendige bauliche Maßnahmen.

Weiterhin ist es ratsam, sofern eine Wärmepumpe zur Heizung installiert ist, ebenfalls die Warmwasserbereitung damit zu realisieren, auch wenn das nicht zwingend erforderlich ist.