Luft, Wasser und Erde: Wärmepumpen nutzen natürliche Energie

Wärmepumpe: Die drei Arten der Wärmepumpenheizung

Die Funktionsweise einer Heizung ist mit der eines Kühlschranks vergleichbar: Dieser entzieht seinem Inneren die Wärme und gibt sie an die Umgebung ab. Die Wärmepumpenheizung macht es umgekehrt: Sie entzieht die Wärme der Umwelt und gibt sie an die angeschlossene Heizungsanlage im Haus ab. Wärmepumpen können unter anderem auch zur Trinkwassererwärmung eingesetzt werden. Die Umweltwärme kann aus verschiedenen Quellen stammen:

• der Umgebungsluft – mittels Lüftung (Luftwärmepumpe)
• dem Grundwasser – mithilfe von Brunnen (Wasserwärmepumpe)
• dem Erdreich – mithilfe von Flächenkollektoren oder Sonden (Erdwärmepumpe)

Ob die Installation einer Wärmepumpenheizung überhaupt möglich und sinnvoll ist und welche Art die meisten Vorteile mit sich bringt, hängt in erster Linie vom Standort und der Art des Gebäudes ab.

Die Wärmepumpe als klimafreundliches Heizsystem

Grundsätzlich sind Wärmepumpen klimafreundlich, denn sie gewinnen ihre Energie aus natürlichen Quellen wie Luft, Wasser und Erde. Ob eine Wärmepumpe jedoch klimafreundlich ist, hängt davon ab, wie viel Strom sie benötigt - denn dieser kommt meist aus Kohlekraftwerken. In einem gut sanierten Haus ist eine Wärmepumpe entsprechend sinnvoll, wenn sie viel Wärme mit möglichst wenig Strom produziert. In einem unsanierten Haus sieht die Sache wieder etwas anders aus: Hier kann mitunter viel Strom notwendig sein, um die intendierte Heizleistung zu erzielen. Wenn Sie sich für ein klimafreundliches Heizsystem wie die Wärmepumpe interessieren, sollten Sie die baulichen Gegebenheiten Ihrer Immobilie überprüfen lassen - zum Beispiel von einem:einer Energieberater:in. 

Wärmepumpe als Hybridheizung

Wer beispielsweise in einem Altbau mit höherem Wärmebedarf lebt, muss nicht zwangsläufig auf eine Wärmepumpenheizung verzichten. Für eine hohe Effizienz lohnt sich der Einbau einer Wärmepumpen-Hybridheizung. Bei Hybridheizungen handelt es sich um die Kombination verschiedener Heizsysteme miteinander. So kann eine Wärmepumpe beispielsweise mit einer Solarthermieanlage kombiniert werden. Welche Heizungen sich für Ihre Immobilie am besten eignen, kann ein:e Energieberater:in einschätzen. 

Wärmepumpe: Wenig Aufwand für Luftwärmepumpen 

Am einfachsten lässt sich Luft als Wärmequelle erschließen. Dazu wird der Luft mithilfe eines thermodynamischen Kreisprozesses Wärme entzogen. Die um etwa 5 Grad Celsius abgekühlte Luft wird anschließend wieder an die Umgebung abgegeben. Eine Luftwärmepumpe kann aufgrund ihrer geringen Größe sowohl im Keller als auch im Außenbereich oder als sogenannte Split-Anlage drinnen und draußen aufgestellt werden.

Wärmepumpe: Wasserpumpen haben die beste Energiebilanz

Wasserpumpen nutzen das Grundwasser als Wärmequelle, das auch im Winter selten kälter als 10 Grad wird. Dazu benötigen Sie zwei Brunnen, die das Wasser aus der Tiefe zur Wärmepumpe und zurück in das Erdreich transportieren.

Wärmepumpe: Erdwärmepumpen

Erdwärmepumpen nutzen die Wärme aus dem Erdreich. Dafür gibt es zwei Möglichkeiten:

• Erdsonden in bis zu 100 Metern Tiefe
• Erdkollektoren dicht unter der Oberfläche

Je nachdem, wie viel Wärme Sie brauchen, müssen Sie für die Erdsonden entsprechend tief und oft bohren beziehungsweise eine entsprechend große Fläche mit Erdkollektoren abdecken. 

In den entsprechenden Modulen befindet sich ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, das auch “Sole” genannt wird und dem Erdreich die Wärme entzieht. 

Lohnt sich der Einbau einer Wärmepumpenheizung?

Grundsätzlich eignet sich eine Wärmepumpenheizung nur für Neubauten oder gut gedämmte Bestandsgebäude. Denn mit ungedämmten Wänden kann eine Wärmepumpe nicht günstig und klimafreundlich betrieben werden. Die Heizung würde dann zu viel Strom verbrauchen und weder das Klima noch das Konto würden von dem Einbau profitieren.

Zudem sind großflächige Heizkörper wie Fußbodenheizungen oder Wandheizungen in den Gebäuden vorteilhaft, damit schon geringe Erwärmungen des Heizwassers ausreichen, um für eine wohlige Wärme in der Unterkunft zu sorgen.

Beachten Sie: Wird im Gebäude mehr Wärme benötigt als das System aktuell fördern kann, kommt in der Regel ein Zusatz-Heizstab zum Einsatz. Dieser treibt den Stromverbrauch der Wärmepumpe stark in die Höhe. 

Wie hoch der Stromverbrauch im Endeffekt ausfällt, hängt noch von einer Reihe weiterer Faktoren ab. Dazu zählen die gewählte Variante der Wärmepumpe sowie die Außentemperaturen. Generell fallen die Heizkosten und damit ein großer Teil der Betriebskosten aber geringer aus als bei anderen Heizsystemen. Zumal Sie Wärmepumpen nicht mit normalem Haushaltsstrom betreiben, sondern vergünstigte Heizstromtarife zur Verfügung stehen.

Es gibt also vieles zu Berücksichtigen, um beim Heizungsbau die richtige Entscheidung zu treffen. Lassen Sie sich deshalb unbedingt von einer Heizungsfachfirma beraten, bevor Sie den Umstieg auf eine Wärmepumpenheizung planen.

Kosten und BAFA-Förderung von Wärmepumpen

Anschaffungskosten und Installationskosten von Wärmepumpenheizungen können sehr hoch ausfallen – wie viel genau, hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab. Hinsichtlich Anschaffungskosten sollten Sie aber selbst für die günstigste Variante der Luftwärmepumpenheizung mit mindestens 10.000 Euro rechnen. Erd- und Wasserpumpenheizungen können schnell das Doppelte verschlingen. Bis sich diese Investition durch die geringeren Heizkosten und Wartungskosten amortisiert hat, vergehen viele Jahre.

Es gibt aber die Möglichkeit, die Anschaffungskosten und Installationskosten für eine Wärmepumpenheizung zu reduzieren und die Finanzierung über staatliche Fördermittel attraktiver zu gestalten:

• In Deutschland werden Wärmepumpen vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) gefördert. Es gewährt abhängig von Art und Leistung der Wärmepumpe unterschiedlich hohe Zuschüsse, sofern bestimmte Voraussetzungen wie der Einbau einer förderfähigen Wärmepumpe erfüllt werden. Diese muss eine bestimmte Jahresarbeitszahl erreichen. Mit dem Programm "Bundesförderung für effiziente Gebäude" (BEG) gewährt das BAFA im Übrigen einen Wärmepumpenbonus von 5 Prozent, wenn die alte Heizung (beispielsweise die Ölheizung) durch eine Wärmepumpe ausgetauscht wird. Einen Überblick zu den aktuellen Förderungen erhalten Sie in diesem Artikel. 
• Weitere Fördermöglichkeiten in Form von zinsgünstigen Darlehen erhalten Sie gegebenenfalls bei der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW).

WICHTIG: Künftig sollen maximal 40 Prozent der förderfähigen Kosten für eine Wärmepumpe gefördert werden. Zudem müssen Einzelmaßnahmen, also einzelne Änderungen an der Gebäudehülle oder der Heizanlage, beim BAFA beantragt werden. Systemische Maßnahmen, also Maßnahmen, die ein Gebäude auf einen Effizienzhausstand bringen, müssen bei der KfW beantragt werden. 

Lesetipp: Was kostet eine Wärmepumpenheizung?

Wärmepumpe: Was ist die Leistungszahl?

Die sogenannte Leistungszahl (COP) der Wärmepumpe ist ein wichtiger Kennwert des Heizsystems. Die Leistungszahl gibt das Verhältnis zwischen der abgegebenen Wärmeleistung und der elektrischen Leistung an. Für die Ermittlung der Energieeffizienz einer Wärmepumpe ist die Leistungszahl ein wichtiger Faktor. So wird die Leistungszahl für die Wärmepumpe berechnet: 

Abgegebene Wärmeleistung / elektrische Leistung = Leistungszahl (COP-Wert)

Jahresarbeitszahl: Das besagt die Jahresarbeitszahl

Wie effizient eine Wärmepumpenheizung arbeitet, wird durch die Jahresarbeitszahl (JAZ) zum Ausdruck gebracht. Die Jahresarbeitszahl visualisiert das Verhältnis von zugeführter Energie zu der tatsächlich erzeugten Energie. Je höher die Jahresarbeitszahl, desto weniger Strom wird gebraucht, um Wärme zu gewinnen. Nur wenn die Jahresarbeitszahl größer ist als 3, ist eine Wärmepumpe eine lohnenswerte und klimafreundliche Alternative zu anderen Heizungen. Die meisten modernen Wärmepumpen verfügen über eine Jahresarbeitszahl zwischen 3 und 5. Die Jahresarbeitszahl wird wie folgt berechnet: 

Abgeführte thermische Energie / erzeugte thermische Energie = Jahresarbeitszahl (JAZ)

Die Jahresarbeitszahl einer Wärmepumpe wird von verschiedenen Faktoren, wie Vorlauftemperatur, Wärmequelle, Außentemperatur und individuellem Heizverhalten beeinflusst. Für detailliertere Informationen und Beratung rund um die Wärmepumpe und die Jahresarbeitszahl sollten Sie eine:n Energieberater:in kontaktieren. 

Wärmepumpenanlage: Der Primärenergiefaktor

Der Primärenergiefaktor ist ein wichtiger Kennwert bei der Bestimmung ökologischer Faktoren einer Wärmepumpenanlage. Genauer gibt der Primärenergiefaktor das Verhältnis von eingesetzter Primärenergie (Energie, die den natürlichen Energiequellen entnommen wird) zu Endenergie (Energie, welche die Verbraucher:innen in Form von bspw. Brennstoffen nutzen). Dabei ist der Primärenergiefaktor kein Wert speziell für Wärmepumpenanlagen: Auch Brennstoffzellenheizungen, Hybridheizungen und andere Wärmeüberträger haben einen Primärenergiefaktor. Je höher der Primärenergiefaktor, desto höher ist auch der Primärenergiebedarf. 

Bei Fragen rund um den Primärenergiefaktor sowie dessen Berechnung berät Sie ein:e Energieberater:in.