Wärmepumpe: Überblick zu Funktionsweise, Voraussetzungen und Einsatz

Wärmepumpen können – passend geplant und betrieben – energieeffizient Wärme für Heizung und Warmwasser bereitstellen und dabei den Einsatz fossiler Brennstoffe im Betrieb verringern. Bei einer Wärmepumpe wird die natürliche Energie aus dem Grundwasser (Wasser-Wasser-Wärmepumpen), der Erde (Sole-Wasser-Wärmepumpen) oder der Luft (Luft- oder Luft-Wasser-Wärmepumpen) in nutzbare Wärme für Heizung und Warmwasser umgewandelt. Wärmepumpen können – je nach Gebäude, Auslegung und Strommix – den Energieeinsatz für die Wärmeerzeugung reduzieren und so im Betrieb dazu beitragen, die Umweltbelastung im Vergleich zu vielen fossilen Heizsystemen zu verringern.

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Moderne Wärmepumpen nutzen zur Energiegewinnung verschiedene Quellen: Luft, Boden, Wasser und Abwärme. Je nach den örtlichen Gegebenheiten und der benötigen Wärmemenge muss die richtige Wärmepumpe ausgewählt werden. Folgende grundsätzlichen Wärmepumpen-Systeme gibt es:

Luft-Wasser-Wärmepumpe
Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe ist meist platzsparend und kann – je nach Gebäude und Aufwand – im Vergleich zu Erd- oder Grundwasserlösungen geringere Anschaffungskosten haben. Diese Wärmepumpe nutzt die Wärme aus der Umgebungsluft für die Energiegewinnung. Ein Ventilator saugt die Umgebungsluft an und bringt sie zu einem eingebauten Luft-Wärmetauscher. Das darin enthaltene Kältemittel kommt mit der warmen Außenluft in Verbindung, erwärmt sich bis es schließlich zu verdampfen beginnt. Nach der Verdichtung und der anschließenden Verflüssigung kann die so gewonnene Wärme zum Heizen oder zur Warmwassergewinnung genutzt werden. Diese Wärmepumpen sind für die Installation fast überall geeignet. Sie werden häufig in privaten Wohngebäuden eingesetzt und können – bei passender Auslegung – Heizung und Warmwasserbereitung übernehmen. Mit passender Planung können Wärmepumpen – je nach Gebäudezustand – auch in älteren Gebäuden eine Option sein.

Sole-Wasser-Wärmepumpe
Die Sole/Wasser-Wärmepumpe basiert auf einem einfachen Prinzip und kann – bei passender Auslegung – effizient arbeiten. Sie wird durch Strom angetrieben und kann – abhängig von Strompreis, Auslegung und Gebäude – eine wirtschaftlich sinnvolle Versorgung mit Wärme und Warmwasser ermöglichen. Je nach Anlage und Betriebsbedingungen kann eine Sole/Wasser-Wärmepumpe aus 1 kWh Strom mehrere kWh Wärme für Heizung und Warmwasser bereitstellen. Ein großer Teil der benötigten Wärme stammt als Umweltenergie aus dem Erdreich; für den Betrieb wird zusätzlich Strom benötigt. Auch im Sommer lässt sich die Technik der Sole/Wasser-Wärmepumpe nutzen, indem die niedrigen Temperaturen im Erdreich aktiv zum Kühlen der Wohnräume verwendet werden.

Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Grundwasser ist ein guter Energiespeicher, der das ganze Jahr über konstante Temperaturen von über zehn Grad Celsius liefert. Das kann – bei geeigneten Bedingungen und fachgerechter Auslegung – zu einer über das Jahr hinweg hohen Effizienz der Wasser-Wasser-Wärmepumpe beitragen. Das Grundwasser wird aus einem Förderbrunnen zur Wärmepumpe geleitet. Diese entzieht dem Wasser Wärme, die anschließend zum Heizen und der Warmwasserbereitung verwendet werden. Ein entscheidender Aspekt bei der Planung einer solchen Wärmepumpe ist der Wasserschutz. Die zuständigen Behörden müssen für die Installation eine Genehmigung erteilen.

Luft-Luft-Wärmepumpen (Abluft)
Abluft-Wärmepumpen nutzen die thermische Energie, die die Raumluft durch Heizkörper und Flächenheizungen, aber auch durch Beleuchtung, elektrische Geräte oder Körperwärme aufnimmt. Durch ein System mit kontrollierter Wohnungslüftung, Wärmerückgewinnung und Abluft-Wärmepumpe lässt sich diese Energie wiederverwenden. Da die Abluft gegenüber der Außenluft nur in begrenzter Menge zur Verfügung steht, muss die Leistung der Abluftwärmepumpe gut eingestellt werden. Sie planen ein System aus kontrollierter Wohnraumlüftung, Wärmerückgewinnung und Abluft-Wärmepumpe als einzige Heizquelle? Dann sollte ihr Haus einen hohen Effizienzstandard haben oder ein sogenanntes Niedrigenergie- oder Effizienzhaus sein.

• Kann – je nach Auslegung und Nutzung – den Einsatz fossiler Brennstoffe im Betrieb reduzieren
• Kann – bei passender Auslegung und passenden Rahmenbedingungen – effizient und wirtschaftlich sein
• In vielen Fällen mit geringem Wartungsaufwand
• Je nach Voraussetzungen und aktueller Förderlage sind Fördermittel möglich
• Kann nicht nur heizen, sondern auch kühlen
• Kann – bei fachgerechter Planung und Auslegung – die Anforderungen des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) erfüllen
• Kann – je nach Strommix und Auslegung – die CO2-Emissionen im Heizbetrieb im Vergleich zu fossilen Heizsystemen reduzieren

Wärmepumpe kaufen

Wärmepumpen entziehen dem Außenbereich Wärme und geben diese an das Haus in Form von Heizenergie ab. Kernprinzip jeder Wärmepumpe ist der Kältekreislauf. Die für diesen Prozess benötigte Energie ist geringer als die am Ende übertragene Wärmeenergie.
Unabhängig davon, ob Wasser, Erde oder Luft als Wärmequelle dient, lässt sich die Grundfunktionsweise, der Kältekreisprozess, aller Wärmepumpen in vier Phasen unterteilen:

Verdampfung: Ein Kältemittel zirkuliert in der Wärmepumpe und verdampft bei niedriger Temperatur und Druck, indem es Wärme aus einer Wärmequelle aufnimmt.

Kompression: Der Dampf wird dann von einem Kompressor angesaugt und verdichtet, wodurch seine Temperatur und sein Druck steigen.

Kondensation: Der heiße Dampf gibt seine Wärme an das Heizsystem oder Warmwasser des Hauses ab, indem er in einem Wärmeübertrager kondensiert. Dabei gibt er seine Energie ab und wird wieder flüssig.

Expansion: Durch ein Expansionsventil wird der Druck des flüssigen Kältemittels reduziert, wodurch es abkühlt und der Kreislauf von vorne beginnen kann.

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Der Einbau einer Wärmepumpe in einem Bestandsgebäude ist in vielen Fällen technisch machbar. Die entscheidende Frage ist oft weniger, ob eine Wärmepumpe grundsätzlich geeignet ist, sondern wie sie passend integriert wird. Mit passender Planung können Wärmepumpen heute – je nach Altbau und Auslegung – eine energieeffiziente Heizoption sein.

Welche Wärmepumpe ist die richtige?
Eine individuelle Planung durch uns als Fachbetrieb ist wichtig, um eine passende Lösung für Ihr Gebäude zu finden. Die Wahl des passenden Systems hängt von mehreren Faktoren ab:

• Luft/Wasser-Wärmepumpe: Häufig die erste Wahl, da sie flexibel einsetzbar und mit geringem baulichen Aufwand installierbar ist.

• Sole/Wasser-Wärmepumpe (Erdwärme): Besonders effizient, erfordert jedoch Erdsondenbohrungen oder Flächenkollektoren.

• Wasser/Wasser-Wärmepumpe: Nutzt Grundwasser als Energiequelle, setzt aber eine behördliche Genehmigung voraus.

Kann eine Wärmepumpe in Ihrem Altbau effizient arbeiten?
Wir als Fachbetrieb können prüfen, ob Ihr bestehendes Heizsystem für eine Wärmepumpe geeignet ist oder welche Anpassungen sinnvoll sind. Damit eine Wärmepumpe sich wirtschaftlich darstellen kann, sollten – je nach Energiepreisen, Nutzung und Investition – folgende Bedingungen möglichst erfüllt sein:

• Niedrige Vorlauftemperaturen: In der Regel gilt: Je niedriger die Vorlauftemperatur des Heizsystems, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Ideal sind Temperaturen von 30–40 °C.
• Gute Wärmedämmung: Eine verbesserte Dämmung kann den Wärmebedarf reduzieren und in der Regel die Effizienz der Wärmepumpe verbessern. Maßnahmen wie Fenster- und Türentausch, Fassadendämmung oder Dachisolierung sind dabei vorteilhaft.
• Passende Heizflächen: Fußboden- und Wandheizungen sind oft gut geeignet, aber auch moderne Heizkörper mit großer Oberfläche (z. B. Niedertemperatur-Heizkörper) können – je nach Auslegung – mit einer Wärmepumpe effizient betrieben werden.

Die Nachrüstung einer Wärmepumpe im Altbau ist in vielen Fällen technisch möglich und kann – abhängig von Gebäude, Auslegung, Energiepreisen und Förderung – wirtschaftlich sinnvoll sein. Mit der richtigen Planung lässt sich eine passende Lösung finden, die den Energieeinsatz für die Wärmeerzeugung reduzieren kann und dazu beitragen kann, den Bedarf an fossilen Brennstoffen im Betrieb zu verringern. Lassen Sie sich individuell beraten – wir unterstützen Sie gerne.

Ja! Viele Bestandsgebäude haben keine Fußbodenheizung, aber das ist kein Ausschlusskriterium für eine Wärmepumpe. Wichtig ist, dass die vorhandenen Heizkörper auf niedrige Vorlauftemperaturen ausgelegt sind.

• Bestehende Heizkörper können oft weiter genutzt werden, wenn sie ausreichend dimensioniert sind.
• Falls notwendig, lassen sich größere oder spezielle Niedertemperatur-Heizkörper nachrüsten.
• Wenn Heizkörper getauscht werden müssen, ist das meist deutlich günstiger als eine komplette Fußbodenheizung.
• Ein hydraulischer Abgleich kann dazu beitragen, das Heizsystem besser einzustellen und – je nach Anlage – die Effizienz der Wärmepumpe zu verbessern.

Wie viel Sie pro Jahr durch Ihre Wärmepumpe sparen, ist stark von der im Betrieb erreichten Jahresarbeitszahl und dem Verhältnis von Wärmepumpenstrompreis und dem Preis der alternativen fossilen Brennstoffe ab. Bei einer gut ausgelegten Erdwärmepumpe mit hoher Jahresarbeitszahl können – abhängig von Vergleichssystem, Energiepreisen und Gebäude – Einsparungen bei den laufenden Energiekosten möglich sein. Die Amortisationszeit hängt stark von Investitionskosten, Förderung, Energiepreisen und der Jahresarbeitszahl ab und liegt je nach Situation häufig im Bereich mehrerer Jahre.

Wärmepumpe mit Solarthermie kombinieren
Eine Anlage zur Solarthermie nutzt die kostenlos verfügbare Sonnenenergie als Energiequelle, um Wärme zu erzeugen. Diese Wärme kann dann zur Erwärmung von Gebrauchswasser verwendet werden. Es gibt zwei Möglichkeiten, Solarthermie mit einer Wärmepumpe zu verbinden:
Erstens, die direkte Unterstützung: Hierbei wird die Sonnenenergie unmittelbar in das Heizsystem eingespeist. In Kombination erzeugen die Solarthermieanlage und die Wärmepumpe zusammen die notwendige Wärme für Heizung und Warmwasser.
Zweitens, die indirekte Unterstützung: Bei dieser Methode wird die Solarwärme zur Wärmequelle der Wärmepumpe (z.B. Erdboden) hinzugefügt. Das erhöhte Temperaturniveau kann – je nach Auslegung und Betriebsweise – den Strombedarf der Wärmepumpe senken.

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Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren
Wärmepumpe und Photovoltaikanlage lassen sich sinnvoll kombinieren. Mit einer Photovoltaikanlage kann – je nach Eigenverbrauch und Auslegung – ein Teil des Strombedarfs der Wärmepumpe gedeckt werden, was je nach Strompreis und Lastprofil die laufenden Heizkosten reduzieren kann. Durch zusätzlichen Eigenverbrauch kann eine Wärmepumpe – abhängig von Lastprofil und Anlagenauslegung – die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage positiv beeinflussen. Auch ökologisch kann das sinnvoll sein: Selbst erzeugter Solarstrom aus der eigenen Photovoltaikanlage kann den Netzstrombezug der Wärmepumpe reduzieren.

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Wärmepumpe mit Gas-Brennwerttechnik kombinieren (Hybrid-Heizung)
Durch die Kombination mit einem Gas-Brennwertgerät entsteht eine Hybrid-Heizung. Dieses System bietet viele Vorteile, da sich die Wärmeerzeuger ergänzen. Sollte die Leistung der Wärmepumpe nicht ausreichen, wird das Gas-Brennwertgerät zugeschaltet, sodass die beiden Wärmeerzeuger parallel arbeiten. Alternativ gibt es auch Systeme, bei denen nur jeweils die Wärmepumpe oder der Brennwertkessel für Wärme und warmes Wasser sorgen. Die Planung einer Hybridheizung erfordert Erfahrung, damit die Technik passend ausgelegt ist – wir beraten Sie gern von der Auslegung bis zur Regelung.

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Wer mit einer modernen Wärmepumpe heizen will, sollte sich vorher über mögliche Zuschüsse und Fördermöglichkeiten (je nach Voraussetzungen) informieren. Oft können diese Anträge nur vor Beginn der Sa­nierungs­maß­nahmen beantragt werden. Wir unterstützen Sie gerne bei der Orientierung zu passenden Fördermöglichkeiten und den nächsten Schritten.

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Wärmepumpen dienen nicht nur der Heizung, sondern können auch für angenehme Kühlmomente im Sommer sorgen, sofern sie entsprechend dimensioniert sind. Durch die Umkehrung des Kältekreislaufs wird die Wärmepumpe in den warmen Monaten für Kühlzwecke genutzt. In Verbindung mit einer Fußbodenheizung kann – je nach Gebäude und Auslegung – eine spürbare Absenkung der Raumtemperatur möglich sein. Durch die Verwendung von Gebläsekonvektoren kann die Wärmepumpe – je nach Auslegung und Regelung – eine gezieltere Temperierung der Räume ermöglichen. Die Kühlung kann je nach Umweltwärme und Leistung der Wärmepumpe aktiv oder passiv erfolgen. Es ist jedoch wesentlich zu beachten, dass die Kühlkapazität einer Wärmepumpe nicht mit der herkömmlichen Klimaanlage vergleichbar ist.