Eine Wärmepumpe dient zur Erzeugung von Wärme oder auch Kälte. Sie basiert im Wesentlichen auf einem Wärmetausch zwischen zwei Medien, der durch im Wesentlichen durch ein Kühlmittel, welches bei niedrigen Temperaturen gasförmig wird, erfolgt.

Wärmepumpen sind eine Alternative zu anderen Möglichkeiten der Erwärmung. Insbesondere sind sie als umweltfreundliche Alternative zu Heizungen basierend auf Gas, Öl oder elektrischen Heizungen hoch im Kurs. Zwar brauchen auch Wärmepumpen elektrische Energie, erzeugen mit dieser elektrischen Energie aber nicht direkt (und ineffizient) Wärme, sondern treiben im Wesentlichen damit nur einen Kompressor an, dessen Wirkungsweise im Zusammenspiel mit dem Kühlmittel sehr viel effizienter erfolgt.

Vorteile von Wärmepumpen
  • Kein direkter Verbrauch fossiler Energieträger
  • Sehr effiziente Nutzung elektrischer Energie zur Generierung von Wärmeenergie
  • Unklar ist, in wie weit eine Wärmepumpe als regenerativ bezeichnet werden. Wir würden sagen, eher „Ja“, denn die Wärme wird im Wesentlichen nur getauscht
Nachteile von Wärmepumpen
  • Wärmepumpen (ver-)brauchen ein Kühlmittel; viele Kühlmittel sind klimaaktiv und grundsätzlich schädlich
  • Wärmepumpen verbrauchen Strom, wenn auch verhältnismäßig wenig
  • Die Effizienz der Wärmepumpe hängt von der Temperatur der Tauschmedien ab, oft also vom Wetter

Arten von Wärmepumpen

In nahezu allen Elementen steckt (Wärme-)Energie, die man entziehen und an anderer Stelle nutzbar machen kann. Selbst in Minus 10 Grad kalter Luft ist dies der Fall – und angesichts der Tatsache, dass es bis Minus 273 Grad geht, auch verständlich. Es gibt zahlreiche Energiequellen, nach denen die Wärmepumpen auch grundsätzlich unterschieden werden:

  • Luft
  • Erdreich (Sole)
  • Wasser
  • Abwärme

Die letzten beiden Quellen sind Ausnahmen, die ersten drei Quellen sind der Standard für die Nutzung von Wärmepumpen.

Die Wärme wird von der Wärmequelle in ein anderes Element getauscht, dass dann die Wärme trägt. In Frage kommen hier Luft und Wasser. Ein mobiles Klimagerät würde bspw. Über Luft heizen, weil auch gar kein anderes Medium vorhanden ist. Im Standardfall wird jedoch Wasser als Träger der Wärmeenergie genutzt, welches dann in den Heizkreislauf eingebracht wird. Wir gehen daher im Folgenden von Wasser als Tauschmedium aus.

Luft/Wasser-Wärmepumpen sind am einfachsten und kostengünstigsten zu realisieren, aber auch am wenigstens effizient. Die Temperatur der Luft hängt von der Umgebung an. Im Winter, wenn man die Wärme am meisten braucht, ist es draußen auch recht kalt. Dennoch kann man der Umgebungsluft weiter Wärme entziehen, dies ist technisch aber nicht mehr so einfach.

Der Aufstellort von Luft/Wasser-Wärmepumpen kann oft nicht im Keller des Hauses sein, wo die ganzen Hausanschlüsse liegen. Diese Wärmepumpen werden außen aufgestellt und dann mit dem Keller verbunden. Dennoch ist die Luft/Wärmepumpe die am preiswertesten zu realisierende Lösung und wird am häufigsten genutzt.

Sole/Wasser-Wärmepumpen sind in der Aufstellung recht teuer, da man oft sehr tief ins Erdreich geht. Nicht selten wird bis zu 100 m tief gebohrt, bei breiten allerdings von nur 15 cm. Denn es gilt: Je tiefer im Erdreich, umso heißer wird es auch. Auch wenn an der Oberfläche Frost herrscht, ist es in ein paar (mehr) Metern Tiefe behaglich warm. Die Effizienz dieser Wärmequelle

Entweder man bohrt als tief und zapft die Wärme über Erdsonden an, oder man bohrt nicht so tief (etwas mehr als 1 m, meist 1,2 m), braucht dann aber breitflächige Erdkollektoren, muss also auch hier viel Erdreich bewegen. Beide Varianten kosten, und die Kosten für Erdsonden und Erdkollektoren kommen noch dazu.

Wasser/Wasser-Wärmepumpen sind besonders effizient, da das Medium (Grundwasser) nicht zu tief liegt und viel Wärmeenergie hat. Allerdings muss man auch hier bohren bzw. es muss schon einen Brunnen geben, der aber auch für die Nutzung von Wärmepumpen zugelassen sein muss.

Funktionsweise einer Wärmepumpe

Wärmepumpen funktionieren nach dem gleichen Prinzip, unabhängig vom Medien, dem die Wärme entzogen wird.

Am Medium (Wasser, Sole, Luft) wird ein Kältemittel vorbeigeführt, welches dem Medium Wärme entzieht. Kältemittel haben einen tiefen Siedepunkt und werden durch die zugeführte Wärme gasförmig; dies geschieht bereits bei sehr tiefen Temperaturen. In diesem Zustand wird das Gas durch einen Kompressor verdichtet und erhitzt dabei weiter. Dieses stark erhitzte Gas bzw. Kältemittel wird dann am zu erwärmenden Medium (zum Beispiel Wasser bei einer Poolheizung oder Luft bei einer Heizung) vorbeigeführt. Die Wärme wird in das zu erwärmende Medium abgegeben. Das Kältemittel kühlt sich dabei wird ab und tritt vom gasförmigen Zustand in den flüssigen Zustand über und verliert dabei sehr viel Wärmeenergie. Der Kreislauf beginnt das von vorne.

Das folgende Video zeigt das Funktionsprinzip bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe:

Kältemittel: Wichtiger Bestandteil von Wärmepumpen

Eine Wärmepumpe braucht ein Kältemittel, um zu funktionieren. Dieses nicht die Wärme aus einem Medium auf und wird durch diese Temperaturerhöhung gasförmig. Der Siedepunkt der Kältemittel liegt sehr tief, so dass diese auch bei leichter Temperaturerhöhung gasförmig werden. Dieses Gas wird durch einen Kompressor unter Druck gesetzt, was zu einer weiteren Erhöhung der Temperatur führt. Diese stark erhöhte Temperatur wird nun genutzt, um die gewünschte Wärme an das andere Medium abzugeben. Dabei kühlt sich das Kältemittel ab und wird wieder flüssig.

Kältemittel sind oftmals klimaaktiv, d.h. klimaschädlich. FCKW-Klimamittel sind zwar mittlerweile verboten, aber die Ersatzmittel sind deshalb keineswegs alle optimal. Die folgende Tabelle zeigt häufig verwendete Kältemittel und ob diese klimaaktiv sind:

Kältemittel
klimaaktiv / klimaschädlich
R410a
Ja

R407c

Ja

R404a

Ja

R134a
Ja
R290 (Propan)
Nein
R600a (Butan)

Nein

Die fehlende Klimaaktivität hat übrigens oft den Preis, dass die Kältemittel leicht entzündlich sind. Bei Nutzung entsprechender Kältemittel muss die Wärmepumpe extra für diese erhöhte Entzündbarkeit ausgelegt werden.

Wärmepumpen können gefördert werden

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) und die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) fördern Investitionen in Wärmepumpen, weil sie eine Alternative für den Verbrauch fossiler Energieträger darstellen. Das BAFA gibt in der Regel direkte Zuschüsse, die nicht zurück zu zahlen sind. Diese decken aber nicht die gesamte Investitionssumme ab. Die KfW fördert im Regelfall nur über zinsvergünstigte Darlehen. Daneben gibt es noch Programme einzelner Bundesländer, die diese Heizungsform besonders fördern wollen.

KfW-Förderung für Wärmepumpen

Grundsätzlich gibt das KfW-Programm 430, mit dem Wärmepumpen gefördert werden. Dies ist eine Zuschussförderung! Wenn Sie einfach eine neue Wärmepumpe einbauen, können Sie 10% der Kosten durch Zuschuss fördern lassen, bis zu 5.000 €. 5.000 € sind eine Menge Geld, wenn Sie aber 50.000 dafür ausgeben müssen, um den Zuschuss zu bekommen, sieht dies anders aus. Wenn Sie zum Beispiel nur 15.000 € für die Wärmepumpe im Haus ausgeben, können Sie 1.500 € als Zuschuss erhalten. Die Förderung gilt nur für Eigenheime, nicht für Poolheizungen oder dergleichen.

Wenn Sie durch die Maßnahmen eine höhere Effizienzklasse erreichen - gemessen an den Anforderungen für die entsprechenden KfW-Effizienzklassen. Wenn Sie die KfW-Effizienzhaus 55 Klasse erreichen, können Sie 30% der Kosten gefördert bekommen, bis 30.000 €.

Wärmepumpe mit Steuerung
Wer will, kann seine Wärmepumpe per App steuern

BAFA-Förderung für Wärmepumpen

Auch die BAFA fördert die Anschaffung einer Wärmepumpe im Neubau oder in Bestandsgebäuden. Das Programm heißt Heizen mit Erneuerbaren EnergienBrauchwassererwärmung wie bei Poolheizungen wird nicht gefördert, Luft-Luft-Wärmepumpen ebenfalls nicht. Dort kann man für elektrisch betriebene Luft-Wasser-Wärmepumpen mind. 1.500 € Zuschuss erhalten. Bei Wasser-Wasser oder Sole-Wasser-Wärmepumpen, die elektrisch betrieben werden, sind es mind. 4.000 €.

Die Gesamtkosten für die Wärmepumpe sind bei der BAFA-Förderung unerheblich. Gefördert wird nach Leistung (in KW) der Anlage. Die Auswahl der Wärmepumpen ist aber begrenzt; dabei muss man die entsprechende BAFA-Liste beachten.

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