Was die Wärmepumpe alles kann

Mit dem Gebäudeenergiegesetz, das seit Januar Gültigkeit hat, gibt es für Eigentümer eine Verpflichtung zu einer Heizung, die ihre Energie zu mindestens 65 Prozent aus regenerativen Quellen bezieht. Durch Übergangsfristen von 5 bis 13 Jahren wird der Heizungszwang sozial abgefedert. Dennoch wird es allmählich Zeit, sich mit der Wärmepumpe zu beschäftigen, auf die der Gesetzgeber mit seiner Bedingung für die neue Heizung abzielt.

In diesem Ratgeber klären wir, was eine Wärmepumpe überhaupt ist, zu welchen Leistungen sie fähig ist und welche Art von Wärmepumpe sich für den Einzelfall anbietet. Denn Eigentümer können wählen, ob ihre Wärmepumpe sich aus Luft, Erdwärme oder Grundwasser speist. Versorgt mit diesen Hintergrundinformationen zur Wärmepumpe kann jeder Leser seine eigenen Schlüsse ziehen und für sich entscheiden, wie erschlagend „Habecks Heizungshammer“ für ihn ist.

Basis für die Heiztechnologie einer Wärmepumpe ist der 1852 von William Thomas und James Prescott Joule entdeckte Joule-Thomson-Effekt. Die beiden Wissenschaftler haben herausgefunden, dass sich Gase unter Druck erhitzen und unter Entspannung wieder abkühlen. Damit haben sie den Grundstein für die Erfindung des Kühlschranks gelegt. In beiden Fällen wird ein ständiger Kreislauf hergestellt. Nur die Ziele bei beiden Innovationen unterscheiden sich, denn während ein Kühlschrank der Kühlung und damit dem Frischhalten von Lebensmitteln dient, ist die Wärmepumpe eine Heiztechnologie für ein behagliches Raumklima.

Bei einer Wärmepumpe wird das Gasgemisch, das als Trägermedium fungiert, Sole genannt. Es ist eine Mischung aus Wasser und einem Frostschutzmittel und durchläuft den beschriebenen Zyklus aus Erhitzung und Abkühlung. Der Druck, um die Erwärmung der Sole zu bewirken, wird durch einen Kompressor hergestellt.

Dieser ist die einzige Komponente der Wärmepumpe, die von Strom abhängig ist. Damit ist die Wärmepumpe zwar nicht grundsätzlich emissionsneutral, allerdings können Eigentümer mit der Wahl eines Energieversorgers wie E.ON den Wärmepumpen-Strom aus ausschließlich grünem Strom generieren. Dadurch lässt sich der ökologische Mehrwert der Wärmepumpe optimieren.

Insgesamt besteht eine Wärmepumpe aus den Bauteilen Verdampfer, Kompressor, Verflüssiger und Expansionsventil. Das Kältemittel fließt zunächst durch eine Rohrleitung, wo es verdampft und verdichtet wird, sodass sein Aggregatzustand zwischen flüssig und gasförmig wechselt. Die Abkühlung beginnt mit dem Verflüssiger und schließt mit dem Expansionsventil, das die Sole weiter drosselt, damit diese auch den Rest ihrer Wärme abgibt. Mit dem Durchlauf zum Verdampfer beginnt der Kreislauf aufs Neue.
 

Mit einer Wärmepumpe ist es möglich, aus regenerativen Quellen wie Luft, Erdwärme und Grundwasser die Heizenergie zu gewinnen. Auf diese Weise lassen sich fossile Energieträger wie Holz, Kohle und Gas substituieren. Dies schont die endlichen Ressourcen der Erde und vermeidet Emissionen von Treibhausgasen. Da eine Wärmepumpe von Strom abhängig ist, ist der COP-Wert die wichtigste Kennzahl, mit dem sich die Energieeffizienz einer Wärmepumpe beurteilen lässt.

Das Akronym steht für Coefficient of Performance und gibt das Verhältnis der gewonnenen Wärme zur Antriebsenergie an. Dadurch können Kunden ablesen, aus wie vielen Einheiten Strom wie viele Einheiten Wärme gewonnen werden können. Experten haben berechnet, dass schon ein COP-Wert von 1,8 bei einer Wärmepumpe ökologischer als eine Gasheizung ist. Tatsächlich geht die Energieeffizienz einer Wärmepumpe deutlich über diesen Mindeststandard hinaus. Wichtige Orientierungswerte für den COP-Wert der Wärmepumpe in Abhängigkeit von der Heizquelle sind die folgenden:

• Luftwärmepumpe: COP-Wert 3
• Erdwärmepumpe: COP-Wert 4
• Grundwasserwärmepumpe: COP-Wert 5

Mit der Luftwärmepumpe, Erdwärmepumpe und Grundwasserwärmepumpe sind die Arten der Wärmepumpen bereits beschrieben. Sie unterscheiden sich von der Art der genutzten Energiequelle, die Luft, Erdwärme oder Grundwasser sein kann.

Unbedingt beachten sollten Eigentümer, dass die Wärmepumpen grundsätzlich förderfähig sind. Sie können auf Basis der Bundesförderung für effiziente Gebäude mit Einzelmaßnahmen (BEG EM) mit Zuschüssen von 30 Prozent rechnen, die sich im Einzelfall auf bis zu 70 Prozent steigern lassen. Wir empfehlen deshalb eine gründliche Auseinandersetzung mit den möglichen Subventionen für die Wärmepumpe.

Obwohl die Luftwärmepumpe mit einem COP-Wert von rund 3 die geringste Energieeffizienz aller Wärmepumpen besitzt, ist diese die beliebteste Variante. Der Grund sind die vergleichsweise einfache Installation und die mit 9.000 bis 18.000 Euro niedrigsten Kosten. Da die Umgebungsluft als genutzte Wärmequelle jederzeit zur Verfügung steht, ist die Luftwärmepumpe allen Eigentümern zugänglich.

In der Regel ist mit „Luftwärmepumpe“ eine sogenannte „Luft-Wasser-Wärmepumpe“ gemeint. Der wegen seiner Ähnlichkeit zur Wasserwärmepumpe verwirrende Begriff bezieht sich darauf, dass die Wärmepumpe als Energiequelle Luft und als Energieträger die schon beschriebene Sole verwendet, die in dem Begriff als „Wasser“ umschrieben ist.

Eine „Luft-Luft-Wärmepumpe“ ist lediglich eine normale Klimaanlage, bei der ein ständiger Austausch der Außenluft mit der Innenluft stattfindet und deren Heizkraft nicht immer eine Heizung ersetzen kann.

Bei der Erdwärmepumpe sind ebenfalls zwei verschiedene Arten zu berücksichtigen. So gibt es Erdwärmepumpen, die Geothermie durch großflächige Kollektoren gewinnen. Die an eine Wärmepumpe angeschlossenen Wärmetauscherrohre werden in einer Tiefe zwischen 80 cm und 160 cm verlegt. Zu beachten ist, dass die bereitgehaltene Fläche nicht mehr verbaut werden darf und auch nicht mehr als Garten zur Verfügung steht. Eine solche Erdwärmepumpe können sich nur Eigentümer mit einem ausladenden Garten leisten.

Weniger Platzbedarf beansprucht eine Erdwärmepumpe, die Geothermie aus Sonden bezieht, die über 100 Meter tief in die Erde eingelassen werden können und wo es aufgrund der Nähe zum Erdkern deutlich wärmer ist als an der Oberfläche ist. Erdwärmepumpen mit Sonden gelten als etwas leistungsstärker als Erdwärmepumpen mit Kollektoren, bedürfen allerdings einer Genehmigung durch die örtliche Wasserbehörde und ab einer Tiefe von 100 Meter zusätzlich nach Bergbaurecht.

Die Verlegung von Erdwärmekollektoren ist mit einem preislichen Mehraufwand von 2.000 bis 5.000 Euro verbunden, während die Bohrung von Erdwärmesonden mit 3.500 bis 8.000 Euro veranschlagt wird. Für Erdwärmepumpen spricht außerdem, dass Bauherren es in der Hand haben, ihren Energiegewinn zu optimieren. So bringt bei einer Erdwärmesonde jeder zusätzliche Meter etwa 50 Watt ein, während sich jeder zusätzliche Quadratmeter für die Erdwärmekollektoren mit rund 25 Euro rechnet.

Grundwasserwärmepumpen sind mit einem COP-Wert von circa 5 die energieeffizientesten Geräte. Sie nutzen ähnlich wie Erdwärmepumpen die Erdwärme, allerdings nicht aus festem Material, sondern aus Grundwasser. Hier liegt der Vorteil darin, dass Grundwasser eine höhere Wärmespeicherkapazität als Erdwärme aufweist. Um zu funktionieren, müssen bei Grundwasserwärmepumpen zwei Erdbrunnen installiert sein.

Ein Saugbrunnen ist dafür da, damit das Wasser nach oben gelangt, während der Sickerbrunnen für die Rückführung des Wassers gedacht ist. Zwischen beiden Brunnen ist ein Abstand einzuhalten, der je nach Bodenbeschaffenheit zwischen 5 und 30 Metern liegt. Grundwasserwärmepumpen kosten zusätzlich zwischen 4.000 und 7.000 Euro und sind an eine Genehmigung durch die örtliche Wasserbehörde gebunden.

Bei der Installation der Brunnen ist darauf zu achten, dass das Grundwasser nicht verschmutzt wird. Außerdem muss das Grundwasser gut erreichbar sein und gewissen Ansprüchen genügen.

Eine Erdwärme- und Grundwasserpumpe sind effizienter als eine Luftwärmepumpe. Allerdings ist deren Installation an Bedingungen geknüpft und mit einem erheblichen Mehr an Kosten und Aufwand verbunden. Eine Luftwärmepumpe bietet zwar von allen Wärmepumpen die geringste Leistung; dafür ist die Installation jedem Eigentümer möglich und auch sie entspricht den Vorgaben des Gebäudeenergiegesetzes.

Zuschüsse vom Bund helfen bei der Finanzierung und sollten bei der Entscheidung für das Heizsystem berücksichtigt werden.