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Wärmepumpen: Sparsam heizen und kühlen

16.11.2016

Wärmepumpe. Foto: Brotje

Foto: Brotje

Warum sollte eine Heizungsanlage nicht auch im Sommer für angenehmes Raumklima sorgen, wo sie doch zur Warmwasserbereitung eh das ganze Jahr in Betrieb ist? Kühlen mit der Heizung – für eine elektrische Wärmepumpe ist das kein Problem. Eine Wärmepumpe kann je nach Bedarf entweder Umweltwärme in das Gebäude hinein oder überschüssige Raumwärme aus dem Gebäude heraus transportieren. Dabei arbeitet sie ökonomischer als eine Klimaanlage, denn der Stromverbrauch ist wesentlich geringer. Das liegt daran, dass ein beträchtlicher Teil der benötigten Energie aus der Umwelt entnommen wird. Wie das funktioniert und welche Heiz- und Kühlleistungen möglich sind, hängt vom eingesetzten System ab. Doch zunächst zur Funktionsweise: Je nachdem, aus welchem Medium die Umweltenergie entnommen und wie sie an das Haus abgegeben wird, unterscheidet man die verschiedenen Typen von Wärmepumpen. Es gibt Erdwärmepumpen, die ihre Energie aus der Erde oder dem Grundwasser entnehmen und an ein wasserführendes Heizsystem im Haus abgeben. Das sind Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen. Bei Luft-Wärmepumpen wird die Energie der Umgebungsluft oder der Abluft einer Lüftungsanlage entnommen und an ein wasser- oder luftführendes Heizsystem abgegeben.

Um mit einer Wärmepumpe heizen zu können, muss die Temperatur im System erhöht werden. Das geschieht unter Einsatz von Strom. Dabei gilt: Je geringer die Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Heizkreislauf ist, desto wirtschaftlicher arbeitet eine Wärmepumpe. 

Energiestandard des Hauses ist wichtig

Zur Bewertung der Effizienz der gesamten Wärmepumpenanlage eignet sich vor allem die Jahresarbeitszahl (JAZ). Sie bezeichnet über ein Jahr hinweg das Verhältnis zwischen der erzeugten Wärmemenge und der eingesetzten Strommenge. Grundsätzlich gilt: je größer die JAZ, desto höher der Anteil kostenfreier Umwelt­energie. Geringere Stromkosten sind die Folge.

Von zentraler Bedeutung für eine hohe JAZ ist ein hoher energetischer Standard des Hauses. Großen Einfluss hat außerdem das Wärmeverteilsystem, das mit möglichst niedrigen Vorlauftemperaturen auskommen sollte. Optimal arbeiten Wärmepumpen daher in Verbindung mit Fußboden- und Wandheizungen mit Vorlauftemperaturen von etwa 35 Grad Celsius.

Besonders effizient: die Erdwärmepumpe

Wird als Wärmequelle das Erdreich gewählt, ist eine Wärmepumpe besonders effizient. Das liegt daran, dass hier je nach Bodentiefe das ganze Jahr relativ konstante Temperaturen zwischen etwa sieben bis 13 Grad Celsius herrschen, was sowohl für das Heizen im Winter als auch für das Kühlen im Sommer eine gute Ausgangs
temperatur ist. 

Etwas günstiger in der Anschaffung sind Luft-Wärmepumpen, da hier unter anderem die Bohrung entfällt. Dafür sind die zu erwartenden Stromkosten höher, da die Außenluft übers Jahr großen Temperaturschwankungen unterworfen ist.

Luft-Wasser-Wärmepumpe. Foto: Remko

Das Außenmodul der Luft-Wasser-Wärmepumpe „Art Style HTS“ muss sich nicht verstecken. Als Materialien kommen Edelstahl sowie Naturstein beim Sockel und eloxiertes Aluminium oder eine Holzoptik bei der Verkleidung zum Einsatz. Foto: Remko

Mit einer solchen Anlage ist die aktive Kühlung (unter Einsatz von Strom) im Sommer möglich. Dafür muss die Wärmepumpe über einen reversiblen Kältekreislauf verfügen. Im Kühlfall wird der Kältekreislauf der Wärmepumpe so umgekehrt, dass Wärmequelle und Wärmesenke getauscht werden. Dem Gebäude wird nach dem gleichen Prinzip einer Klimaanlage Wärme entzogen. 

Als Kühlflächen kommen Fußboden- und Wandheizungen infrage. Mit der aktiven Kühlung ist eine höhere Kühlleistung als mit der vorher beschriebenen passiven Kühlung möglich. Dabei muss eine Unterschreitung des Taupunkts der Raumluft vermieden werden, da es sonst zur Kondensation von Wasser auf der Kühlfläche kommen könnte. Ein Raumtemperatur- und ‑feuchtefühler, der an den Wärmepumpenregler angeschlossen ist, kann solche Probleme vermeiden helfen. In seltenen Fällen kann die Kühlleistung durch die Gefahr der Taupunktunterschreitung begrenzt werden.

Heizen und lüften mit einem System

Hoch gedämmte Neubauten werden meist sowieso mit einer Lüftungsanlage ausgestattet. Bei besonders niedrigem Wärmebedarf kann diese auch mittels einer Luft-Luft-Wärmepumpe zum Heizen und Kühlen genutzt werden. Hierbei wird die Energie aus der Außenluft oder der warmen, verbrauchten Raumluft auf die frische Zuluft von außen übertragen. Im Sommer kann dann kühle Luft ins Haus eingeblasen werden. Dabei kann der Raum auch entfeuchtet werden, sodass es nicht zu Tauwasserproblemem kommt. Im Winter kann die Luft allerding sogar unangenehm trocken werden. Wichtig bei einer solchen Lüftungsheizung ist eine sorgfältige Planung, damit es in den Räumen auch an kalten Tagen zugfrei warm wird. Nicht jede Baufamilie empfindet ein Luftheizungssystem als behaglich. Zum einen fehlt der angenehme Strahlungswärmeanteil. Zudem ist eine gleichzeitige Wärmeregulierung in Nord- und Südräumen (ohne elektrische Zusatzheizelemente) schwierig. Aus diesen Gründen wird statt der Luftheizung nach wie vor oft ein klassisches, wassergeführtes Heizsystem installiert – in Verbindung mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe. Und die Lüftungsanlage sorgt zusätzlich für die notwendige Frischluftzufuhr. Die Anschaffungskosten für eine Wärmepumpen-Anlage variieren je nach System stark. Die Preise für die Geräte liegen zwischen 8.000 und 13.000 Euro, bei Erdwärmepumpen kommen Kosten für den Erdwärmekollektor oder die Bohrung dazu, die je nach Bodenbeschaffenheit bei durchschnittlich 60 bis 90 Euro pro Meter liegen.

Luft-Wasser-Wärmepumpe. Foto: Rotex

Die Luft-Wasser-Wärmepumpe „HPSU compact“ mit Kühlfunktion integriert das Innengerät platzsparend in den Solar-Schichtspeicher und ist „Smart Grid Ready“. Foto: Rotex

Dafür werden die Kosten für Schornstein oder Brennsofflager gespart. Und wer die Wärmepumpe mit selbst erzeugtem Photovoltaik-Strom oder einem speziellen Wärmepumpen-Ökostromtarif betreibt, heizt nicht nur emissionsfrei, sondern auch mit regenerativer Energie. Außerdem sind viele Geräte schon „smart grid ready“. Wird ein entsprechender Stromanbieter wie beispielsweise „Lichtblick“ gewählt, können die Heizgeräte, intelligent vernetzt und gesteuert, zu einem großen „Schwarm-Energie-Speicher“ zusammengefasst werden. So kann die Heizung Strom dann beziehen, wenn das Netz durch ein Überangebot belastet ist und ihn für die Wärmeversorgung nutzen, wenn er gebraucht wird. Bereits mit dem derzeitigen Strommix im deutschen Versorgungsnetz benötigt eine Wärmepumpe im Vergleich zu einem alten Ölkessel ab einer JAZ von 3,8 weniger als die Hälfte der Energie. Mit steigendem Ökostrom-Anteil wird sich die Umwelt-Bilanz der Wärmepumpe automatisch immer weiter verbessern.

(aus der Zeitschrift Effizienzhäuser 8/9-2016

Förderung

Seit 2015 gibt es wieder Fördergelder für Wärmepumpen im Neubau. Während Wärmepumpen längere Zeit nur bei Austausch einer alten Heizung im Bestand gefördert wurden, gibt es jetzt wieder die Möglichkeiten, auch im Neubau eine Förderung zu erhalten. Wer eine besonders effiziente Wärmepumpe einbaut, kann dafür im Rahmen der Innovationsförderung einen Zuschuss vom Bundesamt für Wirtschafts- und Ausfuhrkontrolle (BAFA) beantragen.
 
Die Berechnung der Basisförderung ist bei Wärmepumpen abhängig von der Wärmequelle:
  

  • Luft als Wärmequelle: 40 € je Kilowatt Nennwärmeleistung, aber mindestens 1300 € bzw. 1500 € bei leistungsgeregelten oder monovalenten Wärmepumpen
  • Erde und Wasser als Wärmequelle: 100 € je Kilowatt Nennwärmeleis-tung, aber mindestens 4000 € bzw. 4500 € wenn ebenfalls Erdsondenbohrungen gemacht werden
  • Sorptions- und gasmotorische Wärmepumpen: 100 € je Kilowatt Nennwärmeleistung, aber mindestens 4500 Euro

Hier müssen die Wärmepumpen entweder eine JAZ ≥ 4,5 (elektr. Wärmepumpen) bzw.  ≥ 1,5 (Gas-Wärmepumpen) vorweisen oder eine besonders hohe Systemeffizienz aufweisen. Die Optionen sind auf einer Liste beim BAFA aufgeführt.
 
Weiterhin verpflichtend sind die Verwendung von Flächenheizungen und ein Qualitätscheck nach einem Jahr inkl. Messung der Jahresarbeitszahl.
 
Eine Liste förderfähiger Wärmepumpen ist auf den Seiten des BAFA zu finden.
 
Wichtig: Der Antrag muss vor Beginn der Baumaßnahme gestellt werden.