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Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Eine Wärmepumpe ist ein Heizsystem, das statt fossiler Brennstoffe Umgebungswärme aus der Luft, dem Wasser oder der Erde nutzt. Wenn sie erst einmal effizient mit Ihrer Heizungsanlage verbunden ist, kann eine Wärmepumpe Heizkosten erheblich senken. Auf diese Weise leisten Sie einen wertvollen Beitrag für die Umwelt, indem endliche Ressourcen gespart werden können. Doch wie funktioniert eine Wärmepumpe eigentlich? Was gibt es bei der Installation zu beachten? Welche Vor- und Nachteile bringen sie mit? Ob dieses nachhaltige Heizsystem auch eine Option für Sie ist, erfahren Sie in diesem Artikel.
Inhalt:
- Wärmepumpen und ihre Funktion
- Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?
- Wärmepumpen: Vor- und Nachteile
- Wie werden Wärmepumpen installiert?
- Kosten für eine Wärmepumpe
- Wann lohnt sich eine Wärmepumpe?
- FAQs zu Wärmepumpen
Wärmepumpen und ihre Funktion
Wärmepumpen beziehen bis zu drei Viertel der Heizenergie aus ihrer Umgebung. Je nachdem, um was für eine Art Wärmepumpe es sich handelt, werden unterschiedliche Wärmequellen genutzt. Sie können die Wärmeenergie des Erdreichs, der Umgebungsluft oder auch des Grundwassers anzapfen. Doch wie funktioniert eine Wärmepumpe genau? Grundsätzlich ist die Funktion einer Wärmepumpe mit der eines Kühlschranks zu vergleichen – nur andersherum.
Die Wärmequellanlage entzieht der Umgebung außerhalb des Gebäudes Wärmeenergie, während die Wärmepumpe sie für die Heizung im Innenbereich nutzbar macht. Dafür benötigt sie lediglich einen kleinen Anteil Strom für Antrieb und Pumpe. Das Wärmeverteil- und Speichersystem verteilt anschließend die Wärmeenergie im Haus oder speichert sie zwischen – zum Beispiel in einem Pufferspeicher. Der technische Prozess läuft in drei Schritten in einem geschlossenen Kreislauf ab:
1. Verdampfen und Verdichten
Die Umweltwärme wird von einer speziellen Flüssigkeit, einem Kältemittel, aufgenommen, die bereits bei Temperaturen ab -10 bis -15 Grad verdampft. Die Wärmepumpe verdichtet den Kältemitteldampf, wodurch sich der Druck erhöht und die Temperatur des Dampfes auf bis zu 100 Grad Celsius steigt.
2. Kondensieren und Übertragen
Das aufgeheizte Gas kann nun kondensieren und die Wärme an das Heizsystem abgeben, sodass es zum Aufheizen von Warmwasser oder für die Raumheizung genutzt werden kann.
3. Entspannen
Damit dieser Prozess immer wieder von Neuem beginnen kann, muss das Kältemittel in seinen Ursprungszustand gebracht werden. Dazu werden bestimmte Ventile verwendet, die es dem Kältemittel ermöglichen, sich wieder auszudehnen und den Druck abzubauen. Dadurch sinkt die Temperatur auf das Ausgangsniveau und der Kältemittelkreislauf beginnt von vorne.
Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?
Nachdem die Frage „Wie funktioniert eine Wärmepumpe?“ geklärt ist, widmen wir uns den verschiedenen Arten von Wärmepumpen. Je nachdem, welche Wärmequelle an die Pumpe angeschlossen ist, trägt diese eine andere Bezeichnung. So werden Pumpen mit Grundwasser-Zugang Grundwasserwärmepumpen genannt. Pumpen mit Zugang zum Erdreich heißen Erdwärmepumpe und diejenigen, die Wärme der Umgebungsluft entziehen, Luftwärmepumpe. Diese können je nach Funktionen weiter differenziert werden:
Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Bei dieser Art dient das Grundwasser als Wärmequelle. Die Wärme wird dann an das Wasser im Heizkreislauf übertragen.
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Diese Pumpe gehört zu den Luftwärmepumpen. Sie entzieht der Luft die Wärme, die wiederum auf das Wasser im Kältemittelkreislauf übertragen wird.
Luft-Luft-Wärmepumpe
Die entnommene Wärme der Umgebungsluft wird ohne Wasser im Heizkreislauf direkt an die Raumluft abgegeben.
Sole-Wasser-Wärmepumpe
Die benötigte Wärme wird hierbei dem Erdreich entzogen und von einem Sole-Wasser-Gemisch aufgenommen.
Tipp: Dadurch, dass das eingesetzte Kältemittel in Wärmepumpen bereits bei niedrigen Temperaturen verdampft, können Arten wie Luft-Wasser-Wärmepumpen Ihr Haus auch im Winter heizen.
Wärmepumpen: Vor- und Nachteile
Neben der Frage „Wie funktioniert eine Wärmepumpe?“ sind auch die Vor- und Nachteile einer Wärmepumpe relevant, wenn Sie über ein umweltfreundliches Heizsystem nachdenken.
(+) Umweltschonend
Der größte Vorteil von Wärmepumpen ist ihr umweltschonender Charakter. Im Gegensatz zu fossilen Heizsystemen wird kein Brennstoff benötigt und der Bedarf an Strom kann beispielsweise mit Ökostrom gedeckt werden, sodass die CO2-Bilanz noch besser ausfällt.
(+) Wartungsarm
Da in einer Wärmepumpe nur wenige mechanische Teile verbaut sind, müssen diese nur selten gewartet werden. Demzufolge sind sie sehr haltbar und langlebig. Das erspart wiederum Kosten und macht Wärmepumpen sehr nachhaltig.
(+) 2 in 1: Heizen & Kühlen
Auch wenn die meisten Menschen bei Wärmepumpen zuerst ans Beheizen denken, sind diese Pumpen im Sommer ebenso nützlich. Das Heizsystem kann nämlich bei warmen Temperaturen auch zum Kühlen verwendet werden. Sie können daher das ganze Jahr über zu angenehmen Temperaturen in Ihren Wohnräumen beitragen.
(+) Kostenlose Umweltwärme, geringe Betriebskosten
Die Umweltwärme, die von Wärmepumpen nutzbar gemacht wird, ist kostenlos verfügbar. Mit einer effizient arbeitenden Wärmepumpe können Sie Ihr Haus oder den jeweiligen Anwendungsbereich optimal heizen, ohne hohe laufende Kosten zu generieren.
(-) Hohe Anschaffungskosten
Trotz der vielen Wärmepumpen-Vorteile sollte beachtet werden, dass Wärmepumpen in der Anschaffung ziemlich hochpreisig sind. Langfristig betrachtet kann sich diese Investition jedoch sehr lohnen.
(-) Aufwendige Installation
Je nach System müssen aufwendige Bohrungen oder Bodenarbeiten vorgenommen werden. Setzen Sie sich daher am besten mit einer Fachperson zusammen und lassen Sie sich individuell beraten.
Tipp: Wollen Sie mehr darüber erfahren, wie Sie Ihr Haus nachhaltig gestalten können? Dann lesen Sie gerne den Artikel zum Thema Nachhaltiges Bauen.
Wie werden Wärmepumpen installiert?
Je nach Modell kann eine Wärmepumpe ähnlich der Größe eines herkömmlichen Heizgeräts oder z.B. eines großen Kühlschranks haben. Dieses wird dann beispielsweise im Hauswirtschaftsraum oder im Keller untergebracht. Abhängig vom System werden allerdings noch weitere Installationen im Außenbereich benötigt. Aber wie genau funktioniert eine Wärmepumpen-Installation?
Installation von Erdwärmepumpen
Die Einrichtung von Erdwärmepumpen ist mit einem größeren Aufwand verbunden. Entweder müssen Leitungen als Matten flächig unter der Erde verlegt werden, oder es werden Bohrungen für sogenannte Spieße notwendig, die tief ins Erdreich hinab führen. In beiden Fällen sind aufwendige Erdarbeiten bzw. Bohrungen notwendig. Anschließend sind die Rohre jedoch nicht mehr im Außenbereich zu sehen.
Installation von Grundwasserwärmepumpen
Genauso wie bei der Installation von Erdwärmepumpen werden die Rohre bei einer Grundwasserwärmepumpe unterirdisch verlegt. Zusätzlich zu den Rohren müssen jedoch noch zwei Brunnen installiert werden – einer dient als Förderbrunnen, der andere als Speicherbrunnen.
Installation von Luftwärmepumpen
Die Außenanlage bei einer Luftwärmepumpe ist hingegen kleiner. Diese hat üblicherweise eine Höhe zwischen 0,6 und 1,4 Meter und eine Breite von etwa 0,9 bis 1,2 Meter.
Tipp: In unseren thematisch passenden Artikeln Richtig heizen oder Richtig lüften finden Sie Informationen und Tipps, um Heizenergie zu sparen.
Kosten für eine Wärmepumpe
Die Wärmepumpen-Kosten setzen sich aus verschiedenen Faktoren zusammen und hängen von der Art der Wärmepumpe ab. Luftwärmepumpen erzeugen „weniger“ Energie zum Heizen als Erdwärmepumpen oder Grundwasserwärmepumpen. Das bedeutet allerdings nicht, dass sie nicht genauso effektiv eingesetzt werden können. Um Ihnen abseits der Frage „Wie funktioniert eine Wärmepumpe?“ über die anfallenden Kosten einen besseren Überblick zu verschaffen, haben wir Ihnen die wichtigsten Punkte zusammengefasst:
Kosten für die Technik bzw. die Geräte
Eine Wärmepumpe besteht mindestens aus einer Inneninstallation und einem Außengerät. Je nach Größe der Anlage und dem benötigten Zubehör fallen unterschiedlich hohe Kosten an. Denn eine Luft-Wärmepumpe ist beispielsweise „kleiner“ als eine Grundwasser-Wärmepumpe. Dies wirkt sich auf die Kosten aus.
Kosten für die Erschließung
Zusätzlich zu den Geräten müssen Rohre und Leitungen installiert werden, damit ein Kreislauf gebildet werden kann. Je nach Typ der Wärmepumpe wird noch weiteres Zubehör benötigt, wie z.B. die Brunnen für die Grundwasser-Wärmepumpe. Sollten aufwendige Bohrungen vorgenommen werden müssen, fallen die Kosten für die Erschließung dementsprechend höher aus.
Heizkosten für eine Wärmepumpe
Eine Wärmepumpe kann einen aktiven Beitrag dazu leisten, Ihren ökologischen Fußabdruck deutlich zu verkleinern, da die Pumpe selbst keinen fossilen Brennstoff benötigt. Sie brauchen lediglich eine gewisse Menge Strom, um diese zu betreiben. Hierfür gibt es je nach Versorgungsunternehmen extra Wärmepumpen-Stromtarife. Mit derartigem Ökostrom wird die Wärmepumpe komplett grün im Betrieb. Wie viel Strom letztendlich verbraucht wird, hängt von mehreren Faktoren ab. Lassen Sie beispielweise prüfen, ob sich eine Wärmepumpe effizient mit Ihrer Heizungsanlage und Gebäudedämmung kombinieren lässt. Wenn eine Pumpe nicht effizient arbeitet, schnellen die Verbrauchskosten in die Höhe. Das sollte natürlich im Vorfeld ausgeschlossen werden.
Betriebskosten
Wärmepumpen sind im Vergleich zu anderen Heizsystemen wartungsarm. Das liegt daran, dass hier keine Verbrennung stattfindet und somit Extraleistungen, wie beispielsweise die Wartung durch eine Schornsteinfegerin bzw. einen Schornsteinfeger*, nicht nötig sind.
Wann lohnt sich eine Wärmepumpe?
Bei all den Faktoren, die bei einer Wärmepumpe zu beachten sind, kommt vielleicht die Frage auf: „Wann ist eine Wärmepumpe sinnvoll?“. Die Antwort auf diese Frage ist je nach Situation unterschiedlich, aber grundsätzlich lässt sich Folgendes festhalten:
Neubau
Beim Hausbau lässt ganz einfach eine Wärmepumpe integrieren. Statt also in bestehenden Gebäuden die alte Heizung gegen eine neue auszutauschen, ist es leichter in einem Neubau eine Wärmepumpe einzubauen. Grundsätzlich eignet sie sich auch besser für Häuser als für Wohnungen.
Jahresarbeitszahl (JAZ)
Die Jahresarbeitszahl gibt an, wie viele Einheiten Wärme die Heizung im Jahr mit einer Einheit Energie gewinnt, also wie effizient die Wärmepumpe arbeitet. Der JAZ sollte dabei mindestens 3 sein, damit sich eine Wärmepumpe lohnt – besser ist ein JAZ ab 4. Dabei gilt es zu beachten, dass die JAZ-Angaben von Wärmepumpen immer unter optimalen Voraussetzungen gemessen werden, daher sollten die Angaben mit Vorsicht genossen werden.
Gute Dämmung
Eine gute Dämmung ist ein Riesenvorteil bei einer Wärmepumpe. Dadurch verliert das Haus oder die Wohnung weniger Wärme und ist energetisch besser aufgestellt. Neue bzw. gut abgedichtete Fenster machen viel aus, denn so arbeitet die Wärmepumpe effizienter.
Große Heizkörper
Eine Wärmepumpe arbeitet am besten, wenn sie große Heizkörper beheizt. Daher eignen sich Wärmepumpen besonders bei Decken-, Wand- und Fußbodenheizungen.
Mehrere Heizungen
Lohnt sich eine Wärmepumpe allein nicht, dann kann sie auch mit anderen Heizungen kombiniert werden. Zum Beispiel kann sie zusätzlich zu einer Gasheizung installiert werden, um die eigenen Bedürfnisse zu erfüllen. Die Gasheizung kann beispielsweise nur an besonders eisigen Tagen genutzt werden – an allen anderen Tagen läuft die sparsame Wärmepumpe.
Tipp: Falls Sie mehr über das Heizen in den eigenen vier Wänden erfahren möchten, können wir Ihnen unsere Artikel Gastherme richtig einstellen und Gas sparen empfehlen.
Wenn Sie sich für die Installation einer Wärmepumpe interessieren, lassen Sie sich am besten von einer Fachperson beraten wie z.B. im swb-Kundencenter, welche Art von Wärmepumpe zu Ihnen und Ihren individuellen Bedürfnissen passt und natürlich auch, welche Förderungen aktuell möglich sind. Auf diese Weise können Sie Ihre CO2-Bilanz verbessern und gleichzeitig Ihre Heizkosten senken.
FAQs zu Wärmepumpen
Häufig gestellte Fragen und Antworten
Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Durch ein spezielles Kältemittel wird die Wärme der Umwelt (Luft, Erde oder Grundwasser) von der Wärmepumpe aufgenommen. Das Kältemittel verdampft und leitet diese Wärme weiter an das Heizsystem. Nachdem das Kältemittel die Wärme abgegeben hat, wird es durch einen Mechanismus wieder verflüssigt und der Kreislauf beginnt von Neuem.
Für wen lohnt sich eine Wärmepumpe?
Eine Wärmepumpe lohnt sich vor allem in gut gedämmten Häusern mit großen Heizkörpern. In einem Neubau mit einer Fußbodenheizung und modernen Fenstern kann eine Wärmepumpe sehr ökologisch sein.
Kann man* eine Wärmepumpe nachrüsten?
Wärmepumpen lassen sich in der Regel überall nachrüsten. Wie sinnvoll das ist, hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab. Eine Nachrüstung ist z.B. von Vorteil, wenn Sie dadurch auf lange Sicht große Einsparungen haben.
Wie viel kostet eine Wärmepumpe?
Die Installation einer Wärmepumpe kostet ca. 15.000 bis 30.000 Euro. Allerdings lassen sich auf lange Sicht auch viele Kosten einsparen.
Werden Wärmepumpen gefördert?
Der Standard-Zuschuss beträgt 25% und insgesamt ist eine Förderung von bis zu 40% möglich. Seit 2023 gibt es für Wärmepumpen neben dem 5%-Wärmepumpen-Bonus und 10%-Heizungs-Tausch-Bonus und für die Nutzung von Erdreich-, Wasser- oder Abwasser-Wärmequellen einen zusätzlichen 5%-Bonus für den Einsatz von natürlichen Kältemitteln. Bei jedem Förderantrag ist eine Vorausberechnung der JAZ beizulegen. Die JAZ der Wärmepumpe muss 2023 mindestens 2,7 betragen und ab 2024 mindestens 3,0.
In jedem Fall sollten Sie sich vor dem Kauf einer Wärmepumpe über die Förderungsmöglichkeiten informieren.
Was ist die Jahresarbeitszahl (JAZ)?
Die Jahresarbeitszahl ist ein Parameter, der berechnet, wie effizient die Wärmepumpe arbeitet. Ein JAZ von 3 ist dabei kein schlechter Wert. Werte ab 4 JAZ sind besonders gut.
Sind Wärmepumpen umweltfreundlich?
Wärmepumpen können sehr ökologisch sein, da kein Brennstoff benötigt wird. Zusätzlich kann der Bedarf an Strom kann mit Ökostrom oder z.B. Photovoltaik-Anlagen gedeckt werden, sodass die CO2-Bilanz sehr gut ausfällt.
Wie kann ich Wärmepumpen-Einstellungen optimieren?
Um die Wärmepumpe zu optimieren, können die Einstellungen am Gerät angepasst werden. Jedoch wird davon abgeraten, dies ohne das Know-how einer Fachkraft zu tun. Daher empfiehlt es sich im Zweifelsfall lieber das Herstellungsunternehmen oder eine Fachperson zu kontaktieren. So können Sie sicher gehen, dass Sie Ihre Wärmepumpe richtig einstellen.
Keine
Investition
erforderlich
erforderlich
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Die Vorteile der Wärmepumpe auf einen Blick
Die Vorteile der Wärmepumpe auf einen Blick
Ein Großteil der zur Wärmeerzeugung benötigten Energie stammt aus der Umwelt (Luft), nur ein kleiner Teil wird mittels Strom produziert.
Die Energie aus der Umwelt ist kostenlos und unbegrenzt verfügbar, die Heizkosten bleiben also in hohem Maße stabil.
Die Wärmepumpe selbst produziert kein CO₂ und ist wartungsarm.
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* Wir leben Diversität und heißen alle Menschen willkommen, unabhängig von Herkunft, Geschlecht, Behinderung und Identität. Wir sind davon überzeugt, dass uns Vielfalt bereichert und im gemeinsamen Arbeiten voranbringt. Deshalb haben wir 2017 die Charta der Vielfalt unterzeichnet.