Wärmepumpen gelten als besonders umweltfreundliche Heizungsart. Sie sind in vielen Varianten erhältlich und punkten mit niedrigen Betriebskosten. Bedingung ist allerdings, dass Gebäude und Baugrund bestimmte Anforderungen erfüllen.
Einfach erklärt: So funktionieren Wärmepumpen
Streng genommen nutzt jede Wärmepumpe zwei Energiequellen, um Wohnungen und Eigenheime zu beheizen. Zum einen Wärmeenergie wahlweise aus Luft (Aerothermie), Boden (Geothermie) oder Gewässer (Hydrothermie). Zum anderen elektrische Energie, um die Ausbeute an nutzbarer Heizenergie zu steigern. Zur Unterscheidung spricht man daher auch von Umweltenergie und Antriebsenergie. Die elektrische Energie wird für die namensgebende Pumpe benötigt. Sie sorgt dafür, dass die aus der Umwelt gewonnene Wärmeenergie auf ein Maß erhöht wird, das zum Betrieb der angeschlossenen Warmwasserheizung nötig ist.
Pumpe erhöht Wärmeausbeute
Das Prinzip Wärmepumpe ist ein geschlossener Kreislauf mit einer speziellen Flüssigkeit. Diese Flüssigkeit wird auch als Arbeitsmedium bezeichnet. Die aus der Umwelt aufgenommene Wärmeenergie sorgt dafür, dass diese Flüssigkeit gasförmig wird. Anschließend wird das Gas in der „Pumpe“ zusammengepresst (komprimiert), wodurch es sich weiter erwärmt. Auch die dabei entstehende Motorwärme erwärmt das Gas zusätzlich. Im nächsten Schritt erhitzt das Gas den Wasserkreislauf der angeschlossenen Heizung. Dabei kühlt sich das Gas ab, wird flüssig und der Kreislauf beginnt von vorn.
Bevorzugt für Niedertemperaturheizungen
Die gewonnene Heizenergie ist bei Wärmepumpen geringer als etwa bei einer konventionellen Gasheizung. Aus diesem Grund werden mit Wärmepumpen bevorzugt sogenannte Niedertemperaturheizungen wie Fußboden- und Wandheizungen betrieben. Aber es gibt auch Wärmepumpen, die Standard-Heizkörper (Radiatoren) beheizen können.
Diese Vorteile haben Wärmepumpen
Für Wärmepumpen müssen Hausbesitzer keinen Lagerplatz für Brennstoffe einplanen. Einmal installiert, benötigt das System keinen regelmäßigen Nachschub wie etwa Öl-, Gas- oder Pelletheizungen.
Wärmepumpen können auch kühlen. Bei der passiven Kühlung wird die niedrige Temperatur aus Luft, Boden oder Grundwasser direkt an den Wasserkreislauf der Gebäudeheizung übertragen ohne dass der Kompressor eingeschaltet ist. Bei der aktiven Kühlung bleibt der Kompressor aktiv.
Wärmepumpen senken die Heizkosten, da sie zum größten Teil erneuerbare Energie nutzen. Mit besonders niedrigen Betriebskosten punkten Wärmepumpen, wenn die nötige Antriebsenergie kostengünstig bezogen oder aus regenerativen Energiequellen selbst erzeugt wird. Energieversorger bieten spezielle Tarife für Besitzer von Wärmepumpen an. Wärmepumpen gelten auch als besonders zuverlässig und wartungsarm, was die allgemeinen Betriebskosten ebenfalls senkt.
Wärmepumpen nutzen die natürliche Wärme der Umwelt und erzeugen somit den Großteil der Heizungsenergie aus regenerativen Energiequellen. Wird auch die nötige elektrische Antriebsenergie aus regenerativen Energiequellen (z.B. eigener Photovoltaik-Anlage) bereitgestellt, arbeiten Wärmepumpen beinah 100 % mit erneuerbarer Energie.
Dank der hervorragenden Umweltbilanz bieten Bund, Länder, Gemeinden und die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) zahlreiche Fördermöglichkeiten für Wärmepumpen. Sowohl in Bestandsgebäuden als auch bei Neubauten können Wärmepumpen finanziell gefördert werden.
Diese Nachteile haben Wärmepumpen
Wärmepumpen haben hohe Investitionskosten. Die hohen einmaligen Kosten entstehen vor allem durch die Bohrungen ins Erdreich bei Sole-Wasser-Pumpen und Wasser-Wasser-Pumpen. Eine Sondenbohrung bis auf eine Tiefe von 70 Metern kann zwischen 8.000 und 20.000 Euro kosten.
Je nach Art der Wärmepumpe stellt diese Heizart hohe Ansprüche an den Standort. Für Wasser-Wasser-Wärmepumpen muss ein ausreichend hoher Grundwasserstand gegeben sein. Wo tiefe Erdsonden nicht möglich sind, muss ausreichend Platz für die horizontal angeordneten Erdkollektoren zur Verfügung stehen. Bei fast allen Erschließungsarbeiten am Erdreich sind Genehmigungen nötig, z.B. von der Unteren Wasserbehörde oder der Bergbehörde.
Die unterschiedlichen Wärmepumpen-Systeme stellen außerdem hohe Ansprüche an das Gebäude. Insbesondere bei Luft-Wärmepumpen muss etwa die Gebäudehülle optimal gedämmt sein. Obligatorisch ist außerdem ein kontrolliertes Lüftungssystem, damit Wärme aus der Abluft nicht verloren geht (Wärmerückgewinnung).
Der Wirkungsgrad muss stets sehr hoch sein. Eine Kennzahl dafür ist die sogenannte Jahresarbeitszahl (JAZ). Sie beziffert das Verhältnis von verbrauchter Strommenge (Antriebsenergie) zu bereitgestellter Wärme. Als Untergrenze für effizienten Betrieb wird eine JAZ von 2,5 bis 3 angegeben. Guter Standard aktueller Wärmepumpen ist eine JAZ von 4. Bedeutet: Aus einem Teil Strom werden vier Teile Energie gewonnen. Die Wärmepumpe liefert also 4-mal so viel Wärmeenergie, wie Energie in Form von Strom dabei verbraucht wird.
Kann man eine Wärmepumpe mit einem Kamin kombinieren?
Ja. Es ist prinzipiell möglich, eine Wärmepumpe mit einem Kamin zu kombinieren. Man spricht dann von einem bivalenten Heizsystem, bei dem zwei Wärmeerzeuger zum Beheizen eines Hauses genutzt werden. Das Ziel bei bivalenten Heizsystemen ist es, die Nachteile des einzelnen Wärmeerzeugers mit den Vorteilen des jeweils anderen Wärmeerzeugers (teilweise) aufzufangen.
Die Kombination einer Wärmepumpe mit einem Kamin gilt als sinnvolle Kombination. Die Argumentation lautet, dass die Wärmepumpe die Grundlast stemmt und das bei preiswertem, effektivem und bequemem Betrieb. Der Kamin ergänzt dieses System als Zusatzheizung bei Spitzenlasten, die in Anschaffung und Betriebskosten vergleichsweise günstig ist. Der höhere manuelle Aufwand beim Betrieb eines Kamins lässt sich durch Pufferspeicher oder Kombipufferspeicher reduzieren.
Kombination von Luft-Wasserwärmepumpe und Kamin
Luft-Wasserwärmepumpen sind im Vergleich zu Erd-Wasserwärmepumpen weniger wirkungsvoll. Erdkollektoren können in der Regel nicht nur eine höhere Temperatur zur Verfügung stellen, sondern sind darüber hinaus weniger anfällig für jahreszeitliche Schwankungen. Dort wo Bohrungen oder horizontale Kollektoren nicht möglich oder zu aufwendig sind, können Luft-Wasserwärmepumpen die passende Alternative sein.
Der Wirkungsgrad von Luft-Wasserwärmepumpen sinkt insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen. Zwar können elektrische Heizstäbe die Wärmeausbeute erhöhen, doch muss der nötige Strom dafür teuer bezahlt werden. Kaminöfen können in diesen Fällen die optimale Ergänzung sein, weil sie sehr hohe Temperaturen erzeugen. Ein Kamin kann sowohl das Haus beheizen als auch das benötigte Warmwasser erzeugen. Ein Kaminofen kann auch in Verbindung mit einer Erd-Wasserwärmepumpe sinnvoll sein, wenn dadurch die Erdkollektoren von vornherein kleiner dimensioniert und kostengünstiger erschlossen werden können.
Bei dieser komplexen Form der Wärmeerzeugung kommt es insbesondere auf das perfekte Zusammenspiel der Komponenten an. Sowohl die Hydraulik als auch die Steuerung muss fachmännisch geplant und installiert werden da sonst kein optimaler Wirkungsgrad erreicht wird. Genau das waren die spezifischen Anforderungen in einem alten Umgebindehaus, dessen Besitzer den vorhandenen Kamin mit einer Luft-Wasserwärmepumpe kombinieren wollte.
Hinweis: Bei der bivalenten Wärmeerzeugung ist eine umfassende Planung unerlässlich. Für den Laien ist die Vielzahl der relevanten Faktoren oft nicht beherrschbar. Es ist wichtig, das Gesamtbild im Auge zu haben und jede Variante auf diese Optima zu prüfen: niedrige Investitionskosten, niedrige Betriebskosten und hoher Komfort und gute Umweltbilanz.
Welche Kamine lassen sich mit Wärmepumpen kombinieren?
Wirtschaftlich und energetisch sinnvoll lassen sich nur wasserführende Kaminöfen mit Wärmepumpen zu einem bivalenten Heizsystem kombinieren. Kamine ohne Wasserregister, die nicht in den Heizwasser-Kreislauf eingebunden sind, heizen lediglich den Aufstellraum. Das ist insbesondere bei hochgradig gedämmten Neubauten problematisch und verhindert die effiziente Nutzung der erzeugten Wärme. Hingegen kann die Wärmeenergie eines wasserführenden Kaminofens im ganzen Haus zum Heizen und sogar zur Erhitzung des Brauchwassers für Duschen etc. genutzt werden.
Neben der Wasserführung können auch Pufferspeicher den Wirkungsgrad einer Wärmepumpe-Kamin-Kombination erhöhen. Pufferspeicher nehmen erhitztes Wasser auf, das im Moment nicht benötigt wird. Die hohe Wärmeenergie eines Kaminofens muss also nicht durch offene Fenster o.ä. reguliert werden, sondern bleibt im Heizsystem.
Einfache Pufferspeicher nehmen erhitztes Wasser auf und geben es nach Bedarf in Radiatoren und andere Heizelemente. Kombispeicher sind Pufferspeicher, die zusätzlich eine Brauchwasserblase beinhalten. Das heißt die überschüssige, gespeicherte Wärmeenergie wird nicht nur zum Heizen verwendet, sondern auch zum Erwärmen des Trinkwassers genutzt.
Fazit: Wärmepumpen sind überlegen, sofern die Standortfaktoren stimmen
Der Großteil der Nachteile einer Wärmepumpe liegt weniger in der Technik, als in den spezifischen Anforderungen an die Einsatzumgebung. Je mehr Faktoren wie Bodenbeschaffenheit, Bauweise des Hauses und das angeschlossene Wärmeverteilsystem den Betrieb begünstigen, desto besser spielt die Wärmepumpe ihre Vorteile aus. Eine sorgfältige Auswahl und Planung ist daher oberste Priorität: Ein hoher zeitlicher und finanzieller Aufwand, der sich aber in den meisten Fällen langfristig auszahlt.