Infowelt Energie
Wärmepumpen: Ein Vergleich
Wärmepumpen gewinnen als effiziente und umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Heizungssystemen zunehmend an Bedeutung. Das zeigen auch Studien. Die generelle Funktionsweise einer Wärmepumpe ist bei fast allen Wärmepumpen gleich, jedoch unterscheiden sie sich in Hinblick auf die Voraussetzungen, Effizienz und Kosten.
Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?
Grundsätzlich wird je nach Wärmequelle und -senke zwischen vier Wärmepumpen differenziert: Luft-Wasser-Wärmepumpen, Luft-Luft-Wärmepumpen, Wasser-Wasser-Wärmepumpen und Sole-Wasser-Wärmepumpen. Diese sind in ihrer Funktionsweise nahezu gleich, unterscheiden sich allerdings nach Wärmequelle und Wärmesenke.
Die Wärmequelle wird begrifflich immer zuerst genannt und mit der Wärmesenke gekoppelt. Wenn also von „Luft-Wasser-Wärmepumpen“ die Rede ist, so ist die Luft in diesem Fall die Wärmequelle, das Wasser die Wärmesenke.
Die Wärmequelle ist die Energiequelle, aus der die Wärmepumpe Energie in Form von Wärme aufnimmt. Die Luft, das Erdreich oder das Grundwasser können als Wärmequelle dienen. Die Wärmesenke bezeichnet den Wärmeträger, an den die Wärmepumpe ihre erzeugte Wärme abgibt. In der Regel handelt es sich hierbei um das Wasser in der Heizung.
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Bei der sogenannten Luft-Wasser-Wärmepumpe handelt es sich um einen bestimmten Typ einer Luftwärmepumpe. Die Wärmequelle ist bei einer Luftwärmepumpe die Umgebungsluft, welcher Energie in Form von Wärme entzogen wird, um das Gebäude zu beheizen. Je nach Modell und Installationsort kann zwischen verschiedenen Systemen unterschieden werden.
1. Wird die Luftwärmepumpe draußen aufgestellt, handelt es sich um einen sogenannten „Monoblock“. In diesen Monoblock-Geräten ist der gesamte Kältekreislauf fest verbaut.
2. Ist jedoch nur ein Teil der Wärmepumpe draußen installiert und der andere Teil befindet sich im Innenbereich des Hauses, spricht man von einer Split-Wärmepumpe. Bei diesen Geräten wird der Kältekreislauf getrennt. Das bedeutet, dass die Außeneinheit ausschließlich für die Wärmeaufnahme, und die Inneneinheit ausschließlich für die Wärmeabgabe zuständig ist.
3. Als dritte Option gibt es die Möglichkeit, die Wärmepumpe ausschließlich im Innenbereich des Hauses aufzustellen. Vorteil dieses Aufstellortes ist die Tatsache, dass die Raumluft bereits ein erhöhtes Temperaturniveau hat und der Verdichter daher weniger arbeiten muss. Die verfügbare Luftmenge im Innenbereich ist jedoch auch wesentlich geringer, sodass sie meist nur für sehr kleine Heizbedarfe ausreicht.
Bei der Absatzentwicklung der Wärmepumpen macht sich die Beliebtheit der Luft-Wasser-Wärmepumpe deutlich. Sie ist mit über 80 Prozent Absatzzuwachs in den letzten 10 Jahren die beliebteste Pumpenart.
Vorteile von Luft-Wasser-Wärmepumpen
- unkomplizierteste, platzsparendste und günstigste Variante
- vergleichsweise günstige Anschaffungskosten
- keine Erschließungskosten
- keine besonderen Standortvoraussetzungen und auch keine Erdarbeiten nötig
Nachteile von Luft-Wasser-Wärmepumpen
- hohe Abhängigkeit von der Außentemperatur: Schwankungen bei Effizienz und Leistung an besonders kalten Wintertagen möglich
- geringste Jahresarbeitszahl im Vergleich
- kann höhere Betriebskosten durch höheren Stromverbrauch verursachen
Vattenfall Tipp
Wichtig zu beachten ist, dass die Anschaffungs- und Erschließungskosten aller Wärmepumpen-Arten nur Richtwerte darstellen und lokal sehr stark variieren können. Für einen genauen Kostenvoranschlag sollte daher ein Angebot eines Installateurs eingeholt werden.
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Luft-Luft-Wärmepumpe
Bei einer Luft-Luft-Wärmepumpe handelt es sich um eine weitere Variante der Luftwärmepumpe. Auch bei diesem Heizsystem wird der Außenluft Energie in Form von Wärme entzogen und für das Heizen eines Gebäudes verwendet.
Anders als bei der Luft-Wasser Wärmepumpe, wird hier kein Wasser im Heizwasserkreislauf erhitzt. Die angesaugte Außenluft wird über einen Wärmetauscher erwärmt und über Lüftungssysteme in das Haus geleitet. Als Energielieferant kann zum Beispiel auch warme Abluft aus dem Gebäude genutzt werden.
Vorteile von Luft-Luft-Wärmepumpen
- sehr platzsparend
- geringer Installationsaufwand
- keine Genehmigungen für die Installation nötig
- wärmt, lüftet und filtert zeitgleich die Raumluft
- keine Voraussetzungen wie großflächige Heizflächen, beispielsweise eine Fußbodenheizung
- günstige Kosten
Nachteile von Luft-Luft-Wärmepumpen
- geringe Effizienz: Im Vergleich mit anderen Wärmeträgern wie etwa Wasser, weist Luft eine deutlich geringere Effizienz auf
- daher vergleichsweise schlechte Leistung und Jahresarbeitszahl
- bei schlechter Dämmung unwirtschaftlich, da hohe Betriebskosten oder hohe Sanierungskosten
- wird in der Regel nur in Passiv- oder Niedrigenergiehäusern verwendet
Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe nutzt die Wärme des Grundwassers als Wärmequelle. Da das Grundwasser über das gesamte Jahr eine sehr konstante und vergleichsweise hohe Temperatur hat, können Wasser-Wasser-Wärmepumpen im Sommer, aber auch im Winter eine hohe Leistung erbringen. Daher haben Wasser-Wasser-Wärmepumpen im Vergleich mit anderen Pumpenarten auch eine höhere Jahresarbeitszahl und gelten als die effizientesten Systeme.
Für die Wärmeversorgung sind zwei Brunnenbohrungen erforderlich, da sowohl ein Saugbrunnen als auch ein Schluckbrunnen benötigt wird. Der Saugbrunnen ist für die Gewinnung des erwärmten Grundwassers zuständig, während der Schluckbrunnen anschließend das kalte, genutzte Grundwasser wieder zurückführt.
Vorteile von Wasser-Wasser-Wärmepumpen
- effizientestes System durch hohe Leistung
- deutlich höhere Jahresarbeitszahl durch ganzjährigen Einsatz
- Betriebskosten niedrig aufgrund des geringen Stromverbrauchs
Nachteile von Wasser-Wasser-Wärmepumpen
- vergleichsweise hohe Investitionskosten
- komplizierte Installation durch meist genehmigungspflichtige Brunnenbohrungen
- gewisse Standortvoraussetzungen, wie etwa passende Grundwasserspiegelhöhe oder Grundwasserzusammensetzung erforderlich
- hohe Erschließungskosten durch Bohrungen und Brunnenbau
Vattenfall Tipp
Alle der genannten Wärmepumpen eignen sich nicht nur zum Heizen, sondern auch zum Kühlen des Gebäudes. Luftwärmepumpen können aktiv über einen Kompressor die Raumtemperatur herunterkühlen, Erd-Wärmepumpen oder Wasser-Wärmepumpen kühlen hingegen passiv. Dafür wird die Wärme aus dem Haus aufgenommen und in das Erdreich oder Grundwasser gespeist, der Wärmepumpen-Kreislauf funktioniert dann also einfach andersherum.
Sole-Wasser-Wärmepumpe
Eine Sole-Wasser-Wärmepumpe zählt zu den Erd-Wärmepumpen und nutzt mittels Erdsonden oder Flächenkollektoren die Wärme aus dem Erdreich.
1. Wird ein Heizsystem mit Erdsonden gewählt, sind Bohrungen von 40 bis 100 Meter vertikal in das Erdreich nötig.
2. Bei einer Nutzung von Flächenkollektoren wird die Breite anstelle der Tiefe genutzt. Bei dieser Variante werden circa ein bis zwei Meter horizontal unter der Erdoberfläche großflächig Kollektoren verlegt und so die Wärme aus dem Erdreich gewonnen. Da die Fläche der Kollektoren in etwa 1,5 bis 2 mal so groß sein sollte, wie die Fläche des zu beheizenden Gebäudes, benötigt diese Variante auch wesentlich mehr Platz als Erdsonden.
Beide Methoden gelten jedoch als sehr effizient, da die Temperatur der Erdschicht auch im Winter konstant bleibt.
Vorteile von Sole-Wasser-Wärmepumpen
- sehr effizient, da die Temperatur der Erdschicht auch im Winter konstant bleibt
- dadurch ergibt sich eine hohe Jahresarbeitszahl
- in der Regel wenig wartungsanfällig
- niedrige Betriebskosten, da wenig Strom verbraucht wird
Nachteile von Sole-Wasser-Wärmepumpen
- hohe Investitionskosten
- kann nicht an jedem Standort installiert werden, da die Erdarbeiten eine gewisse Bodenbeschaffenheit voraussetzen
- Erdbohrungen genehmigungspflichtig
- Erschließungskosten: bei der Nutzung von Erdsonden noch höher als bei der Nutzung von Flächenkollektoren
Nachhaltigkeit von Wärmepumpen
Wärmepumpen sind effiziente und nachhaltige Anlagen zur Gewinnung von Heizwärme. Sie verzichten auf fossile Energieträger und nutzen stattdessen regenerative Energien direkt aus der Umwelt. Je nach Bauart stammt diese aus dem Erdboden, Grundwasser oder der Umgebungsluft.
Wärmepumpen sind zwar nicht vollständig klimaneutral, da sie vor allem für ihren eigenen Betrieb zusätzlich Strom verbrauchen. Allerdings können sie sehr gut mit Strom aus erneuerbaren Energien versorgt werden. Hier bietet sich die Kombination mit Solaranlagen oder Photovoltaik an. Dadurch lassen sich Wärmepumpen im Optimalfall komplett emissionsfrei betreiben.
Wärmepumpen eignen sich besonders bei Neubauten und je nach Effizienz auch im Bestandsbau als nachhaltige Alternative zu konventionellen Heizsystemen. Sie können zudem auf verschiedene Arten finanziell gefördert werden.
Vattenfall Fazit
Welche Wärmepumpe die beste Wahl ist, hängt von individuellen Faktoren wie dem Budget, der verfügbaren Fläche oder den Standortvoraussetzungen ab. Entsprechend der gewünschten Nutzung und den eigenen Möglichkeiten bieten die verschiedenen Wärmepumpen verschiedene Vorzüge.
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Wärmepumpen gibt es mittlerweile in verschiedenen Ausführungen. Bei der Luft-Wasser-Wärmepumpe haben sich zwei Bauweisen etabliert – die Split-Wärmepumpe und das Monoblock-Gerät.
Wärmepumpen liegen im Trend: Im ersten Quartal 2023 wurden 108.000 Wärmepumpen in Deutschland verkauft, das sind 122 % mehr als im ersten Quartal 2022. Interessant: Der Löwenanteil wurde nicht in Neubauten, sondern in Bestandsgebäuden installiert.