Wärmepumpe – klimafreundliche Heizung für Neu- und Altbau
Autorin/Redakteur: Laura Schmidt, Selfio GmbH/gg
Die Wärmepumpe ist in aller Munde, wenn es um die Wärmewende und das politische Ziel, bis 2045 CO2-neutral zu sein, geht. Allein 30 Prozent des deutschlandweiten CO2-Ausstoßes ist dem Gebäudesektor zuzuordnen. Um die Klimaziele zu erreichen, muss das Heizen klimafreundlicher werden. Möglich werden soll das durch den Wechsel fossiler Gas- und Ölheizungen hin zu regenerativen Energien, wie bei der Wärmepumpentechnologie. Sie nutzt die in der Umgebungsluft, dem Erdreich oder dem Grundwasser gespeicherte Energie, um umweltfreundliche Heizenergie zu erzeugen.
In Neubauten sind die Wärmepumpen besonders beliebt und stark nachgefragt. Allein im Jahr 2022 wurden etwa 53 Prozent mehr Wärmepumpenheizungen als im Vorjahr in Deutschland eingebaut. Doch auch für den Heizungstausch in Altbauten bietet die Wärmepumpe eine effiziente Heizungslösung.
Verschiedene Arten der Wärmepumpe
Wärmepumpen nutzen kostenlos zur Verfügung stehende Umweltenergie und wandeln sie in Heizenergie um. Über ein Jahr gerechnet können rund drei Viertel der benötigten Energie für Heizung und Warmwasserbereitung regenerativ gewonnen und dadurch durchschnittlich 2620 kg CO2 eingespart werden, wenn die Wärmepumpe ein fossiles Heizungssystem mit Öl oder Gas ersetzt. Etwa ein Viertel der benötigten Energie wird aus Strom gewonnen. Stammt der Strom aus regenerativen Quellen, wie aus einer eigenen Photovoltaik-Anlage oder aus Ökostrom, so kann eine Wärmepumpe CO2-neutral betrieben werden.
Die Luft-Wasser-Wärmepumpe wandelt die in der Umgebungsluft enthaltene Wärme mit Hilfe eines Wärmetauschers in Heizenergie um. Sie ist einfach zu installieren und in der Anschaffung vergleichsweise kostengünstig.
Die Luft-Wasser-Wärmepumpe wird in einer Monoblock- oder Split-Bauweise angeboten. Bei Monoblock-Wärmepumpen ist der gesamte Kältekreislauf, bestehend aus Verdichter, Verdampfer, Verflüssiger und Entspannungsventil, in einer Einheit verbaut. Bei der Split-Wärmepumpe ist der Kältekreislauf in eine Innen- und Außeneinheit aufgeteilt. Während eine Monoblock-Wärmepumpe von jedem Heizungsinstallateur montiert werden kann, wird für die Split-Wärmepumpe eine Fachkraft mit Kältemittelschein benötigt. Dafür sind hier die Komponenten mit Geräuschentwicklung in der Außeneinheit untergebracht, so dass der Betrieb der Inneneinheit besonders leise ist.
Die Sole-Wasser-Wärmepumpe, oder auch Erdwärmepumpe genannt, bezieht die regenerative Energie aus dem Erdreich. Dazu werden Erdsonden eingelassen oder Erdkollektoren verlegt. Das Verfahren ist durch eine notwendige Bohrung aufwendiger und nicht überall möglich. Außerdem erfordert die Lösung über die Erdkollektoren viel Fläche, die nicht immer zu Verfügung steht.
Die Grundwasserwärmepumpe, oder auch Wasser-Wasser-Wärmepumpe genannt, nutzt die thermische Energie des Grundwassers zum Heizen und zur Warmwasserbereitung. Dafür werden zwei Brunnen benötigt: Ein Saugbrunnen, aus dem das Grundwasser entnommen wird und ein Schluckbrunnen, in den das Wasser von der Wärmepumpe zurückgeführt wird. Voraussetzung für die Nutzung einer Grundwasserwärmepumpe ist, dass das Wasser qualitativ geeignet und eine Brunnenbohrung zulässig ist.
Sowohl die Sole-Wasser-Wärmepumpe als auch die Grundwasserwärmepumpe haben den Vorteil, dass sie auf eine recht konstante Temperatur ihrer Energiequelle zurückgreifen können. Dadurch arbeiten sie effizienter als die Luft-Wasser-Wärmepumpe. Dem gegenüber stehen höhere Kosten: Für die Wärmepumpe und Bohrungen sowie ein größerer Aufwand aufgrund notwendiger Genehmigungen, die eingeholt werden müssen.
Funktionsweise der Wärmepumpe
Im Inneren der Wärmepumpe läuft ein sich wiederholender Prozess von vier Schritten ab. Dieser funktioniert bei allen Wärmepumpentypen gleich und entspricht dem eines Kühlschranks – nur umgekehrt:
1. Schritt: Verdampfen
Im ersten Schritt wird die gewonnene Wärme aus der Umwelt an den Wärmepumpenkreislauf weitergeleitet
2. Schritt: Verdichten
Im Verdichter wird das gasförmige Kältemittel zusammengedrückt, dadurch erhöht sich die Temperatur und der Druck
3. Schritt: Verflüssigen
Hier überträgt das Kältemittel seine Wärme an den Heizungskreislauf, kühlt sich dadurch ab und wird wieder flüssig
4. Schritt: Entspannen
Im Entspannungsventil wird das Kältemittel weiter abgekühlt, bis es seine Ausgangstemperatur erlangt hat. Der Prozess beginnt wieder von vorn.
Bei diesem Prozess benötigt die Wärmepumpe etwa 20 bis 25 Prozent Strom als Antriebsenergie.
