Die Wärmepumpe – umweltfreundliche Heiztechnik

Wärmepumpen gelten als die Heiztechnik der Zukunft. Sie sind klimafreundlich, wartungsarm und arbeiten unabhängig von fossilen Energieträgern wie Öl und Gas. Wir erklären, wie eine Wärmepumpe funktioniert, wo sie sich sinnvoll einsetzen lässt und wie Sie bei der Investition in diese zukunftsfähige Heiztechnik finanzielle Unterstützung vom Staat erhalten.

Wärmepumpen sollen Standard werden

Angesichts der Klima- und Energiekrise hat sich die Bundesregierung zum Ziel gesetzt, die Wärmepumpe zur Standardheizung zu machen. Das Ziel: Ab 2024 sollen 500.000 neue Wärmepumpen pro Jahr installiert werden. Bei neu gebauten Ein- und Zweifamilienhäusern ist sie schon längst üblich. In größeren Gebäuden wie Kliniken, Hotels oder auch Mehrfamilienhäusern sowie gewerblich und industriell genutzten Immobilien sieht das jedoch (noch) anders aus. Hier sind Wärmepumpen als Heizung bislang noch nicht so häufig vertreten. Dabei können Wärmepumpensysteme durchaus auch in größerem Maßstab klimaschonend und wirtschaftlich heizen – vorausgesetzt, sie sind richtig dimensioniert und der Wärmebedarf des Gebäudes ist nicht exorbitant hoch.

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Die meisten Wärmepumpen sind Kompressionswärmepumpen. Vereinfacht gesagt wird bei dieser Technik ein Kältemittel durch ein warmes Medium wie den Erdboden, die Luft oder das Grundwasser geführt. Das Kältemittel nimmt die Wärme auf und ändert dabei seinen Aggregatzustand: Es verdampft zu Gas. Die Wärmepumpe verdichtet nun dieses Gas und heizt es dadurch auf. Über einen Wärmetauscher wird die so erzeugte Wärme an die Heizungsanlage und/oder ins Warmwassersystem abgegeben. Das kühlere Heizungsrücklaufwasser kühlt den Kältemitteldampf ab, wodurch dieser kondensiert und wieder flüssig wird. Das sogenannte Expansionsventil reduziert anschließend den Druck auf die Flüssigkeit. Das Kältemittel hat wieder mehr Platz und kühlt dadurch noch stärker ab. In diesem Zustand fließt es zurück zum Wärmemedium, und der Kreislauf beginnt von Neuem. Die Idee dahinter: Die Geräte nutzen die unbegrenzt und kostenlos zur Verfügung stehende Wärme, die in der Umwelt gespeichert ist.

Damit die „Maschine“ läuft, muss allerdings Energie zum Einsatz kommen: In der Regel sind Wärmepumpen mit Strom betrieben. Dieser Betriebsstrom kann Ökostrom aus der Steckdose sein, aber auch – besonders günstig – von der eigenen Photovoltaikanlage stammen. Dann ist der Betrieb der Wärmepumpe CO₂-neutral. Die meisten Wärmepumpenanlagen sind außerdem umkehrbar, können also auch zum Kühlen eingesetzt werden.

Abwärme als Energiequelle für Wärmepumpen

Grundsätzlich arbeitet eine Wärmepumpenanlage umso effektiver, je höher die Ausgangstemperatur der Wärmequelle ist. Denn dann ist der zu überwindende Temperaturunterschied geringer. Da im Gegensatz zur Außenluft tief im Erdreich und im Grundwasser das ganze Jahr über Plusgrade um die 10 Grad Celsius herrschen, besitzen Erd-Wärmepumpen und Wasser-Wärmepumpen somit automatisch höhere Effizienzwerte als Luft-Wärmepumpen. Im industriellen Umfeld und im Gewerbe ist deshalb besonders interessant, dass Wärmepumpen Abwärme als Energiequelle nutzen können. Die Abwärme kann etwa aus Server-, Produktions- oder Kühlanlagen stammen. Auch Wärmeenergie aus Abwasser eignet sich für den Betrieb von Wärmepumpen.

Auf Effizienz der Wärmepumpe achten

Wie effizient eine Wärmepumpe arbeitet, lässt sich am COP-Wert (coefficient of performance) ablesen. Die auch als Leistungszahl bezeichnete Kenngröße gibt das Verhältnis der Wärmeleistung zur dazu erforderlichen Antriebsenergie an. Gemessen wird unter normierten Testbedingungen. Ein COP-Wert von 4 bedeutet, dass die Pumpe viermal mehr Wärmeenergie produziert als sie Strom verbraucht hat. Je höher der Wert, desto effizienter ist also das Gerät. Doch die Wärmepumpe allein macht noch keine Heizungsanlage. Wer wissen möchte, wie effizient die gesamte Wärmepumpenanlage ist, muss sich die Jahresarbeitszahl, kurz JAZ, anschauen. Sie gibt an, in welchem Verhältnis übers Jahr gesehen die eingesetzte elektrische Energie zur erzeugten thermischen, also Wärme-Energie steht. Hier fließen auch die Temperaturschwankungen der Wärmequelle im Jahresverlauf ein.

Bewährte Wärmepumpentechnik für Gewerbe, Industrie und Mehrfamilienhäuser

Erfolgreiche Einsätze von Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern und Industriegebäuden zeigen, dass die Technik nicht nur im Einfamilienhaus sinnvoll ist. Der Markt bietet für Einsatzgebiete wie diese inzwischen spezielle Großwärmepumpen oder auch Systeme, bei denen mehrere Wärmepumpen in Kaskade zusammengeschaltet werden. Damit die Anlage rentabel ist, gelten dann grundsätzlich die gleichen Voraussetzungen wie für ein Ein- oder Zweifamilienhaus: Die Vorlauftemperaturen sollten möglichst niedrig sein, was in Altbauten durch eine Dämmung der Gebäudehülle und/oder den Einbau großer Heizflächen möglich ist. Ideal sind Flächenheizungen wie eine Fußbodenheizung, die mit niedrigen Vorlauftemperaturen von um die 55 Grad Celsius auskommen. Aber auch mit speziellen Heizkörpern kann eine Wärmepumpe effizient arbeiten. Alternativ bietet sich in Altbauten mit einem höheren Wärmebedarf auch die Kombination der Wärmepumpe mit einer Gasheizung oder einer Fernwärmeanbindung an. In einer solchen Hybridheizung übernimmt die Wärmepumpe dann die Grundversorgung und an besonders kalten Tagen springt die Zusatzheizung ein.

Förderung von Wärmepumpen: Geld vom Staat für klimafreundliche Heiztechnik

Der Strom aus dem Netz stammt im Zuge der Energiewende zunehmend aus erneuerbaren Energiequellen wie Sonne und Wind. Daher gilt das Heizen mit Strom über Wärmepumpen auch unter Fachleuten für die Energiewende als wichtige Zukunftstechnik. Nicht zuletzt deshalb fördert die Bundesregierung die Anschaffung von Wärmepumpen. Wer bei einem Heizungstausch auf eine Wärmepumpe wechselt, kann einen BEG¹-Zuschuss über das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) erhalten.

Bei Neubauten und Vollsanierungen auf Effizienzhausstandard mit Wärmepumpen ermöglicht die KfW-Bank zinsgünstige Kredite mit hohen Tilgungszuschüssen oder Investitionszuschüssen.² Darüber hinaus haben auch die Bundesländer sowie einige Gemeinden und Städte spezielle Förderprogramme für Wärmepumpen aufgelegt. Unter www.waermepumpe.de finden Sie den Förderrechner des Bundesverbands Wärmepumpe, der für jede Anlage und Einbausituation die bestmögliche Förderung ermittelt.
 

¹ BEG: Bundesförderung für effiziente Gebäude
² BEG-Förderung über die KfW: „Wohngebäude – Kredit (261, 262)“, „Wohngebäude – Zuschuss (461)“, „Nichtwohngebäude – Kredit (263)“, „Nichtwohngebäude – Zuschuss (463)“