Wärmepumpenheizung nutzt Energie aus der Umwelt

Die Wärmepumpenheizung beheizt moderne Häuser mit kostenfreier Energie aus der Umwelt. Sie zapft Luft, Erde oder Wasser an und kann mit Strom oder Gas betrieben werden. Wie eine Wärmepumpenheizung funktioniert, was die Umweltwärmequellen voneinander unterscheidet und wann sich die Heizungsart lohnt, erklären wir in den folgenden Abschnitten.

Funktionsweise einer Wärmepumpenheizung

Eine Wärmepumpenheizung gewinnt thermische Energie zur Beheizung von Gebäuden aus der Umwelt. Sie nutzt dabei die Tatsache, dass Wärme in der Luft, dem Erdreich oder dem Wasser lange Zeit im Jahr mit hohen Temperaturen gespeichert ist. Auf diese Weise muss weniger nachgeheizt werden und die Heizkosten sinken. Im Durchschnitt bezieht eine Wärmepumpenheizung etwa 70 Prozent der Wärme zur Versorgung eines Gebäudes aus der Umwelt. Die übrigen 30 Prozent kommen je nach Typ aus Strom oder der Verbrennung von Gas.

Technischer Prozess sorgt für hohe Temperaturen

Mit einer Wärmepumpenheizung lässt sich die Energie aus der Umwelt oft mit fünf bis zehn Grad Celsius gewinnen. Da das Heizsystem energieeffizienter Gebäude jedoch meist mehr als 40 Grad Celsius voraussetzt, muss die Lücke durch eine andere Wärmequelle gefüllt werden.

Außeneinheit einer Wärmepumpenheizung

Weit verbreitet: Die strombetriebene Wärmepumpe

Möglich wird das zum Beispiel mit einem elektrisch angetriebenen Prozess. Dieser basiert auf einem zirkulierenden Medium (dem Kältemittel), das bereits bei Umgebungstemperaturen verdampft.

Hat es seinen Aggregatzustand durch die Aufnahme thermischer Energie aus Luft, Erde oder Wasser vollständig geändert, wird es verdichtet. Durch einer Art Kompressor sinkt dabei das Volumen und der Druck steigt. Gleichzeitig klettert auch die Temperatur des Mediums über das vom Heizungssystem benötigte Niveau. Das ist die Voraussetzung dafür, dass es die gespeicherte Wärme im nächsten Schritt an das Heizungswasser abgeben kann. Während sich dieses dabei erwärmt, sinkt die Temperatur des Kältemittels und es beginnt sich allmählich zu verflüssigen. Hat es seinen Ausgangszustand wieder erreicht, kann der Prozess von vorn beginnen.

Alternativen zur strombetriebenen Wärmepumpenheizung

Anders als hier beschrieben, gibt es auch weitere technischen Möglichkeiten, das Temperaturniveau der Umweltwärmequellen anzuheben. Wie das funktioniert, erklären wir im Beitrag Gaswärmepumpe.

Effizienz ist abhängig vom Temperaturhub

Wie effizient eine Wärmepumpenheizung arbeitet, hängt unter anderem von den Gegebenheiten vor Ort ab. Wenn Umweltwärmequellen mit hohen Temperaturen genutzt werden können und das Heizsystem – zum Beispiel durch eine Flächenheizung – mit geringeren Temperaturen auskommt, ist der nötige Temperaturhub klein. Das heißt: Der Strombedarf ist gering und die Heizkosten niedrig.

Wird dagegen ein altes Gebäude ohne energetische Sanierung mit einer Luft-Wärmepumpe ausgestattet, können die Heizkosten deutlich höher liegen. Denn während die Luft im Winter sehr kalt ist, benötigen alte Häuser häufig höhere Temperaturen im Heizsystem. Der Temperaturhub ist größer und es wird mehr Strom benötigt.

Wärmepumpenheizung nutzt Umweltenergiequellen

Mit einer Wärmepumpe lassen sich unterschiedliche Energiequellen anzapfen. Möglich ist dabei zum Beispiel die Luft, die Erde oder das Wasser.

Wärme zum Heizen aus der Luft

Die Wärmequelle Luft ist vergleichsweise einfach zu erschließen. Denn um diese zu nutzen, genügt es die Wärmepumpenheizung ganz oder teilweise außen aufzustellen. Alternativ können die Geräte auch im Innenraum aufgestellt werden. Dann müssen sie jedoch mit nach außen führenden Luftkanälen ausgestattet sein. Während die Luft vor allem im Sommer sehr hohe Temperaturen hat, sinken diese im Winter. Oft sogar so weit, dass zum Schutz vor Frost im Wärmeübertrager des Heizgeräts zusätzliche Energie aufgewendet werden muss.

Erdwärme für die Wärmepumpenheizung

Das Erdreich ist in vielen Regionen eine besonders ergiebige Energiequelle. Es wird ganzjährig von der Sonne mit Wärme beladen und hat in ausreichenden Tiefen, Temperaturen von 5 bis 10 Grad Celsius. Regionale Unterschiede im Energieangebot des Erdreiches können vor allem durch dessen Feuchtegehalt auftreten. Das Wasser wirkt dabei als Wärmespeicher und sorgt für hohe Temperaturen in der Erde. Anzapfen lässt sich die Wärmequelle zum Beispiel mit tiefen Bohrungen oder flach unter der Erde verlegten Rohrnetzen. Im Vergleich zur Luft-Wärmepumpenheizung sind die Erschließungskosten hier deutlich höher.

Wasser-Wärme für die Heizung

Neben dem Erdreich ist auch das Wasser eine günstige Umweltwärmequelle. Mit Temperaturen von 10 Grad Celsius oder mehr, kann die Wärme dabei zum Beispiel aus Grundwasser führenden Schichten gewonnen werden. Voraussetzung dafür ist jedoch, dass das Grundwasser in ausreichendem Maße und mit guter Qualität vorhanden ist. Zur Erschließung benötigt eine Wärmepumpenheizung zwei Brunnen. Während einer das Wasser aus der Tiefe zutage befördert, sorgt der andere dafür, dass es den entnommenen Schichten wieder zugeführt wird. Wie bei einer Erdwärmepumpe ist die Erschließung auch hier mit speziellen Genehmigungen und höheren Kosten verbunden.

Einsatzbereiche der Wärmepumpenheizung

Eine Wärmepumpenheizung lohnt sich immer dann, wenn die Temperaturdifferenz zwischen Umweltwärmequelle und Heizsystem niedrig ist. Ein Beispiel dafür ist der Einsatz einer Erdwärmepumpe in einem energetisch modernisierten oder energiesparend gebauten Haus, ausgestattet mit einer Flächenheizung. Denn diese nutzt große Raumflächen wie Fußböden, Decken oder Wände zum Heizen und kommt daher mit besonders niedrigen Systemtemperaturen aus.

Günstig ist außerdem die Kombination der Wärmepumpenheizung mit einer Solaranlage zur Warmwasserbereitung. Dabei sorgt kostenfreie Solarwärme über weite Teile des Jahres für warmes Trinkwasser und die Wärmepumpe selbst wird entlastet.

Heizung.de Autor Alexander Rosenkranz

Fazit von Alexander Rosenkranz

Die Wärmepumpenheizung ist ein innovatives Heizsystem, das sich vor allem in neu gebauten und energetisch modernisierten Gebäuden lohnt. Wird sie hingegen in alten Häusern mit niedriger energetischer Qualität installiert, kann ein höherer Stromverbrauch die Folge sein.

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