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Wärmepumpen - genauer betrachtet

Wärmepumpen entziehen der Umgebung mit Hilfe von Pumpenstrom Wärme und können so durch das selbe Prinzip, das im Kühlschrank angewendet wird, als Heizungsanlage eingesetzt werden.

Man unterscheidet die Einsatzarten je nach Medium, aus dem die Wärmepumpe die Energie entzieht (Luft, Wasser, Sohle...). Um einen zu starken Energieentzug aus der Umgebung und dadurch eine Vereisung zu verhindern, sind oft große Kollektorflächen nötig. Diese Erdwärme- oder Umgebungswärmekollektoren können flach wenige Meter unter der Erde verlegt werden, allerdings mit hohem Flächenbedarf. Alternativ kann durch möglichst tiefe Bohrungen in das Erdreich hinab eine ebenso große Wärmequelle erschlossen werden, ohne ein großes Grunstück zu benötigen. Bei Nutzung von Umgebungsluft oder Fließgewässern als Energiereservoir ersetzt die Strömung des Mediums die große Fläche.

Bewertung der Wärmepumpen-Technologie

Der Einsatz von Wärmepumpen erfordert aus wirtschaftlichen und vor allem klimaschutztechnischen Gründen eine kritische Betrachtung. Letzten Endes verbraucht die Wärmepumpen-Heizung elektrischen Strom.

Unser aktueller fossiler Kraftwerkspart benötigt für die Bereitstellung von einer Kilowattstunde Strom mehr als 3 Kilowattstunden Bruttoenergie aus Kohle oder Erdgas. Eine Wärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von 3 benötigt eine Kilowattstunde Strom, um 3 Kilowattstunden Wärme zu erzeugen und ist damit genauso effizient oder umweltfreudlich wie ein guter Ölkessel mit Brennwerttechnik.

Einen Ökologischen Nutzen erzeugen Wärmepumpen erst ab einer Jahresarbeitszahl von etwa 4, da somit die Gesamteffizienz bezogen auf die ursprünglich im Großkraftwerk zu Stromerzeugung verbrannten fossilen Energieträger über 100% steigt. Damit kann sich in günstigen Fällen ein geringer positiver Effekt gegenüber klassischen Ölheizungen ergeben.

Da eine Überschreitung der Jahresarbeitszahl von 3 in der Praxis oft nicht oder nur unzuverlässig erreicht wird und häufig bei verbauten Wärmepumpen gar keine Kontrolle der Effizienz erfolgt, steht renergie Allgäu e. V. dieser Technologie kritisch gegenüber. In bestimmten Einsatzbereichen und nur bei laufender Überwachung der Effizienz kann der Einsatz von Wärmepumpen sinnvoll sein.

Wenn zum Antrieb der Wärmepumpen 100% Erneuerbarer Strom zum Einsatz kommt, sieht die Bilanz natürlich bedeutend besser aus. Das gilt allerdings nur für Zeiten, in denen dieser Strom im Überfluss vorhanden und dadurch sehr günstig ist. In diesem Fall muss die Anlagen sich aber immer noch gegenüber der Solarthermie als wirtschaftlich erweisen, die mit wesentlich geringerem technischen Aufwand und mit geringem Verbrauch an hochwertigem Strom Heizungswärme liefern kann.

Damit der Einsatz einer Wärmepumpe als Heizungsanlage ein Gewinn für den Hauseigentümer und die Umwelt werden kann, sollten folgende Planungsparameter beachtet werden:

  • Gebäude:
    Das zu versorgende Gebäude muss einen sehr niedrigen, spezifischen Heizwärmebedarf aufweisen. Anzustreben sind im Neubau der Passivhaus-, Nullenergie- oder Plusenergiestandard. Bei der Bestandmodernisierung sollte zumindest ein KfW-Effizienzhaus 70 oder 55 erreicht werden. Als allgemeine Faustregel kann gelten, dass der Heizwärmebedarf nicht über 30 kWh/m² im Jahr liegen sollte.

  • Monovalent oder bivalent?
    Die Auslegung der Heizanlage sollte bivalent erfolgen. Das heißt, die Leistung der Wärmepumpe wird nicht auf die maximale Heizlast im Gebäude abgestimmt, sondern nur auf etwa 80 Prozent davon. An besonders kalten Tagen kann die Spitzenlast dann beispielsweise durch einen Holzofen ergänzt werden. Auch die Beifügung einer Solaranlage ist immer zu begrüßen.

  • Heizkreis:
    Eine Wärmepumpe funktioniert nur dann effektiv und umweltfreundlich, wenn die Temperaturdifferenz der Wärmequelle, also beispielsweise des Erdreiches mit 8 bis 10 Grad Celsius, und des Heizkreises möglichst gering ist. Heizwärmeverteilungen mit Wandheizkörpern und Vorlauftemperaturen von 55 bis teilweise 80 Grad Celsius eignen sich in Kombination mit Wärmepumpen generell nicht. Erforderlich ist eine Flächenheizung (Fußbodenheizung oder Wandheizung) mit einer Vorlauftemperatur von höchstens 30 Grad.

  • Wärmequelle:
    Häufig wird im Zusammenhang mit der Beschreibung von Wärmepumpen von der „Nutzung von Erdwärme“ gesprochen. Fachlich ist das falsch, denn nutzbare Erdwärme findet sich in unseren Breitengraden ungefähr ab 5.000 Metern Tiefe. Korrekt sprechen wir also von Umgebungswärme im Erdreich in 1 bis 2 Metern Tiefe und mit Ausleitung durch Flächenkollektoren oder in 50 bis 100 Metern Tiefe durch Tiefensonden. Beides nicht ganz billig bzw. auch nicht überall einsetzbar. Eine gute, allerdings selten verlässlich nutzbare Wärmequelle stellt das Grundwasser dar. Das funktioniert nur bei nachgewiesener und wasserrechtlich genehmigter Nutzung eines Grundwasserflusses von mindestens 200 bis 250 Litern pro Stunde und kW Heizleistung. Für ein Einfamilienhaus können das schon 2.000 bis 2.500 Liter in der Stunde sein.

Die so häufig angewandte Luft-Wasser-WP, die Außenluft als Wärmequelle nutzen soll, ist bei unseren Klimabedingungen prinzipiell nicht empfehlenswert, da die Außenluft speziell dann besonders kalt ist, wenn geheizt werden muss.

Zu empfehlen ist, bei der Installation einer Wärmepumpenheizung mit erfahrenen Planungs- und Heizungsbaupartnern zu arbeiten. Denn es ist äußerst ärgerlich, wenn die Anlage im konkreten Betrieb die technischen oder wirtschaftlichen Erwartungen später nicht erfüllt. Bitte achten Sie auch darauf, dass ein bei der KfW als Sachverständiger zugelassener Energieberater das Konzept erstellt und der Planer nicht identisch mit dem Installateur ist. Wenn Sie alles richtig machen, sollten Sie auch die Möglichkeiten der staatlichen Förderung über das BAFA beachten.

Sollten Sie Fragen zum Thema haben, wenden Sie sich an unsere Ansprechpartner in der renergie-Geschäftsstelle.



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