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Mit Wärmepumpen Heizkosten sparen?

Steigende Heizkosten belasten viele deutsche Haushalte, weil Gas und Strom durch den Ukrainekrieg und den Stopp russischer Gaslieferungen teurer geworden sind. Der Wunsch, beim Heizen zu sparen, ist entsprechend groß. Eine Option könnte der Wechsel auf ein neues, effizienteres Heizsystem sein. So versprechen etwa Wärmepumpen, billiger und umweltfreundlicher zu sein als herkömmliche Heizungen, die mit Öl oder Gas laufen. Aber was genau haben Wärmepumpen wirklich drauf?
AMA, 14.10.2022

Wärmepumpen ziehen Wärme aus der Umwelt, zum Beispiel aus der Luft, dem Boden oder dem Grundwasser, und nutzen sie, um damit den Haushalt zu heizen oder zu kühlen. Bei Neubauten sind Wärmepumpen mittlerweile die am häufigsten installierte Heizungsart. Sie gelten als besonders sparsam und klimafreundlich, auch wenn sie für bestimmte Prozesse Strom benötigen.

Wie funktionieren Wärmepumpen?

Eine Wärmepumpe entzieht der Umwelt Energie in Form von Wärme und erlaubt es, damit zum Beispiel ein Haus zu heizen. Sie macht sich dabei Temperaturunterschiede zunutze, wie sie beispielsweise zwischen dem Untergrund und der Oberfläche oder zwischen Außenluft und Gebäude bestehen. Damit die der Umwelt entzogene Wärme für Heizzwecke nutzbar wird, muss sie aber in einem Kreisprozess auf ein höheres Temperaturniveau gebracht werden. Als Transportmedium für die Wärme dient dabei ein Kältemittel, das immer wieder folgende Schritte durchläuft: Verdampfung, Verdichtung, Kondensation und Expansion.

Um Wärme aus der Umwelt aufzunehmen, verdampft das Kältemittel dabei zunächst bei der draußen herrschenden Umgebungstemperatur. Weil diese im Winter auch im Minusbereich liegen kann, muss das Kältemittel einen entsprechend niedrigen Siedepunkt aufweisen.

Im nächsten Schritt wird der Kältemitteldampf dann durch einen meist elektrisch betriebenen Verdichter komprimiert, wobei nicht nur der Dampfdruck steigt, sondern auch die Temperatur. Nach dem Verdichtungsprozess liegt die Kältemitteltemperatur daher deutlich über der Innentemperatur des zu heizenden Gebäudes.

Der aufgeheizte und verdichtete Dampf gibt dann in einem Wärmetauscher Wärme an das ebenfalls durch den Wärmetauscher geleitete Heizwasser ab, das sich dadurch soweit aufheizt, dass es als Warmwasser oder Heizmedium dienen kann.

Der Kältemitteldampf ist durch den Wärmetauschprozess anschließend zwar kondensiert, die Kältemittelflüssigkeit steht aber noch unter hohem Druck. Um diesen auf das Ausgangsniveau zu reduzieren, tritt das Kühlmittel im letzten der vier Schritte noch durch eine sogenanntes Expansionsventil und kann dann wiederverwendet werden.

Der Clou des Ganzen: Im Normalfall werden rund 80 Prozent der gewonnenen Heizwärme bei der Verdampfung als kostenlose Umweltwärme zugeführt, während der für den Kreislauf benötigte elektrische Strom nur 20 Prozent beiträgt. Im Winter mit der Außenluft zu heizen, scheint kontraintuitiv, ist dank des genialen Wärmepumpenprinzips aber möglich.

Bei einer Luftwärmepumpe liefert die angesaugte Umgebungsluft einen Großteil der generierten Heizwärme.

Ralf Geithe, GettyImages

Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?

Es existieren drei gängige Typen von Wärmepumpen: Luftwärmepumpen, Grundwasserwärmepumpen und Erdwärmepumpen. Luftwärmepumpen ziehen Wärme mithilfe von Ventilatoren aus der Außenluft. Sie sind am simpelsten zu installieren. Allerdings sind sie gerade im Winter nicht so effizient wie andere Arten von Wärmepumpen, da die Luft dann im Vergleich zu Wasser und Erde oft deutlich kälter ist. Je größer der Temperaturgradient zwischen Außen- und Innentemperatur, desto mehr Energie muss über den elektrisch betriebenen Verdichter eingebracht werden.

Grundwasserwärmepumpen nutzen Grundwasser als Wärmequelle. Sie sind die effizienteste Art von Wärmepumpen, da das Grundwasser selbst im Winter selten unter zehn Grad Celsius fällt und damit immer noch verhältnismäßig viel Wärme enthält. Um diese Art Wärmepumpe zu installieren, müssen Hausbesitzer allerdings zwei Brunnen bohren und dies vorher genehmigen lassen. Außerdem muss die chemische Zusammensetzung des Grundwassers stimmen. Insofern kommt diese Form der Wärmepumpe nicht überall in Frage.

Erdwärmepumpen ziehen ihre Energie aus dem Erdreich und gelten ebenfalls als besonders effizient, da auch die Temperaturen im Boden im Winter nicht allzu tief fallen. Für Erdwärmepumpen muss häufig in die Tiefe gebohrt werden, es gibt aber auch großflächige, oberflächennahe Alternativen. Die Bohrungen sind aber nicht überall erlaubt und müssen vorher genehmigt werden.

Nicht jede Art von Wärmepumpe funktioniert daher an jedem Standort. Die Installation ist zum Beispiel nicht an allen Orten erlaubt und je nach Pumpenart müssen Erdreich oder Grundwasser eine spezielle Zusammensetzung haben. Für einen effizienten Betrieb der Wärmepumpe sind außerdem verschiedene Eigenschaften des Gebäudes an sich entscheidend, wie eine gute Wärmedämmung oder große Heizkörper beziehungsweise Fußbodenheizungen.

Ringgrabenkollektoren sind Komponenten von Sole- oder Erdwärmepumpen.

BanksPhoto, GettyImages

Wärmepumpe: Wunder für Klima und Geldbeutel?

Ob eine Wärmepumpe klimafreundlich ist, hängt von der einzelnen Anlage ab. Obwohl drei Viertel der Heizenergie aus erneuerbaren Quellen – Luft, Wasser, Erdreich – stammen, braucht die Wärmepumpe im Betrieb trotzdem immer noch Strom für ihren Verdichter und die Pumpen. Der stammt wiederum häufig noch aus Kohlekraftwerken und nicht aus erneuerbaren Energien wie Wind- oder Sonnenkraft.

Wie steht es um den zweiten bei Wärmepumpen angepriesenen Vorteil: das Sparen? Das ist zwar möglich, aber nicht von heute auf morgen. Die Anlage zu kaufen und sie einbauen zu lassen, kostet nämlich mehrere Zehntausend Euro. Bei Luftwärmepumpen sind es zum Beispiel zwischen 20.000 und 25.000 Euro. Es ist aber möglich, eine staatliche Förderung zu beantragen, um damit immerhin Teile der Kosten zu decken.

Betrachtet man allerdings nur die Kosten, die eine bereits laufende Wärmepumpe verursacht, spart man im Vergleich zu Öl- und Gas-Heizungen deutlich. Das Vergleichsportal Verivox hat analysiert, dass das Heizen mit einer effizienten Wärmepumpe im Schnitt 39 Prozent weniger kostet als das Heizen mit Gas. Bei einer weniger effizienten Wärmepumpe sind es immerhin noch elf Prozent Ersparnis. Auch die Wartungskosten sind mit etwa 100 Euro jährlich zuzüglich Arbeits- und Fahrtstunden der Handwerker geringer als bei herkömmlichen Heizsystemen. Wärmepumpen können sich auf Dauer also durchaus lohnen, für den Wechsel müssen Hausbesitzer aber zunächst hohe Summen vorstrecken.

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