Heizen mit Wärmepumpen: Funktion, Planung, Einbau und Kosten

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Das Wichtigste in Kürze

  • Wärmepumpen werden mit Strom betrieben und nutzen Temperaturunterschiede
  • Durch einen Kreislauf aus Verdampfung, Verdichtung und Verflüssigung wird Wärme erzeugt.
  • Der Einsatz einer Wärmepumpe will genau geplant sein.

Funktionsweise von Wärmepumpen

Mit einer Wärmepumpe werden Temperaturunterschiede in der Umwelt genutzt. Die Geräte können unterschiedlich eingesetzt werden - unter anderem als Heizungssystem für ein komplettes Haus. Etwa drei bis vier Anteile Umweltenergie und ein Anteil elektrische Energie werden als Heizenergie bereitgestellt. Das kann mit einer Erdwärmepumpe oder einer Luftwärmepumpe geschehen. In jedem Fall wird zusätzlich Strom benötigt, um die Umweltenergie auf eine für die Warmwasserheizung nutzbare Temperatur zu "pumpen". Dieser Strom kann über einen eigenen Zähler abgerechnet werden, die Kosten sind dann häufig günstiger als für regulären Haushaltsstrom. Darum gibt es spezielle Wärmepumpen-Stromtarife.

Wie funktioniert das? Ein Kreislauf aus Verdampfung und Verflüssigung

Den wichtigsten Beitrag für das Funktionieren einer Wärmepumpe leistet das Kältemittel, auch Arbeitsmedium genannt. Es hat die Eigenschaft, bei niedrigsten Temperaturen zu verdampfen. Leitet man nun die Sole aus den Soleleitungen (bzw. Außenluft oder Grundwasser) zu einem Wärmeaustauscher (Verdampfer), der von dem Arbeitsmedium durchströmt wird, entzieht das Arbeitsmedium dieser Wärmequelle die notwendige Verdampfungswärme und geht vom flüssigen in den gasförmigen Zustand über. Die Wärmequelle kühlt sich dabei um einige Grad ab.

Ein Verdichter saugt das gasförmige Kältemittel an und presst es zusammen. Durch die Druckerhöhung steigt auch die Temperatur - das Kältemittel wird auf ein höheres Temperaturniveau "gepumpt". Hierzu ist elektrische Energie notwendig. Da es sich um einen sauggasgekühlten Verdichter handelt, geht die Energie (Motor-Wärme) nicht verloren, sondern gelangt mit dem verdichteten Arbeitsmedium in den nachgeschalteten Verflüssiger. Hier gibt das Kältemittel seine gewonnene Wärme an das Umlaufsystem der Warmwasser-Heizung ab, indem es sich verflüssigt.

Anschließend wird mit Hilfe eines Expansionsventils der noch immer vorhandene Druck abgebaut und der Kreisprozess beginnt erneut.

Der Einsatz einer Wärmepumpe will genau geplant sein

Die Entscheidung für ein bestimmtes Heizsystem hat Auswirkungen, die über Jahrzehnte andauern und sollte entsprechend genau überdacht und mit Spezialisten besprochen werden. Wärmepumpen werden als Heizsystem immer beliebter, doch die meisten Haushalte in Deutschland nutzen nach wie vor Strom und Gas. Wenn die Entscheidung für eine Wärmepumpe gefallen ist, gilt die Faustformel: Je höher die Anschaffungs- und Installationskosten, desto niedriger sind später die laufenden Kosten. So sind Erdwärmepumpen beispielsweise deutlich teurer als Luftwärmepumpen, dafür arbeiten sie sehr viel effizienter und verbrauchen entsprechend weniger Strom.

Wärmepumpenheizungen werden idealerweise mit einem Niedertemperaturheizsystem betrieben. Dies sind Fußboden- oder Wandheizungen. Ihr Vorteil ist, dass sie mit niedrigen Vorlauftemperaturen (30 - 40 Grad) auskommen, dafür reagieren sie vergleichsweise langsam und sind wenig flexibel.

Passive und aktive Kühlung

Doch eine Wärmepumpe dient nicht nur der Erwärmung eines Hauses, sondern kann im Sommer auch für kühle Wohnräume sorgen. Hierbei unterscheidet man zwei Verfahren, die passive und die aktive Kühlung.

Bei der passiven Kühlung wird die niedrige Temperatur des Grundwassers oder des Erdreiches über einen Wärmetauscher auf das Heizsystem übertragen. Der Verdichter der Wärmepumpe wird nicht eingeschaltet, die Wärmepumpe bleibt "passiv". Bei der aktiven Kühlung wird die Kühlleistung der Wärmepumpe auf das Heizsystem übertragen. Der Verdichter der Wärmepumpe wird eingeschaltet, die Wärmepumpe ist "aktiv".