Lohnt sich eine Luft/Wasser-Wärmepumpe
Wärmepumpen − die klimafreundliche Lösung
Heizungswärmepumpe = ökologische Wärmebereitstellungsform, die den kompletten Brauch- und Heizwasserwärmebedarf in einem Ein- und Zweifamilienhaus abdeckt. Sie nutzt die thermische Umweltenergie und steht verbunden mit einer PV-Anlage oder einem Grünstromvertrag für eine Kehrtwende weg von Öl-/Gas- und Kohleheizungen. Welche Förderung es gibt, welche Vorteile eine Wärmepumpe bringt und welche Wärmepumpen-Arten wir kennen, erfahren Sie jetzt. Unser Fokus liegt dabei auf der Luft/Wasser-Wärmepumpe, die Sie leichter in den Gebäudestand integrieren können.
Umweltfreundlich
Sie nutzt die frei verfügbare, thermische Umgebungsenergie der Luft und erzeugt damit Wärme für das Eigenheim.
Förderung Wärmepumpe
Seit dem 01.01.2021 gibt es die neue Bundesförderung effiziente Gebäude (BEG). Für Neubauten und Sanierungen gelten jetzt:
Neubau
- Wärmepumpen werden über die KfW-Effizienzhäuser durch einen zinsgünstigen Kredit mitgefördert. Hier muss die Wärmepumpe keine gesetzlichen Mindestvoraussetzungen mehr erfüllen, das war im bis zum 30.12.2020 abgelaufenen Marktanreizprogramm noch anders.
Sanierung
- Für Sanierungen wird vieles besser, denn der Bund verbesserte die Maßnahmen des abgelaufenen Marktanreizprogramms noch einmal. Im BEG werden die förderfähigen Kosten einer effizienten Wärmepumpe bei einem gleichzeitigen Öl-Kessel-Tausch bis zu 45 % und ohne Öl-Kessel-Tausch bis zu 35 % gefördert. Dazu können sogar weitere 5 % kommen, wenn der Einbau der Wärmepumpe Teil eines individuellen Sanierungsfahrplans ist. Insgesamt können so bis zu 50 % der förderfähigen Kosten bezuschusst werden. Außerdem wird im BEG die Förderhöhe von 50.000 auf 60.000 Euro angehoben. Das heißt, dass neben der Förderung der Wärmepumpe im Altbau, auch Sanierungsmaßnahmen mitgefördert werden. Das kann helfen, um die Voraussetzungskriterien einer Wärmepumpe mit einer maximalen Vorlauftemperatur von 55 °C zu erfüllen.
Was sollte eine Luft/Wasser-Wärmepumpe können und was müssen Sie hier beachten?
Welche Heizungs-Wärmepumpen-Arten gibt es neben der Luft/Wasser-Wärmepumpe noch?
Sole-/Wasser-Wärmepumpe
Die Sole/Wasser-Wärmepumpe nimmt die thermische Energie der Erde auf und wandelt sie in Wärme. Die gängigen Sole/Wasser-Wärmepumpen nutzen Erdkollektoren, die horizontal in 1 bis 1,4 m Tiefe unterhalb der Frostgrenze verlegt werden. Auch Erdsonden, die senkrecht in einer Bodentiefe von 50 bis über 200 m liegen, kommen hier zum Einsatz. Bei letzterer Form kann eine Bohrung über die Gesamtlänge gemacht werden, die Bohrung kann aber auch auf mehrere Bohrungen verteilt werden.
Grundwasser-Wärmepumpe
Die Grundwasser-Wärmepumpe entnimmt die thermische Energie aus einer Grundwasserader, die maximal 15 m tief liegen darf. Liegt die Ader tiefer, ist der Pumpenstrom zu hoch, um das Wasser nach oben zu bringen. Ein Betrieb der Wärmepumpe wird so unwirtschaftlich.
Unterschied Luft/Wasser-Wärmepumpe zu anderen Wärmepumpenarten
Eine Luft/Wasser-Wärmepumpe als Außenanlage belegt weniger Platz im Garten und ist mit wenig Erdarbeiten verbunden. Erdkollektoren brauchen eine Fläche, die 1,5- bis 2,5-mal so groß ist wie die zu beheizende Gebäudefläche. Auch müssen für die Erdsonde und die Grundwasser-Wärmepumpe Bohrungen durchgeführt werden. Für die Grundwasser-Wärmepumpe müssen bis zu 15 m tiefe Löcher für den Förder- und Schluckbrunnen hin zur Grundwasserader gebohrt werden. Das Wasser muss hier außerdem eine bestimmte Grundwassergüte bzw. -qualität haben.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Alle Wärmpumpen (Luft/Wasser/Erde) setzten auf einen Prozess, der in 3 in sich geschlossene Kreisläufe aufgeteilt werden kann.
Erster Kreislauf, in der Grafik links
Im ersten Kreislauf wird die thermische Energie entweder aus der Umgebungsluft, dem Erdreich oder dem Grundwasser entzogen und dem „Verdampfer“, der Schnittstelle zum zweiten Kreislauf, zugeführt.
Zweiter Kreislauf, in der Grafik Mitte
Im zweiten Kreislauf zirkuliert ein leicht zu verdampfendes Kältemittel, wie das Kältemittel Propan, das schon bei Temperaturen von -42 °C verdampfen kann. Das Kältemittel nimmt über den Wärmetauscher „Verdampfer“ die Wärmeenergie der Wärmequelle im Gegenstromprinzip auf und verdampft dabei.
Das jetzt gasförmige Kältemittel wird weiter an den elektrisch betriebenen Kompressor gepumpt, dessen Stromversorgung von einer eigenen PV-Anlage kommen kann. Der Kompressor ist mit einer Inverter Technologie ausgestattet und kann je nach Energiebedarf das Kältemittel stufenlos mehr oder weniger stark verdichten. Hier wird das Kältemittel also verdichtet.
Das jetzt heiße und unter hohem Druck stehende, gasförmige Kältemittel wird weiter zum Wärmetauscher „Verflüssiger“ gepumpt, der die Schnittstelle zum dritten Kreislauf bildet. Dabei gibt das Kältemittel seine Wärmeenergie über einen Plattenwärmetauscher „Verflüssiger“ an den dritten Kreislauf ab und kondensiert dabei, es wird also wieder flüssig.
Das jetzt flüssige Kältemittel fließt weiter zum Expansionsventil, bei dem der Druck des Kältemittels gedrosselt und es weiter stark abgekühlt wird. Damit erreicht das Kältemittel wieder den Anfangszustand mit gleicher Anfangstemperatur und gleichem Druck. Es kann wieder dem Verdampfer zugeführt werden, um die Wärmeenergie der Wärmequelle nochmal aufzunehmen.
Dritter Kreislauf, in der Grafik rechts
Der Wärmetauscher „Verflüssiger“ ist die Schnittstelle zwischen dem zweiten und dem dritten Kreislauf. Dort wird der Heizwasserrücklauf erwärmt und der Vorlauf an den Pufferspeicher bzw. Brauchwasserspeicher transportiert. Vom Pufferspeicher aus wird das Heizwasser per Umwälzpumpe über das Heizwasserverteilungssystem an die Radiatoren bzw. Fußbodenheizungen gepumpt, um das Haus zu erwärmen. Das Heizwasser kühlt sich ab und wird wieder dem Wärmetauscher „Verflüssiger“ zugeführt. Es kann jetzt wieder Wärmeenergie aufnehmen. Der Brauchwasserspeicher versorgt die Wasserhähne in Bad und Küche.
Häufige Fragen zu Wärmepumpen
Was ist die TA-Lärm?
Die TA-Lärm ist eine Verwaltungsvorschrift, die Nachbarn vor Lärm schützen soll. Im Rahmen der TA-Lärm sollten Sie noch diese beiden Definitionen kennen:
Schallemissionsort: Ist der Ort, an dem die Außeneinheit der Luft/Wasser-Wärmepumpe steht. Die Außeneinheit erzeugt über das Ansaugen der Luft, einen kreisförmigen, wellenartigen Schall, der als Schallemission bezeichnet wird.
Schallimmissionsort: Ist der Ort, an dem die Schallwellen (Schallemissionen) eindringen. Dieser Ort ist für die TA-Lärm entscheidend. Denn nach der TA-Lärm sind Immissionsrichtwerte in dB (A) am Immissionsort außerhalb des Gebäudes einzuhalten. Wenn Sie eine Wärmepumpe auslegen, müssen Sie den Ort ermitteln, an dem der kreisförmige Schall als erstes eintrifft. Sie ermitteln ihn, in dem Sie die Entfernung zum am stärksten betroffenen Raum und dort 0,5 m vor der Mitte des geöffneten Fensters bestimmen. Der festgestellte Immissionsort wird dann als Bezugspunkt für die Geräuschbeurteilung hergenommen.
Um zu erkennen, ob eine Luft/Wasser-Wärmepumpe die Immissionsrichtwerte nach der TA-Lärm einhält, nutzen Sie einfach den Schallrechner des Bundesverbands Wärmepumpe.
Was bedeutet die jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz?
Der Wert sagt Ihnen, ob die Wärmepumpe nach dem BEG förderfähig ist oder nicht. Dabei sagt er aus, wie viel Primärenergie für eine kWh benötigt wird. Er errechnet sich aus dem Seasonal Coefficient of Performance (SCOP) nach der Norm EN14825 und dem Divisor 2,5. Die 2,5 kommen vom Primärenergiefaktor des europäischen Strommix.
Was sagt Ihnen die Jahresarbeitszahl (JAZ)?
Die Jahresarbeitszahl JAZ zeigt den Wirkungsgrad des Heizwärmeverteilungssystems mit seinen einzelnen Bestandteilen, wie dem Pufferspeicher, der Umwälzpumpe und den Heizkörpern. Der typische Wärmebedarf eines Einfamilienhauses liegt bei etwa 20.000 kWh. Beträgt die Jahresarbeitszahl 4, können mit 1 kWh Strom 4 kWh Wärme erzeugt werden. Für einen Wärmebedarf von 20.000 kWh, müssen also (20.000/4) = 5.000 kWh Strom aufgewendet werden.
Was ist der COP?
Der Coefficient of Performance (COP, dt.: Leistungszahl) zeigt Ihnen, in welchem Verhältnis Strom und Wärme stehen, aber unter Laborbedingungen im Testversuch und nicht in der Realität.
Wie viel Platz braucht eine Luft/Wasser-Wärmepumpe?
Die Luft/Wasser-Wärmepumpe kommt in verschiedenen Varianten. Es gibt sie als Split-Anlage, als Innen- und als Außenanlage, die sehr oft verbaut wird.
Die Luft/Wasser-Wärmepumpe als Außenanlage braucht eine Außeneinheit, die Sie individuell auf dem Grundstück aufstellen können. Dabei übernimmt die Außeneinheit den kompletten Wärmegewinnungs- und Wärmegenerierungsprozess. In der Außeneinheit wird der Heizwasserrücklauf erwärmt, sodass der Heizwasservorlauf an die Inneneinheit im Gebäude gehen kann.
Steht die Außeneinheit etwas weiter von der Außenwand des Zentral-Heizungs-Raumes weg, müssen Sie die Vor- und Rücklaufleitung etwa einen Meter tief unter die Erdoberfläche legen. Hier ist also etwas Grubenarbeit angesagt. Die Inneneinheit findet sich im Zentral-Heizungsraum und ist ein Gerät, dass den Pufferspeicher sowie den Elektro-Zuheizer, Systemregler und alle notwendigen hydraulischen Komponenten beinhaltet. Ein Brauchwasserspeicher kann hier schon integriert sein, wenn nicht, wird der Brauchwasserspeicher neben die Inneneinheit gesetzt.
Warum ist die Vorlauftemperatur so wichtig?
Früher wurden Gebäude oft auf Systemtemperaturen von 70/55 °C ausgelegt. Das macht eine Vorlauftemperatur von 70 °C und einer Rücklauftemperatur von 55 °C. Liegt die Vorlauftemperatur über 55 °C, muss der Kompressor das Kältemittel zu stark verdichten, um die benötigte Temperatur bereitstellen zu können. Der Stromverbrauch des Kompressors ist dann zu groß und die Wärmepumpe arbeitet unwirtschaftlich. Damit eine Wärmepumpe wirtschaftlich betrieben werden kann, sollte die Vorlauftemperatur bei maximal 55 °C liegen.
Was bedeutet die Vorlauftemperatur?
Die Vorlauftemperatur bezeichnet die Heizwassertemperatur, die vom Pufferspeicher aus in die Radiatoren bzw. Fußbodenheizung geht. Dabei haben Niedertemperaturheizsysteme wie Fußbodenheizungen eine Vorlauftemperatur von 35 °C, da sie wegen der größeren Heizfläche einfacher Energie an den Raum abgeben können. Klassische Heizkörper haben eine kleine Heizfläche, sodass bei ihnen die Vorlauftemperatur höher sein muss, um den Raum mit derselben Energiemenge wie eine Fußbodenheizung füllen zu können.
Wie kann die Vorlauftemperatur auf 55 °C gedrosselt werden?
Das kann zum Beispiel durch Modernisierungsmaßnahmen wie den Einbau einer Fußbodenheizung, die auch mitgefördert werden, passieren. Auch können Tieftemperaturheizkörper integriert werden, die die erforderliche Heiztemperatur erbringen. Fenster- und Wanddämmungen reduzieren weiter den Wärmebedarf und damit auch die Vorlauftemperatur. Die Heizträger müssen so weniger Wärmeenergie aufbringen.
Kann die Luft/Wasser-Wärmepumpe auch kühlen?
Das 4-Wege-Umschaltventil kann den Kältemittelkreislauf umdrehen. Die Wärmeenergie wird dem Haus also aktiv entzogen und im Falle der Luft/Wasser-Wärmepumpe aktiv über den Ventilator nach draußen getragen. Die Radiatoren sind nicht für die Kühlung gemacht, aber mit einer Fußbodenheizung ist das Kühlen machbar, wenn auch nur begrenzt. Die beste Lösung dafür ist ein eigener Kühlkreislauf, unabhängig vom schon bestehenden Heizwasserkreislauf.
Gibt es einen Wärmepumpenstromtarif?
Ja, den gibt es. Nach dem jährlichen Monitoring-Bericht der Bundesnetzagentur und des Bundeskartellamtes lag der Wärmepumpenstrompreis am 01.04.2019 bei 22,50 ct/kWh. Dieser Wert ist ein arithmetischer Mittelwert und kommt von 864 Heizstromlieferanten bei einem Wärmepumpenstrombezug von 7.500 kWh/Jahr. Um einen Wärmepumpenstromtarif zu bekommen, ist der Verteilnetzbetreiber berechtigt die Wärmepumpe 3-mal täglich für je zwei Stunden abzuschalten. Noch günstiger ist aber der eigens erzeugte Strom, direkt aus der PV-Anlage.
Zwei mögliche Ansteuerungswege
Die Wärmepumpe kann über eine Funksteckdose angesteuert werden, die ein Relais bedient (SG-Ready-Schnittstelle). Eine stufenlose Steuerung ist in diesem Fall aber nur bedingt machbar. Außerdem kann eine Wärmepumpe zum Beispiel über den gemeinsamen Kommunikationsstandard EE-Bus angesteuert werden.
Welche Vorteile hat eine Luft/Wasser-Wärmepumpe?
- Die Wärmepumpe sollte alle Bedingungen für eine Förderung durch die BAFA erfüllen. Bei Bestandsgebäuden muss die Wärmepumpe in der Liste der förderfähigen Wärmepumpen auftauchen. Nur neue und effiziente Wärmepumpen werden von der BAFA gelistet. Auch für Neubauten sollten Sie sich an dieser Liste orientieren.
- Laut der Förderrichtlinie müssen Luft/Wasser-Wärmepumpe eine „jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz“ mitbringen, was bisher noch über die Jahresarbeitszahl JAZ der Wärmepumpe abgedeckt wurde.
- Die Außeneinheit der Luft/Wasser-Wärmepumpe muss die Werte der Technischen Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA-Lärm) erfüllen.
Förderung in Sicht
Der Bund fördert Luft/Wasser-Wärmepumpen mit bis zu 50 %.
Intelligent regelbar
Über Energiemanagementsysteme kann PV-Überschuss-Strom wattgenau an die Luft/Wasser-Wärmepumpe abgegeben werden. Eine wattgenaue PV-Überschuss-Anregelung an den Kompressor kann aber noch nicht jedes Energiemanagementsystem.
Schornsteinfegerkosten ade
Da die Luft/Wasser-Wärmepumpe strombetrieben ist, ist ein Schornstein überflüssig.