Die Wär­me­pum­pe: Effi­zi­en­tes und nach­hal­ti­ges hei­zen oder nur hei­ße Luft?!

Die Wär­me­pum­pe stand im Zen­trum der Dis­kus­sio­nen rund um das Gebäu­de­en­er­gie­ge­setz und wur­de oft kri­ti­siert. Doch wie viel Wahr­heit steckt in den Vor­wür­fen? Wir haben uns mit dem Ener­gie­ex­per­ten Herrn Nor­bert End­res zusam­men­ge­setzt und tie­fer in die Mate­rie ein­ge­taucht. Dabei sind uns eini­ge erstaun­li­che Erkennt­nis­se zur Wär­me­pum­pe begegnet!

In unse­rem letz­ten Pod­cast haben wir ver­schie­de­ne Mög­lich­kei­ten zur Stei­ge­rung der Ener­gie­ef­fi­zi­enz in Immo­bi­li­en bespro­chen. Dabei wur­de auch die Wär­me­pum­pe als eine viel­ver­spre­chen­de Tech­no­lo­gie erwähnt. Auf­grund der Dis­kus­sio­nen rund um das Gebäu­de­en­er­gie­ge­setz ist die Wär­me­pum­pe in den letz­ten Jah­ren ver­stärkt ins Ram­pen­licht gerückt. In die­sem Blog­bei­trag erfah­ren Sie alles, was Sie über Wär­me­pum­pen wis­sen müssen.

Eine Wär­me­pum­pe ist eigent­lich kei­ne unbe­kann­te Tech­no­lo­gie – wir haben alle bereits eine Wär­me­pum­pe zuhau­se, näm­lich unse­ren Kühl­schrank. Der Kühl­schrank ent­zieht dem klei­nen Innen­raum Wär­me­en­er­gie und gibt sie nach außen ab. Eine Wär­me­pum­pe zur Gebäu­de­hei­zung funk­tio­niert nach einem ähn­li­chen Prin­zip, sie nutzt jedoch die Umwelt­luft außer­halb des Gebäu­des, um die­se Rest­wär­me für die Behei­zung der Immo­bi­lie aufzubereiten.

In den 1940er und 1950er Jah­ren began­nen Wär­me­pum­pen in Wohn­ge­bäu­den an Bedeu­tung zu gewin­nen. Die 1970er Jah­re brach­ten einen wei­te­ren Auf­schwung für die­se Tech­no­lo­gie, ange­trie­ben durch stei­gen­de Ener­gie­kos­ten und Umwelt­be­wusst­sein. Seit­dem haben sich Wär­me­pum­pen ste­tig wei­ter­ent­wi­ckelt und sind heu­te äußerst effi­zi­ent und viel­sei­tig ein­setz­bar. Sie spie­len eine ent­schei­den­de Rol­le in der nach­hal­ti­gen Gebäu­de­be­hei­zung und sind ein wich­ti­ger Schritt in Rich­tung Ener­gie­ef­fi­zi­enz und Umweltschutz.

Das Funk­ti­ons­prin­zip einer Wär­me­pum­pe ist fas­zi­nie­rend und beruht auf den grund­le­gen­den Prin­zi­pi­en der Ther­mo­dy­na­mik. Die vier Haupt­pha­sen des Wär­me­pum­pen­zy­klus sind:

1. Ver­damp­fen: Am Ver­damp­fer ent­zieht die Wär­me­pum­pe der Umwelt Wär­me­en­er­gie. Dies geschieht durch die Ver­wen­dung eines Käl­te­mit­tels, das bei nied­ri­ger Tem­pe­ra­tur ver­dampft und dabei Wär­me auf­nimmt. Der Käl­te­mit­tel­kreis­lauf spielt eine ent­schei­den­de Rol­le in die­sem Prozess.
2. Ver­dich­ten: Das gas­för­mi­ge Käl­te­mit­tel wird dann durch einen Kom­pres­sor ver­dich­tet. Dadurch erhöht sich sowohl der Druck als auch die Tem­pe­ra­tur des Käl­te­mit­tels erheb­lich. Die­ser Schritt erfor­dert elek­tri­sche Ener­gie und ähnelt dem Auf­pum­pen eines Fahr­rad­rei­fens, bei dem die Luft­pum­pe warm wird.
3. Ver­flüs­si­gen: Im Ver­flüs­si­ger gibt das kom­pri­mier­te Käl­te­mit­tel die gespei­cher­te Wär­me­en­er­gie an den Heiz­kreis­lauf ab, kühlt ab und wird wie­der flüs­sig. Ein Wär­me­tau­scher hilft dabei, die Wär­me zu über­tra­gen und zu speichern.
4. Ent­span­nen: Das flüs­si­ge Käl­te­mit­tel wird durch ein Expan­si­ons­ven­til ent­spannt, wodurch es wie­der abkühlt und bereit ist, den Zyklus erneut zu durchlaufen.

Um die Leis­tungs­fä­hig­keit ver­schie­de­ner Wär­me­pum­pen­mo­del­le zu ver­glei­chen, sind eini­ge wich­ti­ge Kenn­zah­len zu beachten:

• Coef­fi­ci­ent of Per­for­mance (COP): Die­ser Wert zeigt den Wir­kungs­grad der Wär­me­pum­pe unter Labor­be­din­gun­gen an und erleich­tert den Ver­gleich ver­schie­de­ner Model­le. Je höher der COP, des­to effi­zi­en­ter die Wär­me­pum­pe. Ein COP von 3 bedeu­tet bei­spiels­wei­se, dass für jede Kilo­watt­stun­de Strom, die die Wär­me­pum­pe ver­braucht, drei Kilo­watt­stun­den Wär­me­en­er­gie erzeugt werden.
• Sea­so­nal Coef­fi­ci­ent of Per­for­mance (SCOP): Der SCOP berück­sich­tigt die Leis­tung einer Wär­me­pum­pe in Abhän­gig­keit von der Außen­tem­pe­ra­tur. Er gibt eine rea­lis­ti­sche­re Ein­schät­zung der Effi­zi­enz unter ver­schie­de­nen Bedingungen.
• Jah­res­ar­beits­zahl (JAZ): Die JAZ ist ein wich­ti­ger Indi­ka­tor für die tat­säch­li­che Effi­zi­enz einer Wär­me­pum­pe über einen län­ge­ren Zeit­raum unter rea­len Bedin­gun­gen. Sie berück­sich­tigt den Ein­fluss der Jah­res­zei­ten und zeigt, wie effi­zi­ent die Wär­me­pum­pe im Lau­fe eines Jah­res arbeitet.

Es gibt ver­schie­de­ne Arten von Wär­me­pum­pen, die je nach den ört­li­chen Gege­ben­hei­ten und Anfor­de­run­gen aus­ge­wählt wer­den können:

1. Luft/­Was­ser-Wär­me­pum­pe: Die­se nutzt die Umge­bungs­luft als Wär­me­quel­le und eig­net sich gut für Gebäu­de, die kei­nen Zugang zu Grund­was­ser oder Erd­wär­me haben. Moder­ne Model­le sind in der Lage, auch bei nied­ri­gen Außen­tem­pe­ra­tu­ren effi­zi­ent zu arbeiten.
2. Sole/­Was­ser-Wär­me­pum­pe: Erd­wär­me­pum­pen ver­wen­den die kon­stan­te Tem­pe­ra­tur des Erd­bo­dens als Ener­gie­quel­le. Dies erfor­dert jedoch auf­wen­di­ge Instal­la­ti­ons­ar­bei­ten wie die Ver­le­gung von Erd­kol­lek­to­ren oder Tiefenbohrungen.
3. Was­ser/­Was­ser-Wär­me­pum­pe: Die­se Art von Wär­me­pum­pe nutzt Grund­was­ser als Wär­me­quel­le und bie­tet eine beson­ders kon­stan­te und effi­zi­en­te Ver­sor­gung. Sie erfor­dert jedoch das Boh­ren von Brun­nen und die Ein­ho­lung von Genehmigungen.

Vor der Umrüs­tung auf eine Wär­me­pum­pe soll­te der Wär­me­be­darf Ihrer Immo­bi­lie sorg­fäl­tig geprüft wer­den. Eine Fuß­bo­den­hei­zung ist zwar nicht zwin­gend erfor­der­lich, kann aber die Effi­zi­enz der Wär­me­pum­pe erhö­hen. Zusätz­li­che Dämm­maß­nah­men ver­bes­sern die Ener­gie­ef­fi­zi­enz Ihres Gebäu­des und kön­nen unab­hän­gig von der Hei­zungs­art Kos­ten­er­spar­nis­se bringen.

Die stei­gen­de Nach­fra­ge nach Wär­me­pum­pen hat vie­le Hei­zungs­be­trie­be dazu ver­an­lasst, sich mit die­ser Tech­no­lo­gie ver­traut zu machen. Die Aus­bil­dung von zukünf­ti­gen Fach­kräf­ten umfasst heu­te in der Regel auch die Instal­la­ti­on und War­tung von Wärmepumpen.

Die Beden­ken hin­sicht­lich stei­gen­der Strom­prei­se kön­nen durch die höhe­re Effi­zi­enz von Wär­me­pum­pen teil­wei­se gemil­dert wer­den. Zudem könn­ten der Aus­bau erneu­er­ba­rer Ener­gien und die För­de­rung grü­nen Stroms in Zukunft zu güns­ti­ge­ren Strom­prei­sen führen.

Eine Solar­an­la­ge kann die Ener­gie­kos­ten für die Wär­me­pum­pe redu­zie­ren, ins­be­son­de­re wäh­rend der Über­gangs­zei­ten, wenn der Ener­gie­be­darf gerin­ger ist.

Skan­di­na­vi­sche Län­der haben gezeigt, dass Wär­me­pum­pen auch in extrem kal­ten Regio­nen erfolg­reich ein­ge­setzt wer­den kön­nen. Dies liegt oft an einer gut ent­wi­ckel­ten Infra­struk­tur erneu­er­ba­rer Ener­gien, ins­be­son­de­re Wasserkraft.

Fern­wär­me ist eine alter­na­ti­ve Mög­lich­keit zur Gebäu­de­be­hei­zung, die von vie­len Kom­mu­nen aus­ge­baut wird. Den­noch kann die Umrüs­tung auf eine Wär­me­pum­pe in länd­li­chen Gebie­ten auf­grund von Tief­bau­maß­nah­men und Geneh­mi­gungs­ver­fah­ren eine prak­ti­ka­ble­re Lösung sein.