Die umweltschonenden Wärmepumpen nutzen die Wärme aus der Umgebungsluft, dem Grundwasser oder dem Erdreich und liefern ganzjährig Warmwasser für die Heizung und den Verbrauch. Wer sich unabhängig vom teuren Öl und Gas machen will, ist mit einer Wärmepumpe also gut dran. Das Prinzip einer Wärmepumpe ist so einfach wie genial und funktioniert auch noch bei Außentemperaturen von bis zu -20 °C. Die Pumpe macht einen Haushalt relativ unabhängig von zentralen Energieversorgern. Das gilt erst recht, wenn man die Wärmepumpe mit einer Solaranlage kombiniert. Zudem gibt es auch immer wieder staatliche Förderungen für den Einbau von Wärmepumpen.
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Das Prinzip einer Wärmepumpe
Wärmepumpen sind eine zuverlässige Heizquelle für die meisten Arten von Häusern. Sie sind vergleichsweise etwa zu Ölheizungen wartungsarm und kaum fehleranfällig. Und das Prinzip einer Wärmepumpe ist immer dasselbe.
Egal, ob die Wärmepumpe das Medium Luft, Wasser oder Erdreich nutzt, entzieht sie die gespeicherte Wärme mithilfe eines Wärmetauschers. So steigt die Temperatur über einen Wärmepumpenkreislauf auf ein nutzbares Niveau an. Damit wird die kostenlos zur Verfügung stehende Umweltenergie genutzt.
Es ist aber auch Strom notwendig, um die Pumpe zum Laufen zu bringen. Daher sollte man mit etwa 25 % Fremdenergie rechnen. Wer diesen Strom ebenfalls umweltschonend produzieren will, kann die Wärmepumpe wunderbar mit einer Solaranlage kombinieren und so zum absoluten Nulltarif heizen.
Das von der Wärmepumpe genutzte physikalische Prinzip nennt man übrigens den Joule-Thomson-Effekt. Er wird – genau andersherum – auch im Kühlschrank genutzt. Aber auch eine Wärmepumpe kann bei entsprechender Ausstattung zur Kühlung genutzt werden. Dazu später mehr. Jetzt wollen wir erst einmal einen Blick auf die verschiedenen Arten von Wärmepumpen werfen.
Drei Arten von Wärmepumpen
Je nach genutztem Medium gibt es Luftwärmepumpen, Erdwärmepumpen sowie Wasserwärmepumpen. Alle drei Arten von Wärmepumpen haben ihre Vor- und Nachteile.
Erdwärmepumpen
Die Erdwärmepumpen zeichnen sich dadurch aus, dass sie die im Erdreich gespeicherte Wärme durch vertikale oder horizontale Sonden nutzen. Bei der horizontalen Nutzung sind die Sonden ähnlich wie bei einer Fußbodenheizung großflächig und gewunden auf dem Grundstück verteilt. Dies setzt natürlich ein entsprechend großes Grundstück voraus. Die dafür notwendigen Arbeiten kann man in der Regel auch selbst übernehmen. Reicht die Grundstücksgröße nicht aus, müssen vertikale Sonden tief ins Erdreich gebohrt werden. Dafür braucht man dann eine Genehmigung und zudem einen erfahrenen Fachbetrieb, der die Bohrung ins Erdreich übernimmt.
Vorteile von Erdwärmepumpen
- Hoher Wirkungsgrad und Effizienz
- Niedrige Betriebskosten
- Wartungsarm und langlebig
- Unabhängig von Außentemperaturen
- Möglichkeit zur passiven Kühlung
Nachteile von Erdwärmepumpen
- Hohe Investitionskosten
- Aufwendige Erschließung der Wärmequelle
- Große Grundstücksfläche notwendig (für Erdkollektoren)
- Genehmigungspflichtige Tiefenbohrungen bei Erdsonden
Wasserwärmepumpen
Ähnlich sieht dies bei der Nutzung einer Wasserwärmepumpe aus. Bei einer Wasserwärmepumpe müssen zwei Brunnen gebohrt und Genehmigungen eingeholt werden. Das Grundwasser besitzt ganzjährig eine Temperatur von 10 bis 12 °C und ist damit ein idealer Energieträger. Auch wenn die Wasserwärmepumpen zu den effektivsten gehören, sind sie nicht so stark verbreitet, da zunächst geprüft werden muss, ob genügend Grundwasser vorhanden ist.
Vorteile von Wasserwärmepumpen
- Hohe Effizienz
- Konstante Wärmequellentemperatur
- Geringer Platzbedarf im Vergleich zu Erdkollektoren
Nachteile von Wasserwärmepumpen
- Abhängigkeit von Grundwasservorkommen
- Hohe Erschließungskosten
- Genehmigungspflichtig
- Regelmäßige Wartung der Brunnen erforderlich
Luftwärmepumpen
Bei Luftwärmepumpen benötigt man dagegen keine Sonden oder Brunnen. Sie saugen einfach die Umgebungsluft an, erzeugen damit allerdings auch einen gewissen Geräuschpegel. Der Ventilator benötigt zudem auch etwas Platz und ist nicht – wie die anderen Sonden – unterirdisch versteckt.
Vorteile von Luftwärmepumpen
- Einfacher und unkomplizierter Aufbau
- Günstigere Anschaffungskosten im Vergleich zu anderen Wärmepumpenarten
- Flexibler und unkomplizierter Einbau
- Können auch als Klimaanlage verwendet werden
Nachteile von Luftwärmepumpen
- Geringere Effizienz im Vergleich zu anderen Wärmepumpenarten
- Höherer Stromverbrauch, besonders bei niedrigen Außentemperaturen
- Höhere Geräuschemissionen
- Weniger geeignet für Altbauten
Das Prinzip der Wärmepumpe effektiv nutzen
Um das geniale Prinzip der Wärmepumpe effektiv nutzen zu können, sollte das Eigenheim gut gedämmt sein. Nur so werden unnötige Wärmeverluste vermieden. Da es in besonders kalten Wintern vorkommen kann, dass eine Wärmepumpe allein nicht genügend Wärme erzielt, ist eine Kombination mit anderen Heizsystemen günstig. Besonders interessant ist eine Kombination mit Solarthermieanlagen, die immer günstiger zu haben sind und einfach auf dem Dach installiert werden können.
Bei Passiv- oder Nullenergiehäusern reicht eine Wärmepumpe in der Regel aus. Hier kann man auch eine Luft-Luft-Wärmepumpe nutzen. Sie verwendet kein Kältemittel zur Übertragung der Wärme, sondern realisiert den Wärmeaustausch von einem Luftkreislauf direkt auf einen anderen. So erwärmt die Abluft die neue Frischluft und bei Gebäuden mit einer kontrollierten Wohnraumlüftung kann auf diese Art sogar eine Warmwasseraufbereitung erreicht werden.
Wie schon gesagt, kann man das Prinzip der Wärmepumpe im Sommer auch zum Kühlen genutzt werden. Beim passiven Kühlen wird das kühlere Grundwasser und Erdreich genutzt, während das aktive Kühlen den Prozess in der Wärmepumpe einfach umgekehrt. So kann durch die passive Kühlung die Temperatur um etwa zwei bis drei Grad abgesenkt werden.
Mit der aktiven Kühlung lässt sich die Temperatur deutlich mehr absenken. Allerdings ist dies auch mit erheblichen Mehrkosten verbunden. In jedem Fall werden die vorhandenen Heizflächen als Kühlflächen genutzt und senken so die Raumtemperatur.
Quellen
- Text: Förderung von Wärmepumpen / Joule-Thomson-Effekt / Vor- und Nachteile der Arten von Wärmepumpen
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