Nachhaltiges Heizen mit Wärmepumpen

Nachhaltiges Heizen mit Wärmepumpen

Ökologische Wärmeerzeugung liegt voll im Trend

Auf dem Heizungsmarkt nimmt die Diversifikation der Techniken zur Wärmeerzeugung zu. Die Wärmepumpe ist eine dieser modernen Techniken und aufgrund ihrer fast ausschließlichen Nutzung erneuerbarer Energien besonders interessant. Auch in Deutschland wird die nachhaltige Technik zur Wärmeerzeugung immer beliebter.

Aufteilung der Jahresheizarbeit in Prozent (Bild: MHG Heiztechnik GmbH)

Aufteilung der Jahresheizarbeit in Prozent (Bild: MHG Heiztechnik GmbH)


In Schweden setzen bereits drei von vier Haushalten auf eine Wärmepumpe, aber auch in Deutschland wird die nachhaltige Technik zur Wärmeerzeugung immer populärer. So hat der Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft in einer repräsentativen Umfrage herausgefunden, dass bereits rund ein Viertel aller 2010 in Deutschland neu errichteten Wohnungen mit einer Wärmepumpe heizen. Aber auch bei Altbauten werden Wärmepumpen inzwischen öfters im monovalenten oder im bivalenten Betrieb zur Unterstützung eines Gas-, Öl- oder Feststoffkessels eingesetzt.
Bei der EcoStar Hybrid von MHG Heiztechnik sind auf kleinstem Raum eine hoch effiziente, modulierende Luft/Wasser-Wärmepumpe, ein besonders energiesparender Öl-Brennwertkessel und eine integrierte Systemregelung kombiniert. (Bild: MHG Heiztechnik GmbH)

Bei der EcoStar Hybrid von MHG Heiztechnik sind auf kleinstem Raum eine hoch effiziente, modulierende Luft/Wasser-Wärmepumpe, ein besonders energiesparender Öl-Brennwertkessel und eine integrierte Systemregelung kombiniert. (Bild: MHG Heiztechnik GmbH)

Wärmepumpe verringert Betriebskosten und CO2-Ausstoß

Der Grund für den vermehrten Einsatz von Wärmepumpen: Optimal eingesetzt verursachen sie deutlich geringere Verbrauchskosten als Öl- oder Gasheizungen. Daneben senken sie auch die Betriebskosten, da die Kosten für Wartung und Schornsteinfeger erheblich niedriger ausfallen oder gar ganz entfallen. Durch die Nutzung regenerativer Energien als Energiequelle machen sie zudem unabhängig von den stetig steigenden Preisen für fossile Energieträger und stellen damit eine zukunftssichere Heizlösung dar. Neben den Kostenfaktoren spielt aber auch der ökologische Aspekt der Wärmepumpe eine wichtige Rolle. Laut Studie des Instituts für Technische Gebäudeausrüstung Dresden (ITG) verursacht eine konventionelle Ölheizung ganze 7.575kg umweltschädliches CO2 in einem Jahr. Klimaschädliche Emissionen, die sich mit einer Wärmepumpe gänzlich vermeiden lassen. Denn durch die Nutzung der natürlichen Erdwärme oder der Außenluft fällt vor Ort keinerlei klimaschädliches CO2 an. Bezieht ein Hausbesitzer zudem noch regenerativ erzeugten Strom über einen einschlägigen Stromanbieter oder die hauseigene Photovoltaikanlage, läuft die Wärmepumpe auf vollständig ökologischer Basis.

 (Bild: MHG Heiztechnik GmbH)

(Bild: MHG Heiztechnik GmbH)

Arten von Wärmepumpen-Systemen

Grundlegend gibt es drei Wärmepumpen-typen: Eine Luft/Wasser-Wärmepumpe, eine Sole/Wasser-Wärmepumpe und eine Wasser/Wasser-Wärmepumpe sowie mehrere hybride Varianten. Die Luft/Wasser-Variante nutzt über ihre Außeneinheiten die Außenluft als Wärmequelle – nicht anders als ein Kühlschrank. Während aber ein Kühlschrank der Luft seines Innenraumes Wärme entzieht, steht der Luft/Wasser-Wärmepumpe die gesamte Umgebungsluft außerhalb des Gebäudes zur Verfügung. Im Unterschied dazu entzieht die Sole/Wasser-Wärmepumpe Heizenergie aus dem Erdreich, denn der Boden speichert Sonnen- und Erdwärme über lange Zeit in einer gleichmäßigen Temperatur. Wärmepumpen-Systeme können deshalb das ganze Jahr über mit guten Wirkungsgraden laufen. Im Gegensatz zur Luft/Wasser-Wärmepumpe sind bei dieser Anlage die Investitionskosten allerdings deutlich höher. Um nämlich Heizenergie aus dem Boden zu beziehen, muss der Fachhandwerker zunächst Erdwärmekollektoren im Boden installieren. Hier gibt es wiederum zwei unterschiedliche Varianten: Flächenkollektoren, die in ca. 1,5m Tiefe waagerecht über eine Fläche von rund 300m² (Einfamilienhaus) verlegt und Erdsonden, die vertikal in bis zu 100m Tiefe verlegt werden. Wärmepumpen-Experte Maik Zöhler vom traditionsreichen Heiztechnikunternehmen MHG aus Buchholz hält eine Tiefenbohrung generell für vorteilhafter: „Zwar ist die Bohrung sehr aufwendig, doch es rechnet sich mit höheren Energieerträgen.“ Denn aufgrund der konstanten und von den Jahreszeiten unbeeinflussten Temperatur im Erdboden arbeiten die Erdwärmesonden besonders effizient, so dass die Erdwärmepumpe ein Haus konstant über das komplette Jahr hinweg vollständig mit Wärme versorgen kann. Als dritten Typ gibt es noch eine Wasser/Wasser-Wärmepumpe, die mittels einer im Boden befindlichen Förderpumpe das Grundwasser als Wärmequelle nutzt. Diese Wärmepumpe lohnt sich jedoch nur bei sehr großen Anlagen mit hohem Wärmebedarf.

Hybrid-Wärmepumpe vereint Funktionsweisen

Schließlich gibt es auch hybride Wärmepumpen, die die Funktionsweise unterschiedlicher Wärmepumpen-Typen in einem Gerät vereinen, wie z.B. eine Kombination aus Luft/Wasser-Wärmepumpe und Sole/Wasser-Wärmepumpe. Der Vorteil: Eine intelligente Systemregelung prüft, welche Art der Wärmeerzeugung wirtschaftlicher ist und schaltet dann selbständig auf die effizientere Technik um. Komplettiert wird das Feld durch hybride Heizgeräte, die zum einen auf die moderne Luft/Wasser-Wärmepumpentechnologie, zum anderen aber auch auf eine Wärmeerzeugung mittels konventioneller Brennwerttechnik setzen. Diese Systeme bieten sich als preiswerter Einstieg in die Wärmepumpen-Technik und ihrer kompakten Bauweise besonders für Altbauten an, wo der begrenzende Platzfaktor die Installation von raumgreifenden Erdwärmekollektoren verhindert. Auch hier wählt eine intelligente Systemregelung je nach Höhe der Außentemperatur und Höhe der Kosten für fossile Energieträger den wirtschaftlichsten Energiemix.

15% Energieeinsparung

Als Wärmeverteilsystem bietet sich bei einer Wärmepumpe vor allem eine Fußbodenheizung an, denn aufgrund ihrer großen Fläche reichen schon geringe Vorlauftemperaturen aus, um einen Raum warm zu heizen. Zöhler erklärt dies so: „Die Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe ist im Wesentlichen abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Wärmesenke. Je niedriger diese Differenz, desto besser ist die Arbeitszahl der Wärmepumpe. Da eine Fußbodenheizung mit nur sehr geringen Vorlauftemperaturen auskommt, ergänzt sie sich optimal mit einer Wärmepumpe.“ Außerdem bieten Flächenheizungen mit 60 bis 70% einen recht hohen Anteil an Strahlungswärme, weshalb die Raumtemperatur auch um 1 bis 2°C niedriger eingestellt werden kann. Dies spart 6 bis12% Energie. Bezogen auf den Wärmebedarf, der üblicherweise bei einer konventionellen Ölheizung mit Radiatoren auftreten würde, lassen sich so bis zu 15% an Energie einsparen.

Pufferspeicher gewährleistet Funktionsfähigkeit

Installiert ein Fachhandwerker eine Wärmepumpe in einem Haushalt, der ganz oder zum Teil über geregelte Wärmeverteilungssysteme wie Radiatoren, Flachheizkörper oder einer Flächenheizung wie einer Fußbodenheizung beheizt wird, so ist der Einsatz eines Pufferspeichers eine technische Notwendigkeit. Diese resultiert aus dem Prinzip der Kompression und anschließenden Entspannung des Kühlmittels innerhalb des Wärmepumpen-Kreislaufs. Die Entspannung des Kühlmittels erfolgt nämlich nur dann, wenn die erzeugte Wärme auch tatsächlich abgegeben werden kann. Dies geschieht dann über den Pufferspeicher, der die Wärme aufnimmt, speichert und bei Bedarf oder Wärmeanforderung abgibt.

Das richtige Wärmepumpen-System finden

Mit steigender Anzahl und weniger Differenzierungsmerkmalen unter den Wärmepumpen-Systemen bei parallel steigender Kundennachfrage steht der Fachhandwerker inzwischen immer öfter vor der schwierigen Entscheidung, welches das geeignete und gleichzeitig effizienteste Wärmepumpen-System für das vorliegende Bauobjekt darstellt. MHG Wärmepumpen-Experte Maik Zöhler kennt dieses Problem: „Wenn sich ein Kunde nach einer Wärmepumpe erkundigt, ist die Einschätzung schwierig, welcher Wärmepumpen-Typ sich am besten eignet. Jeder Fachmann sollte deshalb zunächst prüfen, wie die Gegebenheiten vor Ort sind und wie hoch der Energiebedarf des Objekts ist. Denn nicht jeder Wärmepumpentyp eignet sich schließlich auch für jedes Haus.“ Denn handelt es sich z.B. um eine Heizungsmodernisierung in einem Altbau, kann es durchaus sein, dass sich eine Wärmepumpe nur im bivalenten Betrieb zur Unterstützung eines konventionellen Brennwertkessels eignet. Der bestimmende Faktor stellt hier die benötigte Systemtemperatur des Heizungssystems dar: Wird der Altbau durch konventionelle Radiatoren beheizt, benötigen diese eine Vorlauftemperatur von 70°C. Ein Sole/Wasser-Wärmepumpensystem arbeitet allerdings nur bis zu einer Vorlauftemperatur von 50 bis 55°C effizient. Bei höheren Temperaturen stellt hier eine Luft/Wasser-Wärmepumpe in Kombination mit einem Brennwertsystem die wirtschaftlichere Lösung dar. Sorgt allerdings eine Flächenheizung wie z.B. eine Fußbodenheizung oder aber auch größere Radiatoren für Wärme, so reichen bereits die niedrigeren Vorlauftemperaturen einer Sole/Wasser-Wärmepumpe aus. Im zweiten Schritt ist dann zu prüfen, ob die Gegebenheiten vor Ort überhaupt den Einbau von Flächenkollektoren oder eine Tiefenbohrung für Erdwärmesonden erlauben. Oftmals muss hierfür eine behördliche Genehmigung eingeholt werden. Ein zweiter wichtiger Faktor, der bei der Entscheidung für das geeignete Wärmepumpen-System herangezogen werden muss, ist der Wärmebedarf des Objekts. Handelt es sich um ein Einfamilienhaus mit einem jährlichen Energiebedarf von 15.000 bis 20.000kWh, ist der Unterschied bei der Jahresarbeitszahl (JAZ) zwischen einer Luft/Wasser-Wärmepumpe und einer Sole/Wasser-Wärmepumpe so verschwindend gering, dass der Fachhandwerker hier der wirtschaftlicheren Luft/Wasser-Wärmepumpe den Vorrang geben kann. Weist das Bauobjekt wie ein Mehrfamilienhaus oder einem Wohnkomplex dagegen einen deutlich höheren Wärmeenergiebedarf von 100.000kWh auf, so sorgt auch eine nur geringfügig bessere Arbeitszahl einer Sole/Wasser-Wärmepumpe im Dezimalbereich bereits für deutliche Einsparungen bei den Energiekosten. Aufgrund der grundlegend höheren COP-Wertes (Coefficent of Performance) einer Sole/Wasser-Wärmepumpe, ist hier der Einsatz dieses Wärmepumpen-Systems dem einer Luft/Wasser-Wärmepumpe vorzuziehen.

Was schließlich zählt – die Einsparungen

Mit einer Erdwärmepumpe und der dazugehörigen Tiefenbohrung schrumpfen die Heizkosten im Einfamilienhaus (150m², Wärmebedarf 16.000kWh) auf 570 im Jahr, rechnet die Deutsche Energie Agentur (Dena) vor. Die Kosten für die komplette Anlage inklusive Tiefenbohrung liegen bei 16.000 bis 20.000. Die Investition erscheint auf den ersten Blick sehr teuer. Aber wegen der Heizkostenersparnis (bis zu 70% gegenüber einer veralteten Ölheizung) und der steil kletternden Öl- und Gaspreise macht sie sich über die Jahre bezahlt. Vor allem aber die ökologischen Einsparungen sind nicht von der Hand zu weisen: Benötigen andere ökologische Techniken der Wärmeerzeugung zumeist noch eine fossile Heizungsunterstützung, wie z.B. bei der Solarthermie, erbringt eine Wärmepumpe im gängigen Betrieb die volle Heizleistung ohne Einsatz fossiler Energieträger und trägt so nachweislich zur Umwelt- und Ressourcenschonung bei. Ein Argument, welches bei vielen Kunden eine immer wichtigere Rolle spielt.

MHG Heiztechnik GmbH
www.mhg.de

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