Wärmepumpen sind eine zukunftsweisende Technologie, die kostenlose Umweltwärme aus Luft, Wasser oder Erde nutzt, um dein Zuhause effizient zu heizen. Als umweltfreundliche Alternative zu fossilen Brennstoffen spielen sie eine entscheidende Rolle bei der Erreichung der Klimaneutralität. Allein in den ersten drei Monaten des Jahres 2023 wurden in Deutschland rund 100.000 Wärmepumpen verkauft, was ihre wachsende Bedeutung unterstreicht.
Obwohl die Anschaffungs- und Installationskosten für eine Wärmepumpe mit etwa 12.000 bis 35.000 Euro für ein Einfamilienhaus höher sind als bei einer Gasheizung, bieten staatliche Förderprogramme attraktive Zuschüsse von bis zu 70 Prozent. Zudem sind die Betriebskosten einer Wärmepumpe langfristig niedriger, da sie bis zu fünfmal effizienter arbeitet als eine Gasheizung.
Für den effizienten Einsatz einer Wärmepumpe sind jedoch bestimmte Voraussetzungen erforderlich, wie eine gute Gebäudedämmung und Niedertemperatur-Heizsysteme. Bei Bestandsbauten können daher umfangreiche Sanierungsmaßnahmen nötig sein. Dennoch belegen Studien, dass Wärmepumpen auch im Altbau effizient arbeiten können.
Was ist eine Wärmepumpe und wie funktioniert sie?
Eine Wärmepumpe ist ein innovatives Heizsystem, das die Wärme aus der Umgebung nutzt, um dein Zuhause effizient zu beheizen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Öl- oder Gasheizungen basiert die Wärmepumpe nicht auf Verbrennung, sondern wandelt die Umweltwärme in nutzbare Heizenergie um. Dadurch trägt sie aktiv zum Klimaschutz bei, da sie keine direkten CO2-Emissionen verursacht.
Grundprinzip der Wärmepumpe
Das Grundprinzip einer Wärmepumpe ähnelt dem eines Kühlschranks – nur umgekehrt. Während ein Kühlschrank die Wärme aus seinem Inneren abführt, entzieht die Wärmepumpe die Wärme aus der Umwelt und gibt sie an das Heizsystem ab. Dank dieses cleveren Prinzips kann die Umweltwärme bis zu dreiviertel der benötigten Antriebsenergie einer Wärmepumpe abdecken.
Bestandteile und Aufbau einer Wärmepumpe
Das Herzstück einer Wärmepumpe bildet der Kältemittelkreislauf. Dieser besteht aus vier Hauptkomponenten: dem Verdampfer, dem Verdichter, dem Kondensator und dem Expansionsventil. Im Verdampfer nimmt das flüssige Kältemittel die Umweltwärme auf und verdampft. Anschließend komprimiert der Verdichter das gasförmige Kältemittel, wodurch sich dessen Temperatur erhöht. Im Kondensator gibt das heiße Kältemittel die Wärme an den Heizungskreislauf ab und verflüssigt sich wieder. Das Expansionsventil entspannt das Kältemittel, woraufhin der Kreislauf von vorne beginnt.
Kältemittel als zentrales Element
Die Effizienz einer Wärmepumpe hängt maßgeblich vom eingesetzten Kältemittel ab. Moderne Wärmepumpen setzen vermehrt auf natürliche Kältemittel wie Propan (R290), die einen niedrigen GWP-Wert (Global Warming Potential) aufweisen und somit besonders klimafreundlich sind. Der tiefe Siedepunkt des Kältemittels ermöglicht es der Wärmepumpe, auch bei sehr niedrigen Außentemperaturen effizient zu arbeiten.
Eine Kennzahl für die Effizienz einer Wärmepumpe ist die Jahresarbeitszahl (JAZ). Sie gibt an, wie viele Einheiten Wärme die Wärmepumpe im Jahresschnitt mit einer eingesetzten Einheit Energie gewinnt. Ab einer JAZ von mindestens 3 gilt eine Wärmepumpe als effizient.
Arten von Wärmepumpen im Vergleich
Wärmepumpen lassen sich anhand ihrer Wärmequelle in vier Hauptkategorien einteilen: Luft-Wasser-, Sole-Wasser-, Wasser-Wasser- und Luft-Luft-Wärmepumpen. Jede dieser Arten hat spezifische Vorteile, Anforderungen und Einsatzbereiche. Hier erfährst du mehr über die Unterschiede und Besonderheiten der verschiedenen Wärmepumpen-Typen.
Luft-Wasser-Wärmepumpen
Die Luft-Wasser-Wärmepumpe ist die beliebteste Option für Ein- und Zweifamilienhäuser. Sie gewinnt Wärme aus der Umgebungsluft und gibt diese an das Heizungswasser ab. Aufgrund ihrer unkomplizierten Technik und relativ niedrigen Kosten ist sie weit verbreitet. Mit einem Coefficient of Performance (COP) zwischen 3,5 und 4,5 sowie einer Jahresarbeitszahl (JAZ) von über 3 arbeitet sie effizient. Allerdings kann es bei sehr niedrigen Außentemperaturen zu erhöhten Stromkosten kommen.
Sole-Wasser-Wärmepumpen (Erdwärmepumpen)
Sole-Wasser-Wärmepumpen, auch Erdwärmepumpen genannt, nutzen die Wärme aus dem Erdreich. Hierfür sind entweder Erdkollektoren oder Erdsonden erforderlich. Erdkollektoren werden flach im Garten verlegt, während Erdsonden Bohrungen von bis zu 100 Metern Tiefe erfordern. Obwohl die Installation aufwändiger und teurer ist als bei Luft-Wasser-Wärmepumpen, arbeiten sie mit einem COP von 4,5 bis 5,0 und einer JAZ von über 3 sehr effizient.
Wasser-Wasser-Wärmepumpen
Wasser-Wasser-Wärmepumpen sind die effizientesten Wärmepumpen, da sie die konstant hohen Temperaturen des Grundwassers (8-12°C) nutzen. Sie erzielen einen COP zwischen 5,0 und 6,0 sowie eine JAZ von über 5. Allerdings sind auch hier Bohrungen notwendig, um das Grundwasser zu erschließen und zurückzuleiten. Zudem sind die Installationskosten höher und es müssen komplexe Genehmigungsverfahren durchlaufen werden.
Luft-Luft-Wärmepumpen als Sonderfall
Luft-Luft-Wärmepumpen gehören offiziell zu den Lüftungsanlagen und nicht zu den Heizsystemen. Sie sind preiswert, aber weniger effizient als andere Wärmepumpen-Arten. Da sie keine Warmwasserbereitung ermöglichen, eignen sie sich vor allem für die Unterstützung bestehender Heizsysteme oder für Gebäude mit geringem Wärmebedarf.
Je geringer der Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle und Heizungswasser, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Deshalb schneiden Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen in puncto Effizienz besser ab als Luft-Wasser-Wärmepumpen.
Voraussetzungen für den effizienten Einsatz einer Wärmepumpe
Wenn du über die Installation einer Wärmepumpe nachdenkst, solltest du einige wichtige Voraussetzungen beachten, um einen effizienten Betrieb zu gewährleisten. Zwei entscheidende Faktoren sind dabei die Gebäudedämmung und das Heizsystem selbst.
Anforderungen an die Gebäudedämmung
Ein gut gedämmtes Haus ist der Schlüssel zum erfolgreichen Einsatz einer Wärmepumpe. Je besser die Dämmung, desto weniger Wärme geht verloren und desto effizienter kann die Wärmepumpe arbeiten. Achte daher auf eine hochwertige Dämmung der Außenwände, des Daches und der Kellerdecke sowie auf moderne, dichte Fenster. So verhinderst du unnötige Wärmeverluste und sorgst dafür, dass die Wärmepumpe ihre volle Leistung entfalten kann.
Niedertemperatur-Heizsysteme wie Fußbodenheizung
Wärmepumpen arbeiten am effizientesten, wenn sie mit Niedertemperatur-Heizsystemen kombiniert werden. Besonders gut geeignet sind Flächenheizungen wie Fußboden-, Wand- oder Deckenheizungen. Durch ihre große Oberfläche können sie die Wärme optimal an den Raum abgeben, und das schon bei niedrigen Vorlauftemperaturen. Das ist perfekt für Wärmepumpen, die ohnehin mit geringeren Temperaturen arbeiten als konventionelle Heizungen.
Aber auch wenn du Heizkörper hast, musst du nicht auf eine Wärmepumpe verzichten. Entscheidend ist, dass die Heizkörper ausreichend dimensioniert sind und der Sanierungszustand deines Hauses gut genug ist, um mit einer niedrigeren Vorlauftemperatur auszukommen. Ein hydraulischer Abgleich stellt sicher, dass alle Heizkörper gleichmäßig mit Wärme versorgt werden und effizient arbeiten können.
Laut einer Studie des Öko-Instituts e.V. und des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) liegen die Betriebskosten einer neuen Wärmepumpe sogar im unsanierten Altbau unter denen einer neuen Gasheizung.
Mit der richtigen Gebäudedämmung und einem passenden Heizsystem schaffst du die idealen Voraussetzungen, um von den Vorteilen einer Wärmepumpe zu profitieren – egal, ob im Neubau oder im Bestand.
Kosten und Förderung von Wärmepumpen
Die Anschaffung einer Wärmepumpe ist zunächst mit höheren Investitionskosten verbunden als der Einbau einer konventionellen Gas- oder Ölheizung. Doch langfristig punkten Wärmepumpen mit niedrigeren Betriebskosten und einem geringeren Stromverbrauch. Zudem kannst du von attraktiven staatlichen Förderprogrammen profitieren, die die Anschaffungskosten deutlich reduzieren.
Anschaffungs- und Installationskosten verschiedener Wärmepumpen-Arten
Je nach Art und Leistung der Wärmepumpe variieren die Anschaffungs- und Installationskosten. Für ein Einfamilienhaus liegen die Investitionskosten inklusive Montage derzeit zwischen 15.000 und 40.000 Euro. Luft-Wasser-Wärmepumpen sind mit Kosten von 27.000 bis 40.000 Euro vor Förderung günstiger als Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen, die aufgrund des höheren Installationsaufwands zwischen 40.000 und 50.000 Euro kosten können.
Betriebskosten im Vergleich zu Gas- und Ölheizungen
Trotz der höheren Anschaffungskosten sind die Betriebskosten von Wärmepumpen in der Regel niedriger als bei Gas- oder Ölheizungen. Wärmepumpen können bis zu fünfmal so viel Wärmeenergie liefern, wie sie an Strom benötigen. Dadurch lassen sich die Heizkosten um bis zu 30 Prozent senken. In Einfamilienhäusern liegen die jährlichen Betriebskosten inklusive Wartung bei circa 700 bis 1.700 Euro. Dabei verbrauchen Luftwärmepumpen mehr Strom als Erd- und Wasserwärmepumpen.
Staatliche Förderung und Zuschüsse für den Einbau einer Wärmepumpe
Um den Umstieg auf klimafreundliche Heiztechnologien zu erleichtern, bietet der Staat attraktive Förderprogramme für den Einbau von Wärmepumpen. Das neue Gebäudeenergiegesetz sieht eine Fördersumme von mindestens 30 Prozent der Investitionskosten vor. Bei der KfW kannst du Zuschüsse von bis zu 21.000 Euro pro Wärmepumpe erhalten, wenn das System eine Jahresarbeitszahl von mindestens 3,0 aufweist.
Insgesamt können bis zu 70 Prozent der Investitionskosten gefördert werden, wobei maximal 30.000 Euro förderfähig sind. Die Basisförderung beträgt 30 Prozent, hinzu kommen ein Klimageschwindigkeits-Bonus von 20 Prozent und ein Effizienz-Bonus von 5 Prozent. Haushalte mit einem Einkommen bis 40.000 Euro pro Jahr erhalten zusätzlich einen Einkommens-Bonus von 30 Prozent. Somit sind Wärmepumpen für Einfamilienhäuser nach Förderung bereits ab 9.000 Euro erhältlich.
Die Investition in eine Wärmepumpe zahlt sich dank der staatlichen Förderung und der niedrigeren Betriebskosten in der Regel nach 10 bis 15 Jahren aus.
Klimafreundlichkeit und Nachhaltigkeit von Wärmepumpen
Wärmepumpen arbeiten ohne Verbrennung und verursachen daher kein klimaschädliches CO2. Im Vergleich zu Öl- oder Gasheizungen haben sie einen deutlich geringeren CO2-Fußabdruck. Allerdings benötigen Wärmepumpen Strom für ihren Betrieb. Um eine optimale Klimabilanz zu erreichen, sollte dieser Strom aus erneuerbaren Energien wie Ökostrom stammen. Stammt der Strom hingegen aus Kohle, fällt die Bilanz schlechter aus.
Der Energiebedarf einer Wärmepumpe liegt in der Regel selbst bei weniger effizienten Modellen deutlich unter dem einer Erdgas- oder Ölheizung. Die Effizienz einer Wärmepumpe wird durch die Jahresarbeitszahl (JAZ) gemessen, wobei eine höhere JAZ zu weniger Treibhausgasemissionen führt. Eine Studie des Borderstep-Instituts betont die Wichtigkeit der Leistung der Wärmepumpe in Bezug auf das Haus sowie niedriger Vorlauftemperaturen für eine bessere Effizienz. Erdwärmequellen ermöglichen eine effizientere Nutzung von Wärmepumpen im Vergleich zu Luftquellen.
Problematisch für die Umwelt sind die vielfach in Wärmepumpen verwendeten Kältemittel. Sie enthalten oft giftige Gase aus der Stoffgruppe der Per- und Polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS). Moderne Wärmepumpen setzen jedoch zunehmend auf umweltfreundlichere Alternativen wie Propan (R290), was sich positiv auf die Umweltbilanz auswirkt. Die EU plant mittelfristig ein Verbot fluorierter Kältemittel.
Die Lebensdauer einer Wärmepumpe beeinflusst ebenfalls ihre Nachhaltigkeit. Eine regelmäßige Wartung und mögliche Reparaturen können die Nutzungsdauer erhöhen. Am Ende ihrer Lebensdauer erfordert das Recycling von Wärmepumpen das fachgerechte Entfernen und Entsorgen von Kältemitteln sowie das Recycling der Materialien, um die Umwelt zu schonen.
Insgesamt zeigen Wärmepumpen in der Regel niedrigere Betriebskosten im Vergleich zu fossilen Heizungen, besonders bei Nutzung von Wärmepumpentarifen. Neu gebaute Wohnhäuser setzen bereits zu einem großen Teil auf klimaneutrale Wärmepumpen als umweltfreundliche Alternative zu Gas- oder Ölheizungen. Staatliche Förderungen für den Einbau einer klimafreundlichen Heizung wie einer Wärmepumpe können bis zu 70 Prozent der Kosten abdecken und machen den Umstieg noch attraktiver.
Wärmepumpen im Altbau – Möglichkeiten und Grenzen
Der Einsatz von Wärmepumpen in Bestandsgebäuden gewinnt zunehmend an Bedeutung, da immer mehr Menschen auf nachhaltige Heizsysteme setzen möchten. Doch welche Herausforderungen bringt die Installation einer Wärmepumpe im Altbau mit sich und welche Sanierungsmaßnahmen sind für einen effizienten Betrieb notwendig?
Laut einer Studie des Fraunhofer-ISE, bei der in den letzten 20 Jahren rund 300 Wärmepumpenanlagen im Feld untersucht wurden, beträgt die mittlere Effizienz von Erdreich-Wärmepumpen im Altbau 4,1, während Luft-Wasser-Wärmepumpen eine mittlere Effizienz von 3,1 aufweisen. Dies zeigt, dass Wärmepumpen durchaus in der Lage sind, auch in älteren Gebäuden effizient zu arbeiten.
Herausforderungen bei der Installation in Bestandsgebäuden
Die Integration einer Wärmepumpe in ein bestehendes Heizsystem stellt jedoch einige Herausforderungen dar. Ein entscheidender Faktor ist die Vorlauftemperatur, also die Temperatur des Wassers, das den Heizkörpern zugeführt wird. In vielen Altbauten sind die Heizkörper auf hohe Vorlauftemperaturen ausgelegt, was den effizienten Betrieb einer Wärmepumpe erschwert.
Moderne Wärmepumpen können zwar Vorlauftemperaturen zwischen 55 und 70 Grad Celsius erreichen, arbeiten aber am effizientesten bei niedrigeren Temperaturen zwischen 35 und 55 Grad Celsius. Um dies zu erreichen, sind oft Anpassungen an der bestehenden Heizanlage erforderlich.
Notwendige Sanierungsmaßnahmen für den effizienten Betrieb
Um die Effizienz einer Wärmepumpe im Altbau zu optimieren, sind in vielen Fällen Sanierungsmaßnahmen unumgänglich. Eine gute Dämmung des Gebäudes ist dabei von zentraler Bedeutung, da sie den Wärmebedarf reduziert und niedrigere Vorlauftemperaturen ermöglicht. Auch der Austausch alter Heizkörper gegen großflächigere Modelle kann dazu beitragen, die benötigte Vorlauftemperatur zu senken.
Selbst bei kalten Außentemperaturen von durchschnittlich -3,6 Grad Celsius erreichen Wärmepumpen im Altbau eine mittlere Effizienz von 2,3. Das bedeutet, dass sie aus jeder eingesetzten Kilowattstunde Strom mehr als doppelt so viel Wärme gewinnen können. Mit den richtigen Sanierungsmaßnahmen und einer sorgfältigen Planung durch erfahrene Energieberater lässt sich diese Effizienz noch weiter steigern.
Insgesamt bieten Wärmepumpen auch im Altbau eine vielversprechende Möglichkeit, die Heizung auf erneuerbare Energien umzustellen und damit einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten.
Fazit
Wärmepumpen sind eine zukunftsfähige Heizung und ein wichtiger Baustein für die Energiewende. Sie nutzen kostenlose Umweltwärme zum Heizen und tragen somit zur verstärkten Nutzung erneuerbarer Energien bei. Mit einer durchschnittlichen Lebensdauer von 20 Jahren und einer bis zu 5-mal höheren Effizienz als Gasheizungen, senken Wärmepumpen langfristig die Heizkosten und leisten einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz.
Der Einbau von Wärmepumpen ist im Neubau inzwischen Standard, aber auch für viele Bestandsgebäude eine zukunftsweisende Lösung. Wichtige Voraussetzungen für einen effizienten Betrieb sind eine gute Gebäudedämmung und Niedertemperatur-Heizsysteme wie eine Fußbodenheizung. Bei den Anschaffungskosten punkten vor allem Luft-Wasser-Wärmepumpen, die inklusive Installation zwischen 27.000 und 40.000 Euro liegen. Erdwärme- und Wasserwärmepumpen können hingegen bis zu 50.000 Euro kosten.
Der Bund fördert den Einbau von Wärmepumpen mit bis zu 70 Prozent der Investitionskosten über die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG). Dabei ist es wichtig, die Wärmepumpe korrekt auszulegen, um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten. Experten betonen, dass nicht die Betriebsstunden, sondern die Anzahl der Schaltvorgänge des Verdichters entscheidend sind. Moderne Wärmepumpen ermöglichen es, diese über eine Schnittstelle auszulesen. Mit einer Jahresarbeitszahl (JAZ) von 3 oder höher liegen die Betriebskosten einer Wärmepumpe deutlich unter denen von Öl- und Gasheizungen und tragen somit langfristig zu einer nachhaltigen und klimafreundlichen Wärmeversorgung bei.