Wärmepumpe statt Heizkessel

Der große Reiz von Elektrowärmepumpen liegt darin, dass sie die Wärme aus der Umwelt zur Beheizung des Gebäudes verwenden. Die bevorzugten Wärmequellen sind dabei das Grundwasser und das Erdreich, deren Temperaturen ganzjährig relativ konstant sind. Um die in der Umweltwärme enthaltene Energie zum Heizen nutzen zu können, bringt man sie mit der Wärmepumpe und mit Strom als Hilfsenergie auf ein höheres Temperaturniveau.

Je geringer der Temperaturunterschied zwischen der Wärmequelle und dem Heizsystem ist, desto effektiver funktionieren Wärmepumpen. Sinnvoll ist deswegen die Verwendung einer Flächen- beziehungsweise Fußbodenheizung, da diese mit niedrigen Temperaturen betrieben wird. Das Gebäude sollte auch einen guten Wärmeschutz aufweisen. Daraus ergibt sich, dass Wärmepumpen bevorzugt im Neubau oder in energetisch modernisierten Gebäuden zum Einsatz kommen. Wenn diese Voraussetzungen stimmen, wird nur etwa ein Viertel des für die Wärme benötigten Energiebedarfs des Gebäudes als Hilfsenergie – also als Strom – benötigt.

Anders ausgedrückt: Effiziente Wärmepumpen produzieren aus einer Kilowattstunde Strom vier Kilowattstunden nutzbarer Heizwärme und mehr. Das Verhältnis zwischen nutzbarer Heizenergie und dem eingesetzten elektrischen Strom wird als Leistungszahl bezeichnet. Sie sollte übers Jahr gerechnet je nach Wärmepumpentyp mindestens zwischen 3,5 und 4,5 liegen. Ist das der Fall, sind die Verbrauchskosten in der Regel konkurrenzlos günstig, zumal es für den Wärmepumpenstrom oft Sondertarife der Energieversorger gibt.

Das Prinzip einer Wärmepumpe funktioniert wie das eines Kühlschranks, der den Lebensmitteln Wärme entzieht und sie nach außen an den Raum abgibt: Im Wärmepumpenkreislauf wird eine bei niedrigen Temperaturen siedende Flüssigkeit durch die eingebrachte Umweltwärme verdampft. Dieser Dampf wird anschließend mit einem elektrisch angetriebenen Kompressor verdichtet. Dadurch steigt die Temperatur auf das zur Gebäudebeheizung notwendige Niveau. Über einen Wärmetauscher wird die Wärme anschließend an das Heizsystem abgegeben.

Erdreich und Grundwasser stellen ganzjährig ausreichend hohe Temperaturen von acht bis zwölf Grad Celsius zur Verfügung. Gerade Grundwasser ist aber nicht überall und in ausreichender Menge zu erschließen, die Nutzung ist zudem genehmigungspflichtig. Wenn das Grundwasser genutzt werden kann, sind zwei Brunnenbohrungen notwendig. Der Saugbrunnen dient der Entnahme des Wassers für den Wärmetauscher der Wärmepumpe, über den mindestens 15 Meter entfernten Schluckbrunnen wird das abgekühlte Wasser wieder dem Grundwasser zugeführt.

Das Erdreich als Wärmequelle wird über horizontale Erdkollektoren oder vertikale Erdsonden erschlossen. In beiden Systemen fließt eine Sole, die die Wärme aufnimmt und an die Wärmepumpe abgibt. Erdkollektoren werden in einer Tiefe von einem bis anderthalb Metern verlegt. Für dieses System benötigt man eine ausreichend große, unversiegelte Fläche: Pro Quadratmeter können je nach Bodenbeschaffenheit zehn bis 40 Watt Leistung erschlossen werden. Dabei gilt: Je trockener der Boden, desto geringer die Leistung. Anwendung finden Erdkollektoren vor allem bei energiesparenden Neubauten, da die notwendige Bewegung des Erdreichs dann kaum Kosten aufwirft.

Erdsonden sind universeller einsetzbar und haben einen geringen Platzbedarf. Die Sondenrohre werden in Bohrungen von bis zu 100 Metern Tiefe eingelassen; pro Meter Sondenlänge können, je nach geologischer Beschaffenheit, zwischen 30 und 100 Watt Leistung erschlossen werden. Es bedarf allerdings viel Know-hows, um die notwendige Bohrtiefe zu bestimmen und die Bohrarbeiten auszuführen. Hier kommen meist spezialisierte Bohrunternehmen zum Einsatz, die auch die notwendige wasserrechtliche Genehmigung einholen. Mit rund 50 Euro pro Meter für Bohrung und Sonde sind die Kosten nicht gering. Ein niedriger Wärmebedarf des Gebäudes führt auch hier zu Einsparungen.

Am einfachsten als Wärmequelle zu erschließen ist Luft. Luft/Wasser-Wärmepumpen haben dafür integrierte Wärmetauscher und werden direkt außen oder im Gebäude mit entsprechender Luftzuführung aufgestellt. Sie kommen oft bei Modernisierungen zum Einsatz. Ihr Nachteil: Die Effizienz ist geringer; gerade im Winter, wenn der Wärmebedarf besonders groß ist, müssen sie eine hohe Temperaturdifferenz überbrücken.

Für Wärmepumpen muss insgesamt deutlich tiefer in die Tasche gegriffen werden als für herkömmliche Heizungen. Niedriger sind dafür die Betriebs- und vor allem die Brennstoffkosten, die sich im Idealfall gegenüber anderen Heizungen mehr als halbieren können. Stimmen die Voraussetzungen, kann sich diese Investition daher dauerhaft lohnen.

Kosten für eine Wärmepumpe mit etwa 8 bis 9 kW Heizleistung (inkl. Regelung, Pufferspeicher und Umwälzpumpe, ohne Wärmeverteilsystem; Richtwerte laut Bundesverband Wärmepumpe; Abweichungen, zum Beispiel aufgrund örtlicher geologischer Bedingungen, sind möglich):

Erd-Wärmepumpe

Anlage: etwa 8.500 bis 11.500 Euro, Erschließung der Wärmequelle mit

• Sonden: 5.200 bis 8.500 Euro
• Kollektoren: 2.000 bis 2.700 Euro

Wasser-Wärmepumpe

• Anlage: etwa 9.000 bis 12.000 Euro
• Erschließung der Wärmequelle: Brunnenanlage mit zwei Brunnen à 15 Meter circa 5.500 bis 6.000 Euro

Luft-Wärmepumpe

• Anlage: etwa 10.000 bis 12.000 Euro
• Erschließung der Wärmequelle: etwa 250 bis 500 Euro

Verbrauchskosten

Je nach Leistungszahl und Stromtarif kostet eine Kilowattstunde Heizwärme in der Regel drei bis vier Cent. Unter optimalen Bedingungen sind gegenüber einem alten Öl- oder Gaskessel Ersparnisse von bis zu 65 Prozent, gegenüber einem Brennwertkessel von 30 bis 40 Prozent möglich.

Viele Energieversorger fördern den Einbau von Wärmepumpen. Die meisten Unternehmen bieten auch besonders günstige Stromtarife für den Betrieb der Wärmepumpe an.

Die KfW-Förderbank vergibt für Wärmepumpenheizungen zinsverbilligte Darlehen beziehungsweise Zuschüsse in verschiedenen Programmen. Im Förderprogramm „Wohnraum Modernisieren“ gilt die Wärmepumpe zum Beispiel als eine „ÖKO-PLUS-Maßnahme“.

Weitere Informationen sowie Adressen von Herstellern und Fachbetrieben sind unter anderem bei den folgenden Institutionen erhältlich:
• Bundesverband WärmePumpe: www.waermepumpe-bwp.de
• Wärmepumpen-Marktplatz NRW: www.energieagentur.nrw.de/waermepumpen