Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Die Wärmepumpe funktioniert im Prinzip wie ein „umgekehrter“ Kühlschrank.
Die Wärmepumpe entzieht Wärme aus der Luft, Erde oder dem Grundwasser. Dies gelingt durch den Einsatz eines Kältemittels auch bei kälteren Umgebungsbedingungen, da dieses bereits bei geringeren Temperaturen verdampft. Mit idealerweise, grünem Strom wird durch die Verdichtung des Dampfes diese „kalte“ Wärme auf ein derartig, hohes Niveau „gepumpt“, dass ein behagliches Heizen von Räumen möglich ist. Hierbei ist der Stromverbrauch bei idealen Einsatzbedingungen der Wärmepumpe gering, was die Heizkosten schont. Beim Altbau ist der Heizungstausch zu Wärmepumpe gerade besonders im Trend. Vielleicht bist du auch an einer ersten Einschätzung über unseren Wärmepumpen-Dimensionierungsrechner interessiert.

Unser Tipp: Wärmepumpe mit Photovoltaik

Durch die Elektrifizierung der Mobilität kann man eine PV-Anlage für sein (zukünftiges) E-Auto in Betracht ziehen. Aber auch die Wärmepumpe kann mit grünen Strom kombiniert werden. In diesem Fall ist ein klimafreundliches und billiges Heizen besonders gegeben. Vergesse hierbei auch nicht auf Förderungen.

Photovoltaik und Batteriespeicher


Vor- und Nachteile Wärmepumpen

Die Wärmepumpen werden nach der Art der Wärmequelle (vorangestellt) und der Art der Heizwärmeverteilung (nachgestellt) bezeichnet. Eine Luft/Wasser Wärmepumpe unterscheidet sich daher von einer Luft/Luft Wärmepumpe. Sie nutzen beide Luft als Wärmequelle, jedoch erfolgt die Heizwärmeverteilung unterschiedlich. Während die Luft/Wasser Wärmepumpe idealerweise mit einer Fußbodenheizung zur Anwendung kommt, wird die Luft/Luft Wärmepumpe z. Bsp. bei der kontrollierten Wohnraumlüftung zur Wärmerückgewinnung eingebaut. Auch innerhalb der Wärmequelle gibt es unterschiedliche Umsetzungen. Die Erdwärme kann über Flächenkollektoren oder Tiefenbohrungen angezapft werden. Dabei wird ein Sole-Kreislauf installiert.

Bei Erdwärme als Wärmequelle gibt es auch Direktverdampfer Wärmepumpen. Diese können mit z. Bsp. CO2 betrieben werden und kommen also ohne Kältemittel aus. Diese Wärmepumpen arbeiten besonders effizient, da hier im Erdreich-Kreislauf keine Pumpe erforderlich ist.


Wann ist eine Wärmepumpe sinnvoll?

Wie Effizient und damit stromsparend eine Wärmepumpe sein kann, hängt dabei vorwiegend vom Temperaturunterschied der eingesetzten Wärmequelle zum Wärmeverbraucher ab, also zumeist von der:

  • Vorlauftemperatur der Heizung und der
  • Temperatur der Luft, Erde, od. des Grundwassers

Die Wärmepumpe stößt an ihre Grenzen der Sinnhaftigkeit, wenn sie fernab vernünftiger Rahmenbedingungen betrieben wird. Lassen sich Vorlauftemperaturen unter 50°C (durch z. Bsp. Fußbodenheizung, Niedertemperaturheizkörper) realisieren kommt eine Wärmepumpe in Frage. Andererseits ist der Aufstellungsort bzw. die zur Verfügung stehende Wärmequelle von Bedeutung. Eine Luft/Wasser-Wärmepumpe ist z. Bsp. in Österreich vertretbar, in der Arktis wird aufgrund der kalten Außenlufttemperatur und des hohen Temperaturunterschieds zum Vorlauf kein sinnvoller Betrieb ohne hohen Stromverbrauch möglich sein. Die Luft/Wasser Wärmepumpe ist aufgrund der geringen Anschaffungskosten beim Hausbau in Österreich besonders beliebt. Die Erde oder das Grundwasser sind aber gerade in der Heizsaison im Winter wärmere Quellen als Luft, weshalb diese einen geringen Stromverbrauch aufweisen. Um auch einen Vergleich zu anderen Heizsystemen herstellen zu können, empfehlen wir Online-Heizkostenvergleichsrechner zu nutzen.

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Bewertung der Wärmepumpen bzw. Heizsysteme?

Zur Bewertung der Effizienz bei bestimmten Bedingungen bzw. auch über die jahreszeitlichen Änderungen der Wärmequelle geben folgende  Kennzahlen Aufschluss:

  • COP – Coefficient of Performance (Leistungszahl): Die Leistungszahl gibt das Verhältnis der von der Wärmepumpe abgegebenen Wärmeleistung zur aufgenommen elektrischen Antriebsleistung für einen Betriebspunkt (Wärmequellen- und Vorlauftemperatur) an. Der COP bezieht sich dabei nur auf die Wärmepumpe, nicht aber auf das gesamte Heizungssystem.
    Z. Bsp. bedeutet ein COP = 4 für einen bestimmte Wärmequellen- und Vorlauftemperatur): bereitgestellte Heizleistung 12 kW bei elektr. Leistung 3 kW
    Der COP kann am Prüfstand vor Auslieferung gemessen werden.
  • JAZ – Jahresarbeitszahl: berücksichtigt z. Bsp. die saisonalen Schwankungen der Wärmequelle wie auch die Bedingungen des Heizungssystems. Z. Bsp. bedeutet JAZ = 4: bereitgestellte Heizwärme 12kWh, dabei 3 kWh durch Strom und 9 kWh durch Umweltwärme. Die JAZ kann vorab nur theoretisch berechnet werden. Eine Messung des JAZ kann nach Installation erfolgen.

Unser Tipp: Leistungsgarantie – JAZ und COP

Nur hohe Leistungszahlen bzw. hohe Jahresarbeitszahlen führen zu geringen Heizkosten. Daher empfehlen wir, dass die Jahresarbeitszahl durch eine Leistungsgarantie vom Installateur vorab berechnet und bestätigt wird! Diese kann auch beim Angebotsvergleich und konsequenterweise zur Heizkostenermittlung VOR der Beauftragung herangezogen werden. Benütze doch auch Online-Rechner wie „JAZcalc“ und „machvier„, um sich selbst ein Bild zu machen.

AutorIn: DI M. Knoglinger
Datum: 17.09.2020
Expertise: Bauplanung

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