Heizen mit Wärmepumpe – so funktioniert's

Heizen mit Wärmepumpe – so funktioniert's

Umweltwärme ist jederzeit verfügbar und kann perfekt zum Heizen eingesetzt werden: Mithilfe der Wärmepumpe! Damit ersetzt sie die alte Ölheizung. Wir erklären, wie die Technik funktioniert.

Das große Ziel von Bürgern und Politik: Die CO2-Emissionen senken. Dafür sollen mehr erneuerbare Energien eingesetzt werden. Auch für die Wärmeversorgung – denn der Energieverbrauch von öffentlichen und privaten Gebäuden macht 20% des gesamten CO2-Ausstoßes in Deutschland aus. Das ist eine ganze Menge.
Und das heißt auch: Um die Klimaziele einzuhalten und die Energiewende zu meistern, sind umweltfreundliche Technologien gefragt.

CO2-Emissionen im Vergleich: Ölheizung versus Wärmepumpe

Während die gute alte Ölheizung rund 380g CO2/kWh abgibt, sind es bei der Wärmepumpe nur 166g (Einsatz von Strommix BRD 2018) bzw. 0g (Einsatz von Ökostrom).
Doch wie funktioniert die Wärmepumpe überhaupt?

Aufbau einer Wärmepumpe

Ob in der Luft, im Erdreich oder im Grundwasser – Umweltwärme ist jederzeit und kostenlos verfügbar. Die Wärmepumpe macht sich diese Wärmequelle zunutze. Sie entzieht der Außenwelt Wärme und gibt sie als Heizenergie an das Haus ab. Die Wärmepumpe besteht aus zwei Teilen: Der Wärmequellenanlage und der Pumpe an sich.

Die Wärmequellenanlage

In der Wärmequellenanlage zirkuliert eine Flüssigkeit: Ein Energieträgermedium, das die Umweltwärme aufnimmt und diese zur Wärmepumpe transportiert. Die Umweltwärme kann die Pumpe aus der Luft, aus dem Grundwasser oder aus dem Erdboden ziehen:

  • Luft-Wasser-Wärmepumpen nutzen die Umgebungsluft als Wärmequelle. Dies bedeutet, dass im Sommer deutliche höhere Temperaturen zur Verfügung stehen als im Winter.
  • Wasser-Wasser-Wärmepumpen holen sich die Umweltwärme aus dem Grundwasser, welches das ganze Jahr über konstante Temperaturen von zehn Grad Celsius liefert. Mit Hilfe sogenannter Saug- und Schluckbrunnen wird das Grundwasser in die Wärmequellanlage gezogen und anschließend wieder in den natürlichen Kreislauf zurückgegeben.
  • Sole-Wasser-Wärmepumpen absorbieren die Umweltwärme aus dem Erdreich: Mithilfe von Erdwärmesonden, also Rohre, die man mit Hilfe einer Tiefbohrung senkrecht bis zu 100 Meter tief in die Erde einlässt.

Grundsätzlich gilt: Je höher das zur Verfügung stehende Temperaturniveau der Wärmequelle, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Daher sind Sole-Wasser-Wärmepumpen in der Regel deutlich effizienter als Luft-Wasser-Wärmepumpen, da das Erdreich im Winter deutlich höhere Temperaturen aufweist als die Außenluft.

Die Wärmepumpe

Das zweite Element des Heizsystems ist die eigentliche Wärmepumpe. Sie macht die gewonnene Umweltwärme nutzbar. Die Wärmepumpe funktioniert wie ein Schnellkochtopf: Im Topf wird Wasser zum Kochen gebracht und verdampft. Doch der Deckel des Topfes verhindert, dass der Wasserdampf entweichen kann. So müssen sich immer mehr Wasserdampfteilchen den begrenzten Raum teilen. Der Druck steigt und mit ihm die Temperatur des Wasserdampfs. Anstelle von Wasser erhitzt die Wärmepumpe ein spezielles Kältemittel.
Während der Siedepunkt von Wasser bei 100 Grad Celsius liegt, verdampft das Kältemittel schon bei den geringen Umwelttemperaturen. Je nach Art der Wärmequelle wird daher ein passendes Kältemittel eingesetzt. Durch einen Kompressor wird die Temperatur des Kältemitteldampfes schließlich so sehr erhöht, dass die Wärme zum Heizen genutzt werden kann. Die Verteilung der Wärme erfolgt dann mittels Heizkörpern oder Fußbodenheizung.

Die Wärmepumpe im Eigenheim

Im Haus deckt die Wärmepumpe den kompletten Wärmebedarf ab und kann im Sommer auch als Klimaanlage dienen. Am besten eignet sich die Wärmepumpe aber zum Betrieb einer Fußbodenheizung:  Diese kommt mit niedrigeren Vorlauftemperaturen aus und gibt ihre Wärme über eine größere Fläche ab. 2017 wurden schon 37 Prozent aller Neubauten in diesem Jahr mit Wärmepumpen beheizt.

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