Wärmepumpen zur Beheizung nutzen die Umgebungswärme und elektrischen Strom zur Wärmeerzeugung.

In der Wärmepumpe zirkuliert ein Kältemittel, das einer Wärmequelle (z.B. Erdreich, Luft oder Grundwasser) Wärme entzieht und dabei verdampft. Das dampfförmige Kältemittel wird in einem elektrisch betriebenen Kompressor verdichtet. Dadurch erhöht sich die Temperatur so weit, dass die der Wärmequelle entzogene Energie im Verflüssiger an das Heizsystem abgegeben werden kann. Durch die Wärmeabgabe wird das Kältemittel wieder flüssig und der Kreislauf beginnt von vorne.

Meist werden mit Wärmepumpen Endtemperaturen von max. 50° C erreicht. Der Einsatz einer Niedertemperaturheizung (Fußboden- und Wandheizung) für die Raumheizung ist daher bei Verwendung einer Wärmepumpe empfehlenswert, das Temperaturniveau (Vorlauf der Heizung) sollte nicht mehr als 35° C betragen.

Voraussetzung für den sinnvollen Einsatz von Wärmepumpen ist eine sehr gute Wärmedämmung des Gebäudes (Niedrigenergiehaus).

Arten von Wärmepumpen

Je nach eingesetzter Wärmequelle unterscheidet man Luft-, Wasser- und Erdreich-Wärmepumpen.

Je nach Betriebsweise spricht man von monovalentem Betrieb (die Wärmepumpe übernimmt alleine die Wärmeversorgung) und bivalentem Betrieb (zusätzlich zur Wärmepumpe wird noch ein anderes Heizungssystem eingesetzt). Beim bivalentem Betrieb deckt z.B. die Wärmepumpe bis zu einer bestimmten Außentemperatur den Wärmebedarf alleine ab, unterhalb dieser Temperatur übernimmt der Heizkessel allein oder zusätzlich die Beheizung.

Erdreich-Wärmepumpen

Je nach der Art, wie Wärme aus dem Erdreich geholt wird, unterscheidet man Sole-Wärmepumpen (der Wärmeentzug findet über das Trägermittel Sole statt) und Systeme mit Direktverdampfung des Kältemittels.

Dabei werden Rohrschlangen (Flächenkollektor) im Erdreich in frostfreier Tiefe verlegt. Der erforderliche Platzbedarf beträgt das rund 1,5 bis 2-fache der beheizten Wohnfläche (abhängig vom Dämmstandard des Gebäudes).

Eine weitere Möglichkeit ist das Niederbringen eines Bohrloches, in dem dann das Kältemittel (bzw. Sole) zirkuliert. Die Bohrtiefe sollte mindestens 1 m je m2 beheizter Wohnfläche betragen.

Grundwasser-Wärmepumpen

Die Temperatur des Grundwassers in Tiefen von 10 m und mehr schwankt im Verlauf eines Jahres nur geringfügig und beträgt im Mittel etwa 10°C. Bevor mit dem Bau begonnen wird, ist es sinnvoll, eine Probebohrung durchzuführen. Vor der Installation sollten folgende Punkte beachtet werden:

• Das Grundwasser muss in ausreichender Menge zur Verfügung stehen, der Grundwasserspiegel sollte nicht tiefer als 15 m liegen. Der Wasserbedarf beträgt ca. 160 Liter/Stunde je kW Heizleistung (Spreizung 4 K).
• Um den Edelstahl-Wärmetauscher vor Korrosion zu schützen, dürfen gewisse Grenzwerte (Wasseranalyse) nicht überschritten werden.
• Die minimale Temperatur des Grundwassers darf 8 °C nicht unterschreiten und nicht auf unter 4°C abgekühlt werden.
• Der Entnahme- und der Schluckbrunnen sollten so weit wie möglich, mindestens jedoch 15 m entfernt, angeordnet werden.

Zu beachten ist auch, dass ein wasserrechtliches Genehmigungsverfahren erforderlich ist.

Leistungs- und Arbeitszahl

Um die Effizienz der Wärmepumpe zu bestimmen, verwendet man die Leistungs- und Arbeitszahl.

Die Leistungszahl gibt das Verhältnis von abgegebener Wärmeleistung zu der dafür erforderlichen elektrischen Leistung an.

Die Arbeitszahl bezeichnet hingegen das Verhältnis von abgegebener Wärmemenge zu eingesetzter Energiemenge.

Während die Leistungszahl eine Momentaufnahme (Leistung) darstellt, gibt die Jahresarbeitszahl eine genauere Aussage über die Effizienz der Wärmepumpe.

Achten Sie darauf, dass eine Mindest-Jahresarbeitszahl erreicht wird. Diese ist nach der Richtlinie VDI 4650 z. B. vom Installateur zu ermitteln. Sie sollte mindestens 4 bei Erdwärme- oder Wasser-Wärmepumpen betragen. Die Jahresarbeitszahl können Sie mit dem Wärmemengenzähler und dem Stromzähler für die Wärmepumpe und deren Hilfsantriebe einfach feststellen.

Im Rahmen der Förderung sind Mindest-Jahresarbeitszahlen einzuhalten und ein Wärmemengenzähler vorzusehen.

Andere Einsatzbereiche

Zur Warmwasserbereitung können außerhalb der Heizperiode Luft-Wärmepumpen verwendet werden. Zu beachten ist allerdings, dass der Wirkungsgrad mit sinkender Außenlufttemperatur geringer wird. Wärmepumpen werden häufig auch zur Wärmerückgewinnung bzw. in Klimageräten eingesetzt.