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Die Wärmepumpen-Systeme
Die verschiedenen Wärmepumpen-Typen unterscheiden sich in Effizienz, Energiequelle und Preis. Was es zu beachten gilt.
Wärme aus der Umwelt
Zur Wärmeaufnahme und Wärmeabgabe dienen entweder Luft oder Wasser. Daraus ergeben sich unterschiedliche Typen von Wärmepumpen, beispielsweise eine Luft-Luft-Wärmepumpe. Der erste Teil des Namens steht dabei jeweils für die Wärmeaufnahme, der zweite für die Wärmeabgabe. Wärmepumpen sind sehr sparsam, weil sie bereits vorhandene Wärme nutzen. Entscheidend für die Effizienz einer Wärmepumpe ist jedoch nicht die tatsächliche Temperatur der Wärmequelle, sondern nur der Temperaturunterschied zwischen Aufnahmemedium (Luft, Wasser, Frostschutzmittel) und der Wärmequelle. Je grösser dieser ist, desto effizienter arbeitet eine Wärmepumpe. Auch wenn die “Wärmequelle” minus 10 °C aufweist, kann Wärme gewonnen werden.
Wärmepumpen benötigen daher keinen Brennstoff und lassen sich komplett mit erneuerbarer Energie betreiben – sauber und umweltfreundlich. Das Haus benötigt weder Kamin, Gasleitung noch Öltank.
Das Funktionsprinzip
Das Funktionsprinzip einer Wärmepumpe ist das Gleiche wie das bei einem Kühlschrank – nur umgekehrt. Die Wärme, die dem Innern eines Kühlschranks entzogen wird, wird im Falle einer Wärmepumpe dem Haus zugeführt. Selbstverständlich funktioniert der Prozess auch in die andere Richtung: Mit der Wärmepumpe kann ein Haus auch gekühlt werden.
Der untenstehende Kreislauf erklärt das Grundprinzip einer Wärmepumpe.
- Verdampfen durch Wärmeaufnahme: Die Wärme aus Luft, Wasser oder Boden erwärmt über einen Wärmetauscher den Wärmeträger. Der Wärmeträger ist eine Flüssigkeit, die bereits bei geringen Temperaturen verdampft.
- Wärmekonzentration durch Verdichten: Die Wärmedichte des verdampften Wärmeträgers wird erhöht, indem er mittels eines Kompressors „zusammengedrückt“ wird. Dadurch steigt die Temperatur. Bildlich gesprochen ist es in etwa, wie wenn man Kies auf einen Haufen schaufelt: Auf weniger Raum befindet sich nun mehr Kies – im Fall der Wärmepumpe mehr Wärme.
- Kondensation durch Wärmeabgabe: Der Wärmeträger gibt seine Wärme an einen Wärmenutzer ab, z.B. einen Heizkreislauf oder einen Wärmespeicher. Dadurch kondensiert der Wärmeträger und verflüssigt sich wieder.
- Ausdehnen durch Druckverminderung: Der nun abgekühlte und wieder flüssige Wärmeträger steht noch unter Druck. Dieser Druck wird mittels eines Ventils vermindert. Dadurch kühlt sich der Wärmeträger weiter ab. Der Kreislauf kann von Neuem beginnen.
Wie ein Kühlschrank, aber umgekehrt: Das Funktionsprinzip von Wärmepumpen.
Die Systeme
Jedes System weist unterschiedliche Stärken auf. Hier eine erste Übersicht:
|Bezeichnung||Wärmeaufnahme||Wärmeabgabe||Effizienz||Kosten||Weiteres|
|Luft-Luft-Wärmepumpe||Abluft||Zuluft||Hoch||Mittel|
|Luft-Wasser-Wärmepumpe||Aussenluft||Heizkreislauf||Hoch||Mittel|
|Sole-Wasser-Wärmepumpe||Erde||Heizkreislauf||Sehr hoch||Eher hoch||Kann Bewilligung für Erdsondenbohrung erfordern|
|Wasser-Wasser-Wärmepumpe||Grundwasser||Heizkreislauf||Sehr hoch||Eher hoch||Erfordert Bewilligung|
Luft-Luft-Wärmepumpe
Ein Wärmetauscher, der die Wärme der Abluft entzieht und an die Zuluft abgibt. Entsprechend ist ein Belüftungssystem für das Haus notwendig. Das Verfahren ist effizient, die übertragbare Energie ist aber beschränkt. Die ideale Anwendung für diesen Typ sind Minergie-P Häuser.
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Luft-Wasser-Wärmepumpen stellen einen idealen Ersatz für bestehende Heizungssysteme dar. Sie erfordern keine umfangreichen Umbauten und können rasch in Betrieb genommen werden. Dieser Typ Wärmepumpe nutzt die Wärme der Aussenluft. Entsprechend kann die Aussentemperatur eine Rolle spielen (Betrieb bis -20 °C möglich).
Sole-Wasser-Wärmepumpe
Dieser Typ nimmt die Wärme aus der Erde auf. Dafür benötigt er entweder eine Erdwärmesonde (in 100 – 300 m Tiefe verlegt) oder oberflächennahe Flächenkollektoren. Aufgrund dieser erforderlichen Baumassahmen sind Sole-Wasser-Wärmepumpen vor allem bei Neubauten interessant. Die grosse Stärke des Systems liegt darin, dass die Umgebungstemperaturen für den Betrieb unerheblich sind.
Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe greift zur Wärmeaufnahme auf ein bestehendes Wasservorkommen zu. In der Regel ist dies das Grundwasser (Bohrungsbewilligung erforderlich). Dank über den gesamten Jahresverlauf stabilen Temperaturen des Grundwassers, ist es eine ideale Wärmequelle. Neuere Wasser-Wasser-Wärmepumpen können auch auf Abwasser oder Oberflächenwasser als Wärmequelle zurückgreifen.
So kann eine Luft-Wasser-Wärmepumpe aussehen.
Die Voraussetzungen
Eine Wärmepumpe kann grundsätzlich in jedem Haus betrieben werden. Bei Neubauten lohnen sich insbesondere Wasser-Wasser-Wärmepumpen oder Sole-Wasser-Wärmepumpen, da ohnehin Tiefbauarbeiten erledigt werden müssen. Die notwendigen Vorbereitungen für die Wärmepumpen lassen sich mit geringem Mehraufwand realisieren.
Für den nachträglichen Einbau sind vor allem die Wärmepumpen, die auf Luft als Wärmequelle setzen (Luft-Luft-Wärmepumpen und Luft-Wasser-Wärmepumpen) sehr geeignet. Wie gut sich eine Wärmepumpe rechnet, hängt im Wesentlichen von den benötigten Temperaturen und den Gegebenheiten des Hauses ab. Idealerweise verfügt das Haus über eine Bodenheizung oder anderweitig grossflächige Konvektoren (Heizkörper). Dies deshalb, weil Wärmepumpen nicht mit sehr hohen Temperaturen arbeiten.
Ob eine Wärmepumpe in einem Haus die erforderliche Heizleistung umsetzen kann, lässt sich mit einem einfachen Verfahren überprüfen: Die konventionelle Heizung wird an einem kalten Wintertag auf 50 °C reguliert, anschliessend werden die Heizkörper eingeschaltet. Dies simuliert in etwa die Situation mit einer Wärmepumpe. Erwärmt sich die Wohnung auf angenehme Temperaturen, steht einem sofortigen Einbau einer Wärmepumpe nichts mehr im Wege. Kann die Heizleistung nicht umgesetzt werden, kann mit einer Erweiterung der Heizkörperfläche – z.B. mehr oder grössere Konvektoren – Abhilfe geschaffen werden. Diese Mehrinvestition rechnet sich aus finanzieller Sicht in der Regel schon nach einigen Jahren. Aus Sicht des Wohlbefindens rechnet sich die Investition sofort: Angenehmere und bessere Verteilung der Wärme und weniger trockene Luft.
Die Features von Wärmepumpen auf einen Blick
Sowohl aus finanzieller wie auch ökologischer Sicht machen Wärmepumpen viel Sinn. Heizkosten und Umweltbelastung werden drastisch reduziert. Die etwas höhere Anfangsinvestition gegenüber einer Gas- oder Ölheizung rechnet sich bereits nach wenigen Jahren. Wichtig dabei ist, den Strom aus gesicherter ökologischer Herkunft zu beziehen, am besten vom eigenen Dach. Wie das geht, erfahren Sie hier.
- Bestes Preis-Leistungs-Verhältnis über die Gesamtlebensdauer
- Senkung der Energiekosten
- Minderung der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen
- Erhöhung von Versorgungssicherheit und Preissicherheit
- Energie vollständig erneuerbar (mit Solaranlage)
- Kein CO2 Ausstoss
- Keine geruchliche / anderweitige Belastung der Luftqualität
- Geringer Platzbedarf
Förderprogramme für Wärmepumpen
„Das Gebäudeprogramm“ des Bundes fördert die kantonalen Programme und setzt diesen Rahmenbedingungen. Jeder Kanton gestaltet sein Förderprogramm jedoch individuell. Auch auf Gemeindeebene gibt es teilweise Förderprogramme. Entsprechend ergeben sich für Kanton und Gemeinden teils grosse Unterschiede. Die Kantone haben sich jedoch 2015 auf eine Mindestförderung geeinigt.
Im Falle eines Heizungsersatzes (Öl/Gas) setzt sich diese aus einem Grundbeitrag von 1600 Fr. und zusätzlich 60 Fr./kW zusammen. Eine Wärmepumpe mit 9 kW Heizleistung wird damit mit CHF 2140 gefördert. Viele Kantone gehen jedoch deutlich über diese Mindestförderung hinaus, z.B. der Kanton Bern, der mit 10’000 Fr. fördert (max. 35% der tatsächlichen Kosten).
Fazit
Wärmepumpen machen beinahe in jedem Haus Sinn – insbesondere in Verbindung mit einer PV-Anlage. Diese Verbindung ist wichtig: Wird der Strom nicht erneuerbar hergestellt, sondern stammt aus einem Kohle- oder Atomkraftwerk, vermindern sich die Vorteile einer Wärmepumpe drastisch. Solaranlagen hingegen produzieren Strom ausschliesslich nachhaltig. Mehr zur Nachhaltigkeit von Solaranlagen finden Sie hier.
In Kombination mit einer Solaranlage wird eine Wärmepumpe gar deutlich wirtschaftlicher. Das liegt daran, dass die Energiegewinnung mittels Solaranlagen sehr kosteneffizient ist. Mehr zur Wirtschaftlichkeit von Solaranlagen erfahren Sie hier.
Jetzt ist es wichtig, sich einen klareren Überblick über die eigene Situation zu verschaffen. Das gelingt ganz einfach mit dem kostenlosen SolarReport. Sie erhalten ihn dank dem Solarrechner, bei welchem Ihre individuelle Situation – und auch eine Wärmepumpe – berücksichtig werden. Der SolarReport eignet sich hervorragend als Entscheidungsgrundlage für Ihr weiteres Vorgehen. Mehr dazu hier.