Errichtung einer Wärmepumpen-Heizung

Checkliste: Planung einer Wärmepumpen-Heizung

Die Wärmepumpe erschließt mit Kollektoren die in Erdreich, Grundwasser oder der Umgebungsluft gespeicherte Energie und gibt diese an den Heizkreislauf und/oder Warmwasserkreislauf ab. Wärmepumpen stellen ein eigenständiges Heizungssystem dar. Nachfolgend sind die wichtigsten Informationen für die Planung & Errichtung einer Wärmepumpen-Anlage aufgeführt:

1. Nutzungsprinzip

Wärmepumpen bieten denselben Komfort wie Öl- oder Gasheizungen. Alle Wärmepumpen sind in ihrer Funktion gleich, nur die Energiequellen unterscheiden sich. So kann über Wärmepumpen im Erdreich, Grundwasser oder der Umgebungsluft enthaltene Wärmeenergie genutzt werden.

- Wärmequelle Erdreich

Die Energiegewinnung aus dem Erdreich ist die häufigste Art der Wärmepumpennutzung. Die Nutzung der Erdwärme erfolgt über Erdwärmesonden oder oberflächennahe Erdwärmekollektoren. Die senkrecht in unterschiedliche Tiefen in den Boden eingelassenen Erdwärmesonden haben i.d.R. eine Länge zwischen 40 und 100 Meter (Bild links). Oberflächennahe Erdwärmekollektoren werden unterhalb der Frostgrenze in ca. 1,0 bis 1,4 m Tiefe verlegt (Bild rechts). Spiralförmige Energiekörbe sind eine weitere Alternative, Erdwärme zu nutzen. Sie werden in Vertikalbohrung oder in Gräben in etwa 2 bis 4 Meter Tiefe in den Boden eingebracht. Der Abstand zwischen den Körben beträgt ca. 4 Meter. Die Dimensionierung von Erdwärmesonden, -kollektoren oder Energiekörben hängt vom Wärmebedarf des Gebäudes und den Speichereigenschaften des Erdreichs ab und ist vom Fachmann zu ermitteln.

Quelle: Bundesverband WärmePumpe (BWP)

- Wärmequelle Grundwasser

Neben der im Erdreich gespeicherten Wärme kann auch das Grundwasser mit Wärmepumpen genutzt werden. Die Temperatur von Grundwasser beträgt selbst an kältesten Tagen zwischen 7 und 12 °C. Über einen Förderbrunnen wird das Grundwasser entnommen Die Wasserqualität spielt eine wichtige Rolle, um den energetischen Erfordernissen zu genügen. Zwischen Förder- und Schluckbrunnen sollte ein Abstand von etwa 10 bis 15 Metern eingehalten werden.

- Wärmequelle Luft

Eine weitere Energiequelle für Wärmepumpen ist die Umgebungsluft, die über Ventilatoren zur Wärmepumpe geleitet wird. Da mit fallender Außentemperatur die Leistung der Wärmepumpe nachlässt, unterstützt i.d.R. ein Elektro-Heizstab die Wärmepumpe an den sehr kalten Tagen des Jahres.

2. Wärmepumpen Funktionsprinzip

Die Wärmepumpe überführt Wärme eines niedrigen Temperaturniveaus (z.B. Erdwärme mit 8 °C) auf ein höheres, für Heizzwecke geeignete Temperaturstufe (z.B. Heizwasser mit 45°C). Wärmepumpen bestehen im wesentlichen aus den vier Komponenten Verdampfer, Verdichter, Kondensator und dem Drosselventil. Ein Arbeitsmittel, eine schon bei niedriger Temperatur siedende Flüssigkeit, wird einem Heizkreislauf zugeführt und dabei nacheinander in den einzelnen Komponenten verdampft, verdichtet, verflüssigt und entspannt. Mehr als 75% der benötigten Wärme kann für ein Haus aus der Umwelt gewonnen werden. Das bedeutet, dass 1 kWh elektrischer Energie mittels Wärmepumpe unter Nutzung von Umweltenergie 4 bis 4,5 kWh Heizenergie ergibt.

- Verdampfer
Im ersten Schritt der Energiegewinnung mittels Wärmepumpen wird Energie des Wärmeträgers (z.B. Erdreich) an das flüssige, in den Kollektoren zirkulierende Arbeitsmittel übertragen, das bei diesem Prozess verdampft.

- Verdichter
Das Arbeitsmittel wird zur Wärmepumpe geführt und in einem Kompressor unter Zufuhr elektrischer Energie verdichtet, erhitzt und somit auf ein höheres Energieniveau gebracht.

- Kondensator
Schließlich gelangt das heiße Arbeitsmittel in den Kondensator, der von einem Heizwasserstrom umspült wird. Dort wird die Wärme an das kältere Wasser über einen Wärmetauscher an den Heiz- und/oder Warmwasserkreislauf abgegeben. Das Arbeitsmittel wird dabei wieder verflüssigt.

- Drosselventil
Das warme, flüssige Arbeitsmittel wird über ein Ventil zurück zum Verdampfer transportiert. Dabei wird der Druck abrupt gesenkt und die Temperatur nimmt ebenfalls schlagartig ab. Im Verdampfer beginnt der Kreislauf mit dem nun wieder abgekühlten Arbeitsmittel von vorne.



Quelle: Bremer Energie-Konsens

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3. Installationsvoraussetzugen für Wärmepumpen

Bei Planung und Bau von Wärmepumpen sind in Deutschland die Bestimmungen des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG) und die wasserrechtlichen Regelungen bzw. die Wassergesetze der Länder zu beachten. Die Erschließung der Wärmequelle Erdreich und Grundwasser ist anzeigepflichtig bzw. bedarf einer Genehmigung. Weitere Informationen zu den Installationsvoraussetungen geben die einzelnen Fachinstallationsbetriebe.


4. Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen

Investitions- und Betriebskosten

Tendenziell liegen derzeit die Investitionskosten von Wärmepumpenanlagen über denen von Brennstoffheizungen. Die Kosten für eine Anlage betragen zwischen 8.500 Euro und 12.000 Euro inkl. MwSt und sind abhängig von der Auslegung der Anlage. Zusätzlich müssen für die Erschließung der Wärmequelle je nach System von 200 Euro (Luft-Wasser-System) bis 5.500 Euro (Grundwasser-Systeme) inkl. MwSt. eingerechnet werden. Durch Eigenleistung können Investitionskosten gespart werden. Den höheren Investitionskosten stehen im Falle eines Neubauvorhaben Einsparungen gegenüber, da Komponenten wie Öltanks oder Gasanschluss, Schornstein, etc. bei Wärmepumpen nicht erforderlich sind.

Zahlreiche Energieversorgungsunternehmen bieten für elektrische Wärmepumpenanlagen günstige Sondertarife über einen 2. Zähler an. Neben den Messkosten von ca. 50 Euro kostet eine kWh Strom ca. 8-10 Cent. Die Wärme für Warmwasserbereitung und Heizung durch eine Wärmepumpe kostet dann 2-2,5 Ct./kWh. Wärmepumpen können die laufenden Energiekosten für die Raumheizung und Warmwasserbereitung um ca. 50-60% reduzieren. Die höheren Investitionskosten gegenüber herkömmlichen Heizungssystemen lassen sich dadurch i.d.R. kompensieren.

Wartungskosten

Die laufenden Kosten für Wartung und Instandhaltung liegen bei einem Wärmepumpensystem unterhalb der Kosten für konventionelle Heizungssysteme. Eine Wärmepumpe ist im Gegensatz zu konventionellen Heizsystemen nahezu wartungsfrei. Alle 2-3 Jahre sollte die Anlage jedoch von einem Fachbetrieb geprüft werden. Die Wartungskosten betragen durschnittlich ca. 50 Euro pro Jahr gegenüber 150-250 Euro pro Jahr bei konventionellen Heihzungssystemen.

5. Förderung von Wärmepumpen

Die Einrichtung von Wärmepumpen wird durch Maßnahmen aus Mitteln der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) gefördert. Die KfW bietet im Rahmen verschiedener Programme zinsverbilligte Darlehen an:

- KfW-Umweltprogramm (Gewerbe, öffentliche Hand) (Link)
- KfW-ERP-Umwelt- und Energieeinsparprogramm (Gewerbe, öffentliche Hand) (Link)
- KfW-C02-Gebäudesanierungsprogramm (Wohngebäude vor 1979) (Link)
- KfW-Programm "Wohnraum Modernisieren" (Wohngebäude) (Link)
- KfW-Programm "Ökologisch Bauen" (Neubauten/ Wohngebäude) (Link)


Verschiedene Bundesländer, wie z.B. NRW ("REN-Programm") und Baden-Württemberg ("Erdwärmesonden-Programm"), fördern Wärmepumpen im Rahmen ihrer Breitenförderung.