Wie effizient sind sie?

Elektrowärmepumpen in Heizungsanlagen

In Privathaushalten entfällt der größte Teil des Energieverbrauchs auf die Erzeugung von Wärme zum Heizen und zur Warmwasserbereitung. Mit Elektrowärmepumpen lassen sich moderne Heizungsanlagen wirtschaftlich und umweltbewusst planen. Allerdings muss dabei einiges beachtet werden.

Bild: Bundesverband Wärmepumpe e.V.Schema_Waermepumpe

Schematische Darstellung einer Wärmepumpe mit der Wärmequelle Erdreich, erschlossen über vertikale Erdwärmesonden (Quelle: Bundesverband Wärmepumpe e.V.)

Elektrowärmepumpen
Elektrowärmepumpen wandeln im Erdreich, im Grundwasser oder in der Luft gespeicherte Sonnenenergie in Heizwärme um. Aus dieser kostenlosen Umweltwärme können mit Elektrowärmepumpen in Neubauten bis zu 75 % des Heizwärmebedarfs gewonnen werden. Im Vergleich zu konventionellen Heizungssystemen fallen die Energiekosten dadurch deutlich geringer aus und die Umwelt profitiert durch den reduzierten Primärenergiebedarf.

Welche Typen von Wärmepumpen gibt es?
Sole-Wasser-Wärmepumpen mit vertikal ins Erdreich eingelassenen Erdwärmesonden
Sie sind das meistverbreitete Wärmepumpensystem in Deutschland. Wärmepumpen dieses Typs werden in Bohrungen von etwa 200 mm Durchmesser in den Boden eingebracht und zeichnen sich durch geringen Platzbedarf aus. Sie können technisch in nahezu jedem Untergrund eingesetzt werden, sind jedoch genehmigungspflichtig. Die Entzugsleistung hängt von vielen Faktoren wie Jahresvolllaststunden, Anzahl der Sonden, Bodentyp usw. ab und beträgt im Mittel 25 und 55 W/m.

Sole-Wasser-Wärmepumpe mit waagerechten Erdwärmekollektoren
Diese nutzen als Wärmequelle das Erdreich in 1,5 bis 2 m Tiefe. Sie benötigen eine ausreichend große, unversiegelte Grundstücksfläche, die etwa doppelt so groß sein sollte wie die zu beheizende Wohnfläche. Die Entzugsleistung beträgt im Mittel 20 und 40 W/qm und hängt ebenfalls von vielen Faktoren ab wie Klimazone, Bodentyp, Rohrabstand usw.

Luft-Wasser-Wärmepumpen
Mit ihnen kann selbst bei Außentemperaturen von -15 °C noch effizient Heizwärme aus der Außenluft gewonnen werden. Sie eignen sich für bestehende Gebäude und Neubauten. Bei einer monoenergetischen Betriebsweise werden sie durch eine integrierte elektrische Zusatzheizung zur Abdeckung der Spitzenlast an den wenigen kalten Tagen unterstützt. Die Aufstellung der Geräte kann im Keller oder im Freien erfolgen, sie sind nicht genehmigungspflichtig.

Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Mit konstanten Temperaturen zwischen 7 °C und 12 °C bietet Grundwasser eine sehr gute energetische Ausbeute. Voraussetzung für eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist, dass ausreichende Wasservorkommen in geeigneter Qualität und Tiefe vorhanden sind. Durchschnittlich wird eine Wassermenge von 240 Litern pro Stunde und kW Heizleistung benötigt.

Was muss bei der Auswahl der Wärmepumpe beachtet werden?
Die Auswahl der Wärmequelle muss die Bedingungen vor Ort berücksichtigen. Ist ein Neubau geplant, beeinflussen Grundstücksfläche und -lage die Entscheidung. Bei einer Modernisierung kommen meist nur Luft-Wasser-Wärmepumpen infrage. Doch die Bedingungen vor Ort sind nicht die einzigen Randbedingungen. Auch die individuellen Nutzbedürfnisse, wie gewählte Raumtemperatur, die Lüftungsgewohnheiten und Reglereinstellungen, müssen berücksichtigt werden und ebenso die Tatsache, dass sich diese Randbedingungen im Laufe der Zeit ändern können. Ob Familienzuwachs oder Sanierungen an der Gebäudehülle – bereits bei der Planung sollte der Einfluss der verschiedenen Parameter auf die Betriebskosten berücksichtigt werden. Einfach gesagt: Die Anlage muss nicht nur zum Haus passen, sondern auch zum Nutzer. Denn sein Verhalten hat großen Einfluss auf die Jahresarbeitszahl und den Stromverbrauch für Kompressor, Soleumwälzpumpe/Ventilator, Regelung, E-Heizstab und Abtauen.

Effizienzmesser Jahresarbeitszahl
Die Effizienz einer Wärmepumpe wird in der Jahresarbeitszahl (JAZ) gemessen. Ein einfach zu handhabendes, aber genügend genaues Verfahren zur Berechnung der Jahresarbeitszahlen von Wärmepumpenanlagen beschreibt die Neuauflage der Richtlinie VDI 4650 Blatt 1. Diese Richtlinie ist für die staatliche Förderung von Wärmepumpen sehr wichtig, weil sie als Basis für die erforderliche Berechung der Jahresarbeitszahl dient.

Die VDI-Richtlinie wird in der 3. Auflage im November 2014 erscheinen und im Rahmen eines Expertenforums vorgestellt. Die VDI-Gesellschaft Energie und Umwelt lädt hierzu am 02. Dezember 2014 ins Maritim-Hotel nach Düsseldorf ein. Nähere Informationen zur Veranstaltung hält das Programm für Sie bereit. Anmeldung unter: www.vdi.de/waermepumpen2014.

Tipp zum Schluss:
Als Verkaufsargument wird häufig die nachgewiesene Energiekosteneinsparung mit einer guten Wirtschaftlichkeit gleichgesetzt. Das ist auch die Ursache für viele Missverständnisse und kontroverse Diskussionen beim Verbraucher. Bei der Betrachtung der Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu den reinen Energiekosten, werden wesentlich mehr Daten einbezogen und die Gesamtkosten berechnet. Mit den Berechnungen der Richtlinienreihe VDI 2067 lässt sich die richtige Aussage treffen, wie schnell sich die Anlage amortisiert. Je schneller, desto besser die Wirtschaftlichkeit für den Verbraucher.

Bild: VDIDr Eleni Konstantinidou_TW2Autor: Dr.-Ing. Eleni Konstantinidou
Postition im VDI: Wissenschaftliche Mitarbeiterin in der VDI-Gesellschaft Energie und Umwelt

 

 

 

 

 

 

 

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6 Gedanken zu “Elektrowärmepumpen in Heizungsanlagen

    • Hallo Herr Prof. Wiederuh,
      herzlichen Dank für den Hinweis auf unseren Tippfehler. Bei Wärmepumpen mit Erdwärmesonden wird die Entzugsleistung in der Tat in W/m angegeben, während bei Wärmepumpen mit Erdwärmekollektoren in W/qm.
      Wir würden uns freuen natürlich freuen, Sie auch auf dem Expertenforum in Düsseldorf begrüßen zu dürfen.
      Viele Grüße!

  1. Bei der schematischen Darstellung handelt es sich um eine Sohle/Wasser-WP und nicht wie in der Unterschrift angegeben um eine Luft/Wasser-WP.

    • Hallo Herr Zwang,
      vielen Dank für Ihr aufmerksames Lesen und den Hinweis. Die Bildunterschrift haben wir geändert, sie gehörte in der Tat zu einem anderen Bild.
      Viele Grüße

  2. Hallo, ein guter Artikel der auch einem Laien wie mir einen verständlichen Überblick liefert. Eine Frage zu Effizienz habe ich aber. Ist denn überhaupt eine Sole Wasser Wärmepumpe oder eine Luft Wasser Wärmepumpe dauerhaft effizient. Es sind ja schliesslich Schwankungen der Temperaturen möglich. Meines Erachtens ist die Wasser Wasser Wärmepumpe die einzige Möglichkeit konstant Energie zu sparen, da das Grundwasser ja eine relativ konstante Temperatur hat. Ist diese Annahme richtig?

  3. Es ist richtig, dass man mit den Wasser-Wasser-Wärmepumpen höhere Effizienz als mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe erreichen kann. Aber manchmal kann man aufgrund der erforderlichen Genehmigungen bei der Nutzung des Grundwassers keine Wasser-Wasser-WP nutzen. Bei den Luft-Wasser-Wärmepumpen sind keine Genehmigungen erforderlich und der Installationsaufwand ist vergleichsweise gering.

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