Wärme pumpen. Geht das?

Es gibt aktuell kaum ein Thema, das für derart viel Gesprächsbedarf sorgt wie die Wärmepumpen-Technologie. Dabei kommen auch viele Fragen auf.

Die wesentlichen Fragen wollen wir uns anschauen und beantworten.

Bei der Wärmepumpentechnologie handelt es sich um eine relativ junge Heiztechnologie. Langfristig soll sie das herkömmliche Heizen von Wohnungen, Häusern und sonstigen Nutzräumen mit den fossilen Brennstoffen Heizöl und Gas ablösen. 

Eine neue Erfindung ist die Wärmepumpen-Technologie übrigens nicht, denn auch unsere Kühlschränke arbeiten schon länger nach diesem Prinzip! Im Kühlschrank wird den Lebensmitteln bekanntlich die Wärme entzogen und dann an die Umwelt abgegeben. 

Zum Beginn betrachten wir das Phänomen, was uns als gedanklicher Einstieg in dieses Thema neugierig machen sollte: selbst eine Temperatur von z. B. minus 20 Grad Celsius in der Luft enthält noch genügend Wärme, mit der sich ein ganzes Haus oder eine ganze Wohnung oder ein grösserer Nutzraum ausreichend heizen lässt.

Aber wie genau geht das?

Wir unterscheiden grundsätzlich drei Systeme (siehe Foto zum Artikel),

1. Luft-Wasser-Pumpe
2. Sole-Wasser-Pumpe
3. Wasser-Wasser-Pumpe

Und das ist übrigens auch die Reihenfolge bei den aktuellen Verkaufszahlen.

Uns interessiert hier vor allem die für den Normalverdiener finanzierbare Luft-Wasser-Pumpe.

Wie kommt nun die Wärme aus der Luft in die Wohnung oder ins Haus?

Vermutlich muss man das Nachstehende zweimal lesen um es zu verstehen. Mir ging es so. Aber danach geht einem «ein Licht auf» und man erinnert sich noch an seinen Physikunterricht in der Volksschule in der 7./8. Klasse und die Wärmelehre. Der Punkt, dass Kälte noch Wärme enthält muss gedanklich überwunden werden.

Das Funktionsprinzip der drei Systeme ist ähnlich: die Wärmepumpe nimmt über ein Kältemittel die Wärme einer kälteren Quelle auf und bringt sie in einem geschlossenen Kreislaufbetrieb auf eine höhere Temperatur, um ein Haus zu beheizen oder das Warmwasser zu erzeugen.

So sieht das dann bei der inzwischen allseits verbreiteten Luft-Wasser-Pumpe aus: das Gerät zieht sich die benötigte Wärme für das Kältemittel über einen Ventilator ausserhalb des Hauses aus der Aussenluft. 

In einem Verdampfer wird das Kältemittel in Dampf umgewandelt. Danach wird der Dampf in einem elektrisch betriebenen Kompressor verdichtet. Der Druck dort lässt die Temperatur des Dampfes kräftig ansteigen.

Die nächste Station ist der Verflüssiger, bei dem die Wärme auf das Wasser des Heizsystems übertragen wird. Das Kältemittel wird flüssig, kühlt sich unter die Temperatur der Außenluft ab – und der ganze Kreislauf beginnt aufs Neue.

Wichtig ist zu wissen: die Außenluft selbst gelangt nicht in den Wärmekreislauf, andernfalls würde etwas schieflaufen. Sie gelangt vielmehr über ein Gitter am Ventilator auf die Rohrschlange des Kreislaufsystems. Die Wärme der Luft fliesst vielmehr über die Rohrwandung ins Kältemittel. Es ist somit ein kontinuierlicher Prozess der Zuführung der warmen Außenluft.

Alles, was wärmer ist als der absolute Nullpunkt bei minus 273,15 Grad Celsius, erzeugt Wärme. Daher können Wärmepumpen auch bei einer in Mitteleuropa nicht selten vorkommenden Kälte von minus 20 Grad noch Wärme produzieren.

Wir müssen dabei messerscharf unterscheiden zwischen der Wärme und der Temperatur: 

• Die Temperatur beschreibt die Bewegung der Moleküle. Je wärmer etwas ist, desto schneller bewegen sich diese Moleküle. Das sieht man natürlich nicht. Man spürt es nur, zum Beispiel am Körper.

• Wärme ist ein anderes Wort für Energie. Je mehr Wärme in einen Raum gegeben wird, desto mehr kann man heizen. Weil ein Heizkörper mit Aussentemperatur natürlich keine Wärme abgibt, muss man das Heizungswasser mit der Wärmepumpe auf höhere Temperatur bringen.

Verursacht der Ventilator der Wärmepumpe eigentlich Lärm?

Wenn das Gerät heizt, läuft auch der Ventilator. Und dieser verursacht Geräusche, wenn auch geringfügig. Läuft eine Wärmepumpe im Teillastbetrieb, dann hören man vom Ventilator schon nichts mehr, wenn man ca. zwei Meter entfernt steht. 

Bei Volllastbetrieb ist der Geräuschpegel allerdings etwas höher. Zwei Meter Abstand reichen dann nicht mehr. Aber bei einer nicht so engen Bebauung sollte sich daran niemand stören. Diese Dinge werden im Baurecht und schrittweise durch die Rechtsprechung dazu geregelt. Es lohnt sich somit immer auch Urteile dazu zu lesen, nicht nur für den Wärmeberater.

Was ist, wenn der Ventilator mal ausfällt? Kühlt dann das Haus oder die Wohnung sofort ab?

Nein. Betreiber von Wärmepumpen haben ohnehin Sperrzeiten, dafür bekommen sie für den Betrieb einen billigeren Strom, müssen sich aber einen zweiten Zähler anschaffen. 

Das heisst, ihnen wird zweimal am Tag für etwa anderthalb Stunden der Strom für das Pumpensystem abgeschaltet – mittags und abends, zu den Spitzenzeiten. 

Grossverbraucher wie Wärmepumpenbetreiber werden zu dieser Zeit vom Netz genommen, damit dieses nicht überlastet wird. Wichtig ist: der eigentliche Haushaltsstrom ist davon nicht betroffen!

Wer einen gut gedämmten Neubau hat, der muss trotzdem nicht frieren, denn in den neunzig Minuten Abschaltung kühlt das Gebäude nicht aus. In älteren Gebäuden lohnen sich sogenannte Pufferspeicher, in denen die bereits erzeugte Wärme für die Heizung gespeichert wird.

Welche Wärme schafft eine Wärmepumpe?

Die alten Modelle kommen auf 50 Grad Celsius. Die effizientesten sind heute zum Beispiel mit dem Kältemittel Propan im Einsatz und schaffen noch 60 Grad Celsius mit relativ hoher Effizienz.

Wo ist der Einsatz von Wärmepumpen optimal?

Bei Flächenheizungen, wie den Fussbodenheizungen. Auch deshalb, weil man sie im Sommer auch zur Kühlung einsetzen kann! Denn dann wird der gesamte Prozess nämlich umgekehrt. 

Das geht so: die Wärme aus dem Fussboden wird nach Draussen abgegeben. Damit lässt sich die Raumtemperatur um ca. 3 Grad senken und das merkt der Mensch schon.

Lohnt sich eine Wärmepumpe auch für ein Haus mit klassischen Heizkörpern?

Das ist in der Regel kein Problem, mit einer Einschränkung, denn alte Heizkörpersysteme haben eine Maximaltemperatur von 70 Grad. Doch um diese mit der Wärmepumpe zu erzeugen, würde man dafür sehr viel Strom benötigen. Mit ein paar technischen Kniffen kann man die Temperatur senken, ohne, dass der Raum auskühlt. Einer der Kniffe: Austausch einzelner Heizkörper zugunsten von größeren und leistungsfähigen Modellen.

Wie ist das Verhältnis von Stromverbrauch und Wärmegewinnung bei einer Wärmepumpe?

Hervorragend! Mit einer Kilowattstunde Strom kann der Nutzer 2 bis 5 Kilowatt Wärme erzeugen. Wenn man z.B. seine Anlage auf 58 Grad Temperatur einstellt und im Schnitt eine Kilowattstunde Strom einkauft, bekommt man dafür 3,69 Kilowattstunden Wärme geliefert.

Was sind die besten Kältemittel für die Wärmepumpe?

Propan ist aktuell effizient und klimaschonend. Es ist übrigens auch in den Wäschetrocknern enthalten. Und es gibt klare Vorgabe von der EU, wonach für die Umwelt problematische Kältemittel reduziert werden sollen.

Bis zuletzt wurde häufig das Mittel R410A verwendet. Gelingt es im Falle einer Havarie in die Atmosphäre, entspräche die verwendete Kältemittelmenge in einer Wärmepumpe im Einfamilienhaus ungefähr 10 Tonnen CO2. Das ist wie ein bis zwei Jahre mit Öl und Gas heizen. Bei Propan liegt man im Vergleich bei ca. 10 Kilogramm. Der Zwischenschritt zu klimaschonenden Kältemitteln ist aktuell das Mittel R32.

Wie viel Fläche beansprucht eine Wärmepumpe im Haus?

Das ist abhängig von der Leistung und der Bauform. Bei Bestandsgebäuden mit 10kw Heizleistung ist das Aussengerät mit dem Ventilator ungefähr 1,50 Meter hoch, 1 Meter lang und 40 Zentimeter tief. Zudem braucht man um das Gerät herum etwas Bewegungsfläche. Pufferspeicher und der Innenteil der Pumpe beanspruchen beide jeweils nicht mehr als einen Quadratmeter.

Wie teuer ist eine Wärmepumpe?

Das ist logischerweise vom Gerät abhängig, zudem schwanken derzeit die Preise dafür enorm. Ein mittlerer fünfstelliger Betrag sollte derzeit aber immer einkalkuliert werden. Also eine erhebliche Investition, die sich auf lange Sicht aber rechnet.

Für die Fachleut

e & Verkäufer im Bereich Heizung-Sanitär-Elektro-Isolation ist die Wärmepumpe ein Riesengeschäft, ähnlich wie die Velo-Branche durch die E-Bikes nachhaltig belebt worden ist. 

Fazit: Es zeigt sich immer wieder, dass Forschung & Entwicklung und neue marktreife Technologien die Menschheit neben dem bewussten Verzicht auf Übermass am ehesten voranbringen. Hätte z.B. in Deutschland die Regierung Merkel in ihren überlangen 16 Jahren Regierungszeit auf diesen Erkenntnisgewinn statt auf langfristig erhofftes billiges Russen-Gas gesetzt, wären die Wärmepumpen viel früher auf den (bezahlbaren) Massenmarkt gekommen und die komplette deutsche Solar-Industrie wäre vor 15 Jahren nicht nach China abgewandert. Und es ist ja auch nicht gerade sinnvoll, dass z.B. Deutschland seine letzten 3 Kernkraftwerke abgeschaltet hat und Frankreich noch einige Kernkraftwerke hinzubaut, wenn der (bezahlbare) Strompreis für die Wärmepumpe für die breite Masse der Bevölkerung aktuell überhaupt nicht richtig gesichert ist.