Wärmepumpen

Eine Wärmepumpe entzieht die in der Umwelt vorkommende, natürliche Wärme und gibt sie als Heizenergie an das Haus ab. Als Wärmequellen dienen Luft, Grundwasser oder Erdreich sowie sogenannte Eisspeicher oder Abwasser. Die Wärmepumpe arbeitet nach dem umgekehrten Prinzip eines Kühlschranks, der seinem Innenraum die Wärme entzieht und nach außen abgibt. Wärmepumpen benötigen für den Betrieb Strom, sind aber höchst effektiv: Mit dem Einsatz von einer Kilowattstunde Strom für ihren Antrieb können (unter günstigen) Voraussetzungen rund 4 Kilowattstunden Heizwärme erzeugt werden. Dazu sollte die Wärmeabgabe auf einem möglichst niedrigen Temperaturniveau erfolgen. Daher eignet sich am besten eine Fußboden- oder Wandflächenheizung in Kombination mit einer Wärmepumpe.

Wärmequellen

Die Quellen, denen eine Wärmepumpe die Wärme entzieht, haben unterschiedliche Eigenschaften: Erdreich und Grundwasser verfügen quasi ganzjährig über ein geeignetes Temperaturniveau. Die Außenluft ist im Vergleich eine schlechtere Wärmequelle, da ihr Niveau, gerade im Winter, wenn die Heizung besonders gebraucht wird, zu stark absinkt und die Wärmepumpe dann mehr Antriebsenergie benötigt.

Wärmequelle Erde

Die im Erdreich gespeicherte Energie lässt sich mit einer oder mehreren senkrechten Erdwärmesonden oder mit einem waagrechten Erdwärmekollektor nutzen. Dazu werden entweder in ein bis zwei Metern Tiefe Rohrleitungen unterhalb der Frostgrenze verlegt (waagrechter Erdwärmekollektor) oder aber eine oder mehrere Bohrungen in bis zu 100 Metern Tiefe (senkrechte Erdwärmesonden) vorgenommen, durch die eine frostfeste Wärmetauscherflüssigkeit (Sole) gepumpt wird. Erdsonden-Wärmepumpen erreichen bei fachgerechter Planung und Ausführung ohne weiteres eine Jahresarbeitszahl von über 4.
In Stuttgart liegen außerhalb von Heilquellenschutzgebieten in vielen Bereichen ungünstige hydrogeologische Verhältnisse vor. Sie erfordern eine gute Abdichtung der unterirdischen Wärmeträgerrohre zum anstehenden Gestein und bedingen dadurch relativ großen Bohrdurchmesser. Eine frühzeitige fachgutachterliche Beteiligung ist ratsam, denn für Erdwärmesondenanlagen in bis zu 100 Metern Tiefe ist beim Amt für Umweltschutz in Stuttgart eine wasserrechtliche Erlaubnis einzuholen.

Wärmequelle Luft

Umgebungsluft ist überall vorhanden und kann problemlos genutzt werden. Leider sind die Bedingungen gerade im Winter ungünstig, so dass der Wirkungsgrad der Wärmepumpe abnimmt. Im Sommer und der Übergangszeit ist er hingegen hoch, weil dann optimale Temperaturbedingungen vorliegen. Zu beachten ist die Geräuschentwicklung, da im Vergleich zu Wasser große Luftmengen umgewälzt werden müssen. Eine interessante Variante dazu sind Abluft-Wärmepumpen: In einem Kompaktgerät lassen sich Heizung, Warmwasserbereitung, kontrollierte Wohnraumlüftung und ein Solarspeicher auf kleinem Raum kombinieren.

Wärmequelle Wasser

Das Grundwasser hat, ähnlich wie das Erdreich, das ganze Jahr hindurch nahezu konstante Temperaturbedingungen. Selbst an frostigen Wintertagen weist es Temperaturen von 7 bis 12 Grad auf. Aber auch Oberflächenwasser aus Seen, Flüssen, Bächen sowie Abwasser können als Energiequelle genutzt werden.

Wärmequelle Eisspeicher

Bei der Nutzung eines Eisspeichers wird die Wärme des Wassers sowie die beim Gefrierprozess freiwerdende, latente Wärme genutzt: Ein Eisspeicher ist eine im Boden vergrabene und mit Wasser gefüllte Zisterne. In der Zisterne sind Leitungen verlegt, durch die eine frostsichere Flüssigkeit fließt, die dem Wasser die Wärme entzieht, bis es gefriert. Selbst in gefrorenem Zustand könnte die Wärmepumpe dem Eis noch Wärme entziehen; dies wäre aber nicht so effizient. Damit der Prozess von vorne beginnen kann, muss das Eis geschmolzen werden. Die Wärme hierzu erhält der Eisspeicher aus dem Erdboden oder einer kombinierten Solaranlage auf dem Dach.

Versicherung

Bei Erdwärmeanlagen in Baden-Württemberg ist eine verschuldensunabhängige Versicherung Pflicht. Mit ihr sind Sie gegen unvorhersehbare Schäden durch Bohrungen, wie zum Beispiel Erdhebung, -senkung oder –rutsch abgesichert. Auch Schäden in der Nachbarschaft sowie Folgeschäden, die zum Beispiel durch die Beseitigung entstehen sind abgedeckt.

Jahresarbeitszahl

Die Jahresarbeitszahl bildet das Verhältnis zwischen eingesetzter und bereitgestellter Energie ab. Die Jahresarbeitszahl (Abkürzung JAZ) bedeutet, dass die Wärmepumpe aus einem Teil Antriebsenergie (zum Beispiel Strom) und drei Teilen Umweltenergie (aus Wasser oder Erdreich; dieser Wert wird bei der Wärmequelle Luft selten erreicht) vier Teile Heizenergie bereitgestellt. Je höher die Jahresarbeitszahl, desto höher ist der Anteil der Umweltenergie.
Hinweis:  Laut der Deutschen Energieagentur (dena) in Berlin und des Rheinisch-Westfälischen Elektrizitätswerkes (RWE) in Essen muss die Jahresarbeitszahl bei Elektro-Wärmepumpen größer als JAZ = 3,0 sein, um sie als „energieeffizient“ und größer als JAZ = 3,5 sein, um sie als „nennenswert energieeffizient“ bezeichnen zu können.

Kraft-Wärme-Kopplung

Prinzipiell setzt sich der Gesamtenergiebedarf aus dem Wärmebedarf für Heizen und Warmwassererzeugung, dem Strombedarf und den mit der Energiebereitstellung verbundenen Energieverlusten zusammen. Diese sind bei der Stromerzeugung in Kraftwerken besonders groß. Daher ist es am effizientesten und umweltschonendsten, den Strom dort herzustellen, wo er auch benötigt wird. Zudem kann die bei der dezentralen Stromerzeugung gewonnene Abwärme für das Heizsystem genutzt werden. Hierzu eignen sich zum Beispiel Blockheizkraftwerke (BHKW), die es auch als Mini-Variante, mit einer Leistung von 5 Kilowattstunden gibt.
Heute stehen Kleinstkraftwerke, sogenannte Micro-BHKW, für Einfamilienhäuser zur Verfügung. Darin erzeugt ein Stirlingmotor eine elektrische Leistung bis 1 KW.

Tipps zur Heizung

  • Bevor Sie einen neuen Kessel bestellen, prüfen Sie bitte, ob nicht Wärmeschutzmaßnahmen an der Gebäudehülle durchgeführt werden sollen. Dann kann die Heizung ggf. kleiner gewählt werden.
  • Wird die Gebäudehülle saniert und bleibt dabei die alte Heizung bestehen, dann sollten Sie die Heizleistung an die neuen Randbedingungen anpassen lassen.
  • Arbeiten Sie mit Ihrem Fachbetrieb im Stuttgarter Sanierungsstandard die Checkliste für eine individuelle Auslegung ab und fragen Sie nach innovativen Konzepten mit Erneuerbaren Energien!
  • Lassen Sie sich die Heizlastberechnung und den hydraulischen Abgleich dokumentieren!
  • Lassen Sie sich sorgfältig in den Betrieb der Anlage einweisen und lassen Sie sich die Bedienungs- und Installationsanleitung aushändigen! Denn die zuviel benötigte Energie müssen Sie bezahlen.
  • Sie und der Fachbetrieb sollten das Abnahmeprotokoll unterzeichnen.
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