Wärmepumpen: ​​Wärme aus der Umwelt nutzen

Wie viele europäische Länder bezieht auch Österreich sehr viel Gas aus Russland. 80 Prozent des Gesamtbedarfs macht es hier aus. Neben dem Klimaschutz ein weiterer Grund, sich beim Heizen unabhängig von fossilem Gas und Öl zu machen und stattdessen auf erneuerbare und klimafreundliche Ressourcen zu setzen. Wärmepumpen machen’s möglich: Sie nutzen die in der Luft, im Erdreich oder im Grundwasser gespeicherte Wärme und wandeln sie mithilfe von Strom in Heizwärme um. Und das sehr effizient: Je nach Wärmequelle gewinnen Wärmepumpen mit einer Kilowattstunde (kWh) elektrischer Energie bis zu fünf kWh Wärme. Wird auch der Strom ohne fossile Energieträger erzeugt, beispielsweise mit der Photovoltaikanlage auf dem Dach, arbeiten Wärmepumpen noch umweltfreundlicher. 

Eine Wärmepumpe funktioniert ähnlich wie ein Kühlschrank, nur umgekehrt: Statt dem Innenbereich Wärme zu entziehen und nach außen zu leiten, entzieht sie der Umwelt Wärme, hebt sie auf ein höheres Niveau und leitet sie an das Heizsystem weiter.

Abhängig von der Quelle gibt es unterschiedliche Varianten der Wärmepumpe. Wir haben uns angeschaut, wie sie funktionieren und welche Vor- und Nachteile sie haben.

Luft-Wasser-Wärmepumpen gewinnen Energie für Heizung und Warmwasser aus der Außenluft. Selbst bei Temperaturen unter 0 °C arbeiten sie noch effizient. Allerdings verbrauchen sie dann meist relativ viel Strom. Herrschen draußen Minustemperaturen, muss die Luft-Wasser-Wärmepumpen zudem auf einen zweiten Wärmeerzeuger zurückgreifen, meist einen elektrischen Heizstab. Das gilt vor allem, wenn die Anlage außerhalb des Hauses aufgestellt wird. Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe benötigt allerdings so wenig Platz, dass sie problemlos in Keller oder Erdgeschoss aufgestellt werden kann. Es gibt auch Split-Wärmepumpen, bei denen ein Teil draußen und ein Teil drinnen steht.

Die Ventilatoren von Luft-Wasser-Wärmepumpen laufen gerade im Winter mehrere Stunden am Tag. Deshalb ist es wichtig, bei der Anschaffung auf die Lärmemissionen zu achten. Anlagen für den Innenbereich sollten je nach Leistung zwischen 50 und maximal 65 Dezibel verursachen, solche für den Außenbereich sogar weniger als 50 Dezibel. Sonst droht Ärger mit den Nachbarn.

Luft-Wasser-Wärmepumpen lassen sich nicht nur besonders einfach installieren, sie sind auch die preisgünstigste Variante. Die Anschaffungskosten liegen bei einem Einfamilienhaus zwischen 4.000 und 12.000 Euro. Es verwundert deshalb nicht, dass rund 80 Prozent der zuletzt rund 32.000 in Österreich verkauften Wärmepumpen Luft als Wärmequelle nutzen. Allerdings arbeiten Luft-Wasser-Wärmepumpen weniger effizient und verbrauchen also mehr Strom als andere Arten.

Die Temperaturen im Erdreich sind ganzjährig relativ konstant. Um diese Energiequelle mit einer Wärmepumpe zu nutzen, werden entweder vertikal Sonden oder horizontal Kollektoren verlegt.

Die Erdsonden werden in durchschnittlich 100 Meter tiefen Bohrlöchern verlegt. Dort unten herrschen relativ hohe Temperaturen von 8 bis 12 °C. Deshalb heizt diese Art der Wärmepumpe besonders effizient. In den U-förmigen Sonden zirkuliert ein umweltfreundliches Solegemisch, das dem Erdboden die Wärme entzieht. Ob für die Bohrungen eine Genehmigung erforderlich ist, ist in Österreich von Bundesland zu Bundesland, teilweise sogar von Gemeinde zu Gemeinde, unterschiedlich geregelt.

Um eine Wärmepumpe mit Erdkollektoren zu nutzen, muss eine ausreichend große unversiegelte Grundstücksfläche vorhanden sein. Sie sollte ungefähr doppelt so groß sein wie die zu beheizende Wohnfläche. Die Kollektoren werden horizontal unterhalb der Frostgrenze in 1,20 bis 1,50 Meter Tiefe verlegt. Hier ist es auch an kalten Tagen noch warm genug, damit die Wärmepumpe wirtschaftlich arbeitet. In den Rohren des Erdkollektors zirkuliert ebenfalls ein Solegemisch, das die aufgenommene Wärme zum Verdampfer der Wärmepumpe leitet.  

Die Investitionskosten für eine Sole-Wasser-Wärmepumpe im Einfamilienhaus liegen bei etwa 6.000 bis 12.000 Euro. Hinzu kommen die Kosten für die Bohrungen (durchschnittlich rund 6.000 Euro) beziehungsweise für die Kollektoren (2.000 bis 5.000 Euro). 

Sole-Wasser-Wärmepumpen zeichnen sich durch niedrige Stromkosten und hohe Wirkungsgrade aus. Im Unterschied zu Luft-Wasser-Wärmepumpen arbeiten sie ziemlich geräuschlos und benötigen keinen zweiten Wärmeerzeuger. Außerdem können sie im Sommer auch zum Kühlen genutzt werden. Allerdings ist ihr Einbau teurer und aufwendiger. 

Wasser-Wasser-Wärmepumpen gewinnen Energie aus dem Grundwasser und haben einen mindestens so hohen Wirkungsgrad wie Erdwärmepumpen, oft sogar einen noch höheren. Denn Grundwasser hat ebenfalls konstant relativ hohe Temperaturen von 8 bis 10 °C. 

Um eine Wasser-Wasser-Wärmepumpen zu installieren, braucht es zwei Brunnenbohrungen. Die müssen in jedem Fall behördlich genehmigt werden. Von einem Förderbrunnen wird das Grundwasser zum Verdampfer der Wärmepumpe und von dort über einen Schluckbrunnen wieder zurück in die Erde geführt. Ideal sind Fördertiefen von zehn bis 20 Metern, denn mit zunehmender Tiefe steigen auch die Betriebskosten. Je nach Grundwasserstand können auch Bohrungen bis zu 50 Meter notwendig sein. Wichtig ist, dass die Wassermenge ausreicht: Für eine Heizleistung von 15 Kilowatt benötigt eine solche Wärmepumpe etwa einen Liter Grundwasser pro Sekunde. Zudem muss das Tiefenwasser eine bestimmte Qualität haben, damit der Brunnen nicht verstopft oder die Anlage korrodiert.

Für eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe müssen Eigenheimbesitzer mit etwa 9.000 bis 12.000 Euro rechnen. Für die Brunnen kommen noch einmal 4.000 bis 7.000 Euro hinzu. 

Auch Grundwasserpumpen arbeiten ziemlich geräuschlos und benötigen keinen zweiten Wärmeerzeuger. Außerdem eignen sie sich im Sommer ebenfalls zum Kühlen. Die Bohrungen für die beiden Brunnen sind jedoch aufwendig und teuer. Auch deshalb wird diese Art von Wärmepumpe in Österreich am seltensten installiert.

Wärmepumpen rechnen sich wirtschaftlich besonders dann, wenn das Gebäude einen guten Wärmeschutz hat. Deshalb eignen sie sich vor allem in Neubauten – hier sind sie inzwischen die am häufigsten installierte Heizungsart. Doch auch in einem bestehenden und gut gedämmten Haus kannst du mit einer Wärmepumpe günstig und ökologisch heizen.

Damit eine Wärmepumpe einwandfrei funktioniert, sollte das gesamte Heizsystem optimal eingestellt sein. Es ist deshalb sinnvoll, zugleich einen hydraulischen Abgleich vornehmen zu lassen. Dabei stellt ein Fachbetrieb die Heizung mithilfe verschiedener Berechnungen so ein, dass die Wärme gleichmäßig im ganzen Haus verteilt wird. Ratsam sind auch eine geregelte Heizungspumpe, die ihre Leistung automatisch der Thermostateinstellung an den Heizkörpern und der Außentemperatur anpasst, sowie moderne, bedarfsorientierte Thermostatventile. 

Bevor Wasser in die Heizkörper oder -fläche geleitet wird, muss es auf eine bestimmte Temperatur gebracht werden. Je niedriger diese Vorlauftemperatur des Heizungswassers ist, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Anders gesagt: Je stärker das Wasser aufgeheizt werden muss, desto schlechter ist der Wirkungsgrad der Wärmepumpe. Deshalb eignen sich vor allem Niedertemperaturheizungen wie Fußboden-, Wand- oder Deckenheizungen für den Betrieb einer Wärmepumpe. Sie kommen schon mit Vorlauftemperaturen von 35 °C oder weniger aus. Zum Vergleich: In einem älteren Haus mit kleinen Heizkörpern muss die Vorlauftemperatur bei 55 bis 90 °C liegen, um den Raum warm zu bekommen. Doch auch solche Heizkörper lassen sich Wärmepumpen-gerecht nachrüsten, ohne gleich eine Fußbodenheizung einbauen zu müssen: mit Niedertemperatur- oder Tieftemperatur-Heizkörpern, die die Wärme zusätzlich mit kleinen Ventilatoren im Raum verteilen. Oder auch mit ausreichend großen Plattenheizkörpern.

Beim Heizen über Heizkörper kann es sinnvoll sein, die Wärmepumpe zusätzlich mit einem Pufferspeicher auszustatten. Dank der darin gespeicherten thermischen Energie arbeitet die Wärmepumpe gleichmäßig und schaltet sich nicht immer wieder an, um der Umgebung neue Wärme zu entziehen. Das verlängert ihre Lebensdauer und verbessert den Wirkungsgrad. Bei Fußbodenheizungen ist das meist nicht nötig, denn der Boden, in dem die Heizrohre verlegt sind, speichert bereits viel Wärmeenergie.