Wärmepumpen: ​​Wärme aus der Umwelt nutzen

Gas aus Russland machte bis 2024 mehr als 80 Prozent der Gasimporten Österreichs aus. Doch seit November 2024 wird nicht mehr geliefert. Neben dem Klimaschutz ist das ein weiterer Grund dafür, 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 elektrischer Energie zwischen drei fünf Kilowattstunden Wärme. Sie erzeugen also drei- bis fünfmal mehr Energie, als sie verbrauchen. Wird auch der Strom ohne fossile Energieträger erzeugt, beispielsweise mit der Photovoltaikanlage auf dem Dach, arbeiten Wärmepumpen besonders klimafreundlich. 

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.

Besonders für Luft-Wasser-Wärmepumpen ist ein Pufferspeicher sinnvoll. Er dient als Wärmedepot, das überschüssige Wärmeenergie speichert und bei Bedarf abgibt. Er ermöglicht einen kontinuierlichen Betrieb der Wärmepumpe, häufiges An- und Ausschalten wird vermieden. So steigert der Pufferspeicher die Effizienz des Systems, reduziert also den Stromverbrauch. Gleichzeitig sorgt. er für ein konstantes Raumklima. 

Auch bei Temperaturen um Null Grad arbeiten moderne Anlagen noch sehr effizient. Bei minus zehn Grad verbrauchen sie dann schon etwas mehr Strom. Außentemperaturen von - 15 Grad sind für Wärmepumpen eine Herausforderung, sie müssen adann auf einen zweiten Wärmeerzeuger zurückgreifen. Für extrem kalte Tage ist ein Elektroheizstab eiungebaut. Dieser kommt zum Einsatz, wenn der Pufferspeicher der Wärmepumpe auf normalem Weg nicht mehr mit ausreichend Wärme versorgt wird. 

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. Rund 80 Prozent der zwischen 40 und 50.000 jährlich in Österreich verkauften Heizungswärmepumpen nutzen Luft als Wärmequelle. Die Anschaffungskosten für diese Variante sind geringer als für Wasser- oder Erdwärmepumpen. Denn es entstehen keine Kosten für die Erschließung der Wärmequelle. Luft-Wasser-Wärmepumpen sind weniger effizient, verbrauchen also mehr Strom als die andere Arten von Wärmepumpen. 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 inklusive Vorbereitung des Aufstellortes für Außeneinheiten und die Installation bei mindestens 23.000 Euro. 

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. Auch in den Rohren des Kollektoren zirkuliert  ein Solegemisch, das die aufgenommene Wärme zum Verdampfer der Wärmepumpe leitet.

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

Die Anschaffungskosten für eine Sole-Wasser-Wärmepumpe im Einfamilienhaus liegen bei 18.000 Euro. Die machen aber nur rund ein Drittel der Gesamtkosten aus. Hinzu kommen die Kosten für die Erschließung durch Bohrungen, für die Installation und den Zwischenspeicher. 

Wasser-Wasser-Wärmepumpen, auch Grundwasserwärmepumpen genannt, gewinnen Energie aus dem Grundwasser. Sie 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 Grad. Wasser-Wasser-Wärmepumpen  benötigen keinen zweiten Wärmeerzeuger. Außerdem eignen sie sich im Sommer ebenfalls zum Kühlen. Die Grundwasserwärmepumpe arbeiten ziemlich geräuschlos. 

Um eine Wasser-Wasser-Wärmepumpen zu installieren, braucht es zwei Brunnenbohrungen. Die müssen in jedem Fall behördlich genehmigt werden. Das Grundwasser wird aus einem Saugbrunnen (auch Förderbrunnen genannt) entnommen. Es wird durch einen Verdampfer in der Wärmepumpe geleitet, wo es seine Wärme an ein Kältemittel abgibt. Von dort wird es 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.

Die Bohrungen für die beiden Brunnen sind aufwendig und teuer. Auch deshalb wird die Grundwasserwärmepumpen in Österreich seltener als die anderen Wärmepumpen-Varianten installiert. Für eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe müssen Eigenheimbesitzer mit etwa 20.000 Euro rechnen. Auf die Anlage selbst entfallen jedoch nur um die 30 Prozent der Gesamtkosten. Die Kosten für Installation und Erschließung liegen doppelt so hoch. 

Wärmepumpen rechnen sich besonders dann, wenn das Gebäude einee gute Wärmesdämmung hat. Deshalb eignen sie sich vor allem in Neubauten. Hier sind sie inzwischen die am häufigsten installierte Heizungsart. Doch auch in einem bestehenden und beispielsweise nach einer thermischen Sanierung 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 Gebäude lassen sich wärmepumpengerecht 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. Gerade beim Heizen über Heizkörper empfiehlt sich ein Pufferspeicher. Bei Fußbodenheizungen ist das weniger nötig, denn der Boden, in dem die Heizrohre verlegt sind, speichert bereits viel Wärmeenergie.