Wärmepumpe, die große Unbekannte!? Erklärung der Funktionsweise für „Dummies“

Aktualisiert am 8. Januar 2024

Manche von euch stehen bei dem Thema Wärmepumpe sicher vor einem Rätsel. Heizen mit Gas oder Öl kennt jeder. Aber wie funktioniert das mit dem Heizen und einer Wärmepumpe?
Gerade jetzt stehen ja unsichere Zeiten ins Haus, und man fragt sich, wie soll es weitergehen mit der Wärme im Haus. Heizung austauschen und was Neues anschaffen, aber was? Und da konventionelle Heizungen ab 2025 nicht mehr infrage kommen, sucht man nach Alternativen. Und da sind wir wieder bei der Wärmepumpe.

Natürlich gibt es weitere Möglichkeiten, etwa heizen mit Pellets, Holzhackschnitzel, Solarthermie, Wasserstoff etc. Hier jedoch möchte ich nur die Wärmepumpe und das, was man so am Anfang wissen sollte, mal aufschreiben. Also los 😉

Wie funktioniert das?

Einen Kühlschrank hat sicher jeder im Haus. Habt ihr euch hinter dem Kühli schonmal die Finger verbrannt? Ja, dann kennt ihr das Prinzip bereits. Beim Kühli innen kalt, außen warm. Bei der Wärmepumpe ist das Prinzip umgekehrt. Nun gibt es verschiedene Typen von Wärmepumpen. Manche nutzen als Wärmequelle das Grundwasser, manche die Erdwärme. Am einfachsten nutzbar ist die Luft für unsere Zwecke. Man spricht dann von Luft/Wasser-Wärmepumpe, oder kurz LWWP.

Split oder Monoblock

Bei der LWWP wiederum unterscheidet man zwischen der Splitanlage und dem Monoblock. Doch dazu später mehr. Wie also wird aus Luft Wärme für die Heizung? Es beginnt mit einem Ventilator, der die Luft ansaugt und durch einen Kühler leitet. In der LWWP zirkuliert das sogenannte Kältemittel, das völlig andere Eigenschaften als z.B. Wasser hat. Das Kältemittel verdampft bei sehr geringen Temperaturen! Mit diesem Dampf kann man noch nichts anfangen, deshalb wird er im Verdichter zusammengepresst (komprimiert). Das Resultat? Der Dampf wird heißer, und zwar so heiß, dass man damit das Wasser der Heizung warm machen kann. Das geschieht im Verflüssiger. Das Kältemittel gibts seine Wärme ab und wird wieder flüssig. Der Kreislauf beginnt dann wieder von vorn.

Falls alle notwendigen Komponenten in einem Gerät zusammen eingebaut sind, dann spricht man von einem Monoblock. Sind die Komponenten auf ein Innen- und Außengerät verteilt, dann ist es ein Splitgerät. Beides hat vor und Nachteile. Meine Meinung: Vorteil des Monoblocks – man braucht keinen Kältetechniker, falls man die Installation selbst machen möchte. Und es gibt weniger Verbindungsstellen. Vorteil der Splitanlage – man muss sich um das Thema Frost keinen Kopf machen.

Kennzahlen

Für den Betrieb einer LWWP braucht man zunächst Strom, damit die Sache in Gang kommt. Interessant dabei ist das Verhältnis zwischen der eingesetzten (Strom) und der abgegebenen Energie (Wärme). Hier kommen die Begriffe COP¹ und die JAZ² ins Spiel. Die Kennziffer für den COP, kann man in den Unterlagen der Gerätehersteller nachlesen. Die Angaben, z. B. A2/W35, beziehen sich auf eine bestimmte Außentemperatur (A) in Kombination mit einer Wassertemperatur (W). Alles ist natürlich genormt, damit alle Hersteller vergleichbar bleiben. Die Werte werden im Testbetrieb bei den Firmen ermittelt. In der Heizsaison hat man natürlich ständig wechselnde Außen- und Vorlauftemperaturen.
Aber ein möglichst hoher COP ist schonmal ein guter Anfang!
Kommen wir zur JAZ. Hier werden auch weitere Energieverbraucher der LWWP, wie Heizstab für die Zusatzheizung oder die Heizungspumpe berücksichtigt. Merke: Die JAZ wird immer kleiner sein als der COP!

Die Praxis

Wir wissen also, der COP sollte möglichst hoch sein und nicht nur in der Theorie. Wie erreichen wir das? Die LWWP arbeitet umso effizienter, je geringer der sog. Temperaturhub ist. Bedeutet: die Differenz zwischen Außen- und Heizwassertemperatur. An der Witterung, die draußen herrscht, können wir nichts ändern. Aber sehr wohl an der Heizwassertemperatur (Vorlauf-VL).
Es macht z. B. einen Unterschied, ob in der Wohnung/Haus Heizkörper, oder eine Fußbodenheizung (FBH) verbaut ist. Die FBH kommt mit viel geringerem VL aus. Keine Angst, das schließt alle, die „nur“ Heizkörper nutzen nicht von vornherein aus. Zum einen wurden die Heizungen früher meist überdimensioniert, zum anderen ergeben sich vielfältige Möglichkeiten den VL zu senken. Ich denke da an bessere Fenster, bessere Dämmung (Decke, Dach, Wände), auch macht der Austausch von Heizkörpern ggf. Sinn.
Wenn ihr also HK installiert habt, sollte ggf. in dieser Hinsicht was getan werden. Stopp: Bevor ihr Geld ausgebt, analysiert, beobachtet und dokumentiert in der nächsten Heizsaison eure Heizungsanlage und die Vorlauftemperaturen. In diesem Artikel erfahrt ihr mehr, inkl. Hilfsmittel zum Download.

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Kosten

Geld muss man beim Tausch der Heizung in jedem Fall in die Hand nehmen. Zurzeit herrscht Knappheit bei den Geräten und beim Personal. Zusätzlich werden die Preise durch die Subventionen getrieben. Entsprechend hoch sind die Investitionen.
Bei den Betriebskosten tappen wir auch im Dunkeln. Wer weiß schon wie sich die Preise entwickeln – ich nicht.
Trotzdem mal ein dirty Vergleich:

• Laut dem Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BEDW) stieg der Gaspreis für Haushalte in Mehrfamilienhäusern zum Jahresbeginn 2022 von 6,47 Cent/kWh auf durchschnittlich 11,84 Cent/kWh.
• Laut Forbes zahlten Haushalte 2021 im Schnitt 31,9 Cent pro Kilowattstunde, waren es Anfang 2022 34,6 Cent. Wie das Portal Strom-Report ausgerechnet hat, liegt der Durchschnittspreis bei Neuverträgen im März 2022 bei 41 Cent pro kWh.

Vergleichen wir die rund 12 Cent für Gas mit den 41 Cent für Strom. Das würde bedeuten, die LWWP müsste eine JAZ von 3,4 oder besser erreichen damit sie gleich zieht. Wenn wir beim Gaskessel einen Wirkungsgrad von 90% annehmen wäre die JAZ 3,1. Ist die JAZ höher spart man gegenüber dem Gas. Vergleichsrechnung mit Öl könnt ihr ja mal selbst anstellen.

¹ Coefficient of Performance
² Jahresarbeitszahl

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Hier könnt ihr euch informieren. Dies ist ein Teil von mehreren Beiträgen.

01 – Wärmepumpe, die große Unbekannte KLICK
02 – Monoblock Wärmepumpe selbst einbauen!? KLICK
03 – Geisha, Heisha, Jeisha – Monoblock von Panasonic KLICK
04 – Jeisha – Realisierung Teil 01 KLICK
05 – Geisha, Heisha, Jeisha – Realisierung Teil 02 KLICK
06 – Geisha, Heisha, Jeisha – Monitoring KLICK
07 – Panasonic Jeisha – Statistik und aktuelle Verbrauchswerte KLICK
08 – Panasonic Wärmepumpe Jeisha – Statistik Periode 2022/23 KLICK
09 – Jeisha – Monoblock von Panasonic – MAG ausbauen KLICK
10 – Jeisha – Monoblock von Panasonic – Überströmventil einbauen KLICK
11 – Pufferspeicher und Wärmepumpe? KLICK

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