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Kurz gesagt: Die Wärmepumpe nutzt einen Kältemittelkreislauf — dasselbe Prinzip wie ein Kühlschrank, nur umgekehrt genutzt. Ein Kältemittel mit sehr niedrigem Siedepunkt verdampft schon bei Minusgraden, wird dann verdichtet und dabei heiß, gibt die Wärme ans Heizungswasser ab und beginnt von vorn.
Aus einer Kilowattstunde Strom werden je nach Bedingungen drei bis fünf Kilowattstunden Wärme. Erzeugt wird die Wärme dabei nicht — sie wird von draußen nach drinnen verschoben.
Die vier Schritte
1. Verdampfer. Ein Ventilator saugt Außenluft an. Das Kältemittel im Wärmetauscher ist kälter als diese Luft und verdampft dabei. Weil sein Siedepunkt sehr tief liegt, funktioniert das auch bei minus 15 Grad.
2. Verdichter. Der Kompressor presst das Gas zusammen. Verdichtung erhöht Druck und Temperatur — das Gas wird 60 bis 80 Grad heiß. Hier wird der Strom verbraucht.
3. Verflüssiger. Das heiße Gas gibt seine Wärme an das Heizungswasser ab und wird dabei wieder flüssig.
4. Expansionsventil. Der Druck wird abgebaut, das Kältemittel kühlt stark ab und ist bereit für den nächsten Durchlauf.
Die Jahresarbeitszahl
Sie gibt an, wie viel Wärme über ein ganzes Jahr aus einer Kilowattstunde Strom wird. Eine Jahresarbeitszahl von 3,5 heißt: 3,5 Kilowattstunden Wärme je Kilowattstunde Strom.
Entscheidend für diesen Wert ist die Vorlauftemperatur der Heizung. Je kleiner der Abstand zwischen Außentemperatur und benötigter Heizwassertemperatur, desto weniger muss der Verdichter arbeiten.
Daraus folgt die wichtigste Regel: Eine Flächenheizung mit 35 Grad Vorlauf passt hervorragend, alte Heizkörper mit 65 Grad ziehen die Arbeitszahl deutlich nach unten.
Luft, Wasser oder Erdreich
Die Luftwärmepumpe ist am günstigsten in der Anschaffung und braucht keine Genehmigung. Ihr Nachteil: Sie arbeitet genau dann am schlechtesten, wenn am meisten Wärme gebraucht wird — bei starkem Frost.
Erdwärme und Grundwasser liefern das ganze Jahr über gleichbleibende Temperaturen und erreichen höhere Arbeitszahlen, erfordern aber Bohrung oder Brunnen und eine wasserrechtliche Erlaubnis.
Der Heizstab
Für sehr kalte Tage haben die meisten Anlagen einen elektrischen Heizstab. Springt er häufig an, ist die Anlage falsch ausgelegt oder das Gebäude schlecht gedämmt — er heizt mit einer Arbeitszahl von 1 und verdirbt die Bilanz.
Lärm und Abstand
Der Ventilator ist hörbar. Bei der Aufstellung sind die Immissionsrichtwerte der TA Lärm einzuhalten, nachts gelten strengere Werte als tagsüber. Der Abstand zur Nachbargrenze ist in den Landesbauordnungen geregelt und unterscheidet sich je nach Bundesland.
Was vor dem Einbau zu klären ist
- Heizlast des Gebäudes berechnen lassen — nicht schätzen
- Vorlauftemperatur der bestehenden Heizkörper prüfen
- Hydraulischen Abgleich einplanen
- Aufstellort und Schallschutz mit dem Nachbarn klären
- Förderung vor Auftragsvergabe beantragen
Was die Jahresarbeitszahl aussagt
Die Jahresarbeitszahl gibt an, wie viel Wärme über ein Jahr aus einer Kilowattstunde Strom entsteht. Ein Wert von drei bedeutet, dass aus einer Kilowattstunde Strom drei Kilowattstunden Wärme werden. Gute Anlagen im Bestand erreichen Werte zwischen drei und vier.
Davon zu unterscheiden ist die Leistungszahl, die nur einen Betriebspunkt beschreibt und im Prospekt steht. Für die Wirtschaftlichkeit zählt allein der Jahreswert. Er lässt sich mit einem Wärmemengenzähler messen.
Entscheidend für einen hohen Wert ist eine niedrige Vorlauftemperatur. Je kleiner der Unterschied zwischen Außenluft und Heizwasser, desto weniger Strom wird gebraucht. Deshalb passen Flächenheizungen besonders gut.
Warum die Vorlauftemperatur so wichtig ist
Als Faustregel gilt: Jedes Grad weniger Vorlauftemperatur verbessert die Effizienz um etwa zwei bis drei Prozent. Von siebzig auf fünfundfünfzig Grad zu kommen, verändert die Bilanz deshalb erheblich. Genau darauf zielen Optimierungen im Bestand.
Erreichen lässt sich das durch größere Heizkörper, einen hydraulischen Abgleich und bessere Dämmung. Ein Austausch einzelner Heizkörper ist oft günstiger als eine Fassadendämmung. Fachbetriebe rechnen das durch.
Ein einfacher Test im Bestand: Die Vorlauftemperatur an der bestehenden Heizung schrittweise senken und beobachten, ob alle Räume warm werden. Bleibt es warm, ist das Gebäude geeignet. Dieser Test kostet nichts.
Was bei Kälte passiert
Mit sinkender Außentemperatur nimmt die Effizienz ab, weil der Temperaturunterschied wächst. Moderne Anlagen arbeiten bis etwa minus zwanzig Grad. Für die kältesten Tage ist ein elektrischer Heizstab eingebaut.
Läuft dieser Heizstab häufig, verschlechtert das die Jahresarbeitszahl deutlich. Er sollte deshalb nur wenige Stunden im Jahr anspringen. Eine gute Auslegung verhindert das.
Zusätzlich muss der Verdampfer regelmäßig abgetaut werden, weil sich bei Feuchtigkeit Eis bildet. Dabei läuft die Anlage kurz rückwärts. Dieser Vorgang ist normal und in der Bilanz berücksichtigt.
Was Betrieb und Förderung kosten
Die Anschaffung liegt einschließlich Einbau meist im mittleren fünfstelligen Bereich, abhängig von Gebäude und notwendigen Anpassungen. Der Bund fördert den Austausch alter Heizungen über die Bundesförderung für effiziente Gebäude. Die Sätze und Bedingungen ändern sich, maßgeblich sind die Richtlinien zum Antragszeitpunkt.
Für den laufenden Betrieb bieten Versorger vergünstigte Wärmepumpentarife an, die an eine Steuerbarkeit des Netzbetreibers gekoppelt sind. Ob sich das rechnet, hängt vom Verbrauch ab. Ein Vergleich lohnt sich.
Zu beachten sind außerdem Schallgrenzwerte für die Außeneinheit, die in der Technischen Anleitung zum Schutz gegen Lärm festgelegt sind. Der Abstand zur Nachbarbebauung ist dabei entscheidend. Fachbetriebe berechnen ihn vor dem Einbau.
Was im Altbau zu prüfen ist
Entscheidend ist nicht das Baujahr, sondern die tatsächlich nötige Vorlauftemperatur. Feldstudien des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme zeigen, dass auch unsanierte Bestandsgebäude brauchbare Werte erreichen. Ausschlaggebend ist die Auslegung.
Vor dem Einbau gehört deshalb eine Heizlastberechnung dazu, nicht eine Schätzung nach Quadratmetern. Sie berücksichtigt Dämmung, Fenster und Lüftung. Ohne sie wird die Anlage häufig zu groß gewählt.
Eine zu große Anlage taktet, also schaltet häufig ein und aus, was Verschleiß erhöht und die Effizienz senkt. Genau das ist der häufigste Planungsfehler. Fachbetriebe mit Erfahrung vermeiden ihn.
Häufige Fragen
Funktioniert sie bei Frost?
Ja, aber mit sinkender Arbeitszahl.
Was ist die Jahresarbeitszahl?
Das Verhältnis von Wärmeertrag zu Stromverbrauch übers Jahr.
Braucht man eine Fußbodenheizung?
Nicht zwingend, aber niedrige Vorlauftemperaturen sind entscheidend.
Wie laut ist sie?
Hörbar; die Grenzwerte der TA Lärm sind einzuhalten.
Ist der Heizstab schlimm?
Nur wenn er häufig läuft.
Quellen
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