Hohe Energiepreise, kriegerische Auseinandersetzungen, Abhängigkeiten und der Klimawandel haben das Thema Heizungstausch in den letzten Jahren in den Fokus gerückt. Wärmepumpen als Alternative zu fossilen Heizungssystemen haben an Bedeutung gewonnen. Es gibt verschiedene Arten von Wärmepumpen, Funktionsweisen und Bedingungen für einen effizienten Betrieb.
Text: Silvia Osterkorn-Lederer
„Raus aus Öl und Gas“ bei Raumwärme lautet die Devise hierzulande und das ist gut so. Denn der Bereich Wohnen sorgt für einen großen Anteil der CO2-Emissionen, was auch bedeutet, dass hier hohes Einsparpotenzial liegt. Bei Neubauten wurde schon bislang häufig auf erneuerbare Heizungen gesetzt, zum Teil freiwillig, zum Teil aufgrund von Gesetzen. Durch das Erneuerbaren-Wärme-Gesetz gilt nun österreichweit seit 1. Jänner 2024 ein generelles Verbot für den Einbau fossiler Heizungen in Neubauten. Doch es sind vor allem die Heizungen im Gebäudebestand, die auf erneuerbar umgerüstet werden müssen, um die ambitionierten Klimaziele des Landes zu erreichen. Dabei stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung: Fern/Nahwärme, Biomasse (Pellets, Stückholz, Hackschnitzel) oder Wärmepumpen. Wärmepumpen haben die Fähigkeit, erneuerbare Wärmequellen zu nutzen und Energie aus der Umwelt zu gewinnen. Damit bieten sie eine Möglichkeit zum nachhaltigen Heizen und Kühlen. Sie sind komfortabel in der Nutzung, arbeiten vollautomatisch und benötigen weder Kaminanschluss noch Lagerraum. Also eigentlich perfekt, oder?
Wärmepumpen sind beliebt! Die Geräte können sowohl heizen, als auch kühlen. Für einen effizienten Betrieb müssen aber die Rahmenbedingungen passen.
Funktionsweise. Wärmepumpen gibt es in verschiedenen Varianten, darunter Luft-Wasser-, Erdwärme- (Geothermie) und Wasser-Wasser-Wärmepumpen. Je nach den Standortgegebenheiten und individuellen Bedürfnissen des Gebäudes kann eine bestimmte Art von Wärmepumpe geeigneter sein. Sie entziehen der Umgebung (bzw. einem Umweltmedium – Erde, Wasser, Luft) Wärme und stellen diese dem Heizsystem zur Verfügung. Der Kompressor der Wärmepumpe, der diese Wärmegewinnung ermöglicht, wird mit elektrischem Strom betrieben. Die Wärmepumpe arbeitet effizient, wenn bei geringem Stromeinsatz möglichst viel Heizwärme erzeugt wird. Die Wärmepumpe ist eine „Kältemaschine“ und basiert auf dem Prinzip des Kühlschranks, d. h. im Kältekreis zirkuliert ein Kältemittel. Dieser Kältekreis hat zwei Bereiche: In jenem, der sich auf geringem Druckniveau befindet, ist das Kältemittel kalt und kann Wärme aus der Umgebung aufnehmen.
Der elektrisch betriebene Kompressor komprimiert das Kältemittelgas und drückt es in den Hochdruckbereich. Dort wird es so heiß, dass es die Wärme an das Heizsystem abgeben kann. Ein Entspannungsventil bringt das Kältemittel wieder auf geringen Druck und es kühlt wieder ab. Der Prozess beginnt von vorne. Dieser Kälteprozess ermöglicht die Erzeugung von Heizwärme, oder sogar Kühlung, je nach Bedarf. In Zeiten, in denen der Heizwärmebedarf aufgrund der Klimaveränderung eher sinkt, der Kühlbedarf aber steigt, ist das besonders praktisch.
Jahresarbeitszahl. Das Verhältnis von Heizwärme zu Strommenge wird Jahresarbeitszahl (JAZ) genannt. Diese ist eine Kennzahl dafür, wie effizient die Wärmepumpe unter den vorhandenen Bedingungen arbeitet. Eine Jahresarbeitszahl von vier ist ein guter Wert und bedeutet, dass mit 1 kWh Strom 4 kWh Heizwärme produziert werden. Um bei der eigenen Wärmepumpe die Arbeitszahl bestimmen zu können, ist es empfehlenswert, die Heizwärme mit einem Wärmemengenzähler und den Stromverbrauch mit einem Strom-Subzähler zu messen. Bei modernen Wärmepumpen ist beides bereits eingebaut, in vielen Fällen muss die Funktion nur mehr im digitalen Wärmepumpen-Menü freigegeben werden. Je nachdem, wie die Wärmemenge in der Wärmepumpe erfasst wird, erhält man eventuell genauere Messungen durch einen separat installierten Wärmemengenzähler. Die Umweltwärme ist also kostenlos, der elektrische Strom zum Betrieb des Wärmepumpenkompressors aber eine relativ teure Energieform.
Effizienter Betrieb – das braucht es. Um eine Wärmepumpe, unabhängig vom Umweltmedium, mit dem sie arbeitet, effizient zu betreiben, ist es wichtig, dass die Temperaturdifferenz zwischen Umweltwärme (Boden, Wasser, Luft) und erforderlicher Vorlauftemperatur der Heizung (und des Warmwassers) möglichst gering ist. Am besten funktioniert die Wärmepumpe in Kombination mit einer Flächenheizung (Fußboden, Wand, Decke) oder eventuell mit großen Radiatoren mit geringer Vorlauftemperatur. Die Förderbedingung bei Luftwärmepumpen ist eine max. Vorlauftemperatur von 55 °C. Das heißt wenn das Haus an einem kalten Wintertag mit einer Vorlauftemperatur von max. 55 °C ausreichend warm geheizt werden kann, braucht es keine weiteren Maßnahmen, um für den Einbau einer Wärmepumpe geeignet zu sein. Die Temperatur der vorhandenen Umgebungswärme sollte möglichst hoch und konstant sein, eine gute Planung und Ausführung der Heizungshydraulik (Pufferspeichereinbindung, geeignete Regelung, lange Laufzeiten ohne Spitzenlasten) sind ein Muss, das gewählte Gerät sollte einen hohen Wirkungsgrad (COP) haben. Um die Wärmepumpe richtig zu dimensionieren, ist vorab eine Heizlastberechnung empfehlenswert. Nach dem Einbau sollte man sich die Bedienung genau erklären lassen und die optimalen Einstellungen mit dem Profi besprechen. Wenn auch eine PV-Anlagen-Errichtung geplant ist, kann die Wärmepumpe auch überschüssigen selbstproduzierten Strom verbrauchen. Es sei aber dazu gesagt, dass vor allem im kalten Winter auch weniger Strom aus Sonnenenergie zur Verfügung steht. Wichtig für den effizienten Betrieb der Wärmepumpe sind eine gute Dämmung des Gebäudes und eine geringe Energiekennzahl.
Wärmepumpensysteme. Die effizienteren Varianten sind jene Ausführungen, die das Grundwasser- (Saug- oder Schluckbrunnen) oder das Erdreich (Flach- oder Grabenkollektor) als Wärmequellen nutzen, da hier die Temperaturen meist höher und konstanter sind. Diese Ausführungen werden auch durch eine bessere Bundesförderung, den „Bohrbonus“, mit 5.000 Euro belohnt. Luftwärmepumpen nutzen die Außen- oder Abluft und sind einfacher zu installieren. Es gilt bei der Überlegung des Heizungstausches im ersten Schritt zu kontrollieren, ob der Einsatz einer Erd-Wärmepumpe bzw. der einer Grundwasser-Wärmepumpe überhaupt möglich sind. Das Vorhandensein einer ausreichend großen Fläche für den Einbau von Erdwärmekollektoren bzw. den Bau der Brunnen muss hier gegeben sein. Ist der Platz nicht vorhanden, kann an eine Tiefenbohrung gedacht werden. Bei Erdreich-Wärmepumpen gibt es verschiedene Ausführungsmöglichkeiten: Flachkollektoren, Tiefenbohrung, Graben-/Ringgrabenkollektoren, Erdwärmekörbe und Eisspeicher als alternativer Erdkollektor können hier zum Einsatz kommen. Grundwasserwärmepumpen brauchen zwei Brunnen: einen Entnahme- und einen sogenannten Schluckbrunnen, die ca. 10 – 15 Meter voneinander entfernt sein müssen. Die Wärmepumpe kühlt das Wasser aus dem Entnahmebrunnen um bis zu vier Grad Celsius ab und führt es über den Schluckbrunnen wieder dem Grundwasser zu. Im Vorfeld wird in einem Pumpversuch die Ergiebigkeit und Qualität des Grundwassers untersucht. Eine bestimmte Wassermenge ist erforderlich. Die Luftwärmepumpe ist vergleichsweise einfach zu installieren und arbeitet bei moderaten Außentemperaturen sehr effizient. An besonders kalten Tagen leidet die Effizienz und die Heizleistung wird geringer. Diese Geräte sind vor allem in Regionen mit moderatem Klima gut geeignet. Wichtig bei der Anschaffung einer Luftwärmepumpe ist die Wahl eines Kältemittels mit niedrigem Treibhausgaspotenzial. Für die Förderung darf der GWP-Wert (Global Warming Potential-Wert) nicht höher als 2.000 sein, empfehlenswert ist ein GWP kleiner 750, optimal sind „natürliche Kältemittel“, wie Propan mit einem GWP-Wert von 3. Informieren Sie sich über die Effizienz Ihres Produktes (ETA-s-Wert ((ηs-Wert = jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz) für 35° und 55° – Hier gilt: Je höher, desto effizienter)), die Kältemittel und Schallwerte der Wärmepumpe. Die Webseite www.produktdatenbank-get.at liefert alle Werte und bietet Vergleichsmöglichkeiten. Die besten Geräte sind auch auf www.topprodukte.at gelistet.
Fazit. Der Umstieg vom fossil betriebenen Heizsystem auf eine Wärmepumpe bietet eine Vielzahl von Vorteilen. Durch die Nutzung erneuerbarer Wärmequellen und die effiziente Energienutzung kann der CO2-Ausstoß erheblich reduziert und somit ein nachhaltiger Beitrag zum Klimaschutz geleistet werden. Die Kombination mit einer Photovoltaik-Anlage kann langfristig sogar zu einer Kostenersparnis führen. Dennoch ist es wichtig, vor dem Umstieg die individuellen Gegebenheiten des Gebäudes zu prüfen. Sie müssen zuerst „wärmepumpentauglich“ sein oder gemacht werden, damit eine Wärmepumpe effizient betrieben werden kann. Um das zu erreichen, braucht es beispielsweise Sanierungsmaßnahmen (Dämmung, Fenstertausch, …) und ausreichend ausgelegte Wärmeabgabeflächen.
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Tipp: Es gibt attraktive Förderungen seitens des Bundes und auch des Landes NÖ bei der Umstellung auf ein erneuerbares Heizsystem. Informieren Sie sich am besten bei der Energieberatung NÖ über Heizungsumstellung, Förderungen und Förderbedingungen.
Luftwärmepumpen werden derzeit – auch in der Sanierung – sehr häufig eingesetzt. Diese müssen allerdings bestimmten Qualitäten entsprechen, um auch förderbar zu sein (Förderschienen: „Raus aus Öl und Gas“ sowie „Sauber heizen“). Hier kommt es vor allem auf die Vorlauftemperaturen (max. 55 °C), das Kältemittel und die Energieeffizienz an.
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