Wärmepumpe: Brauchwassererwärmung, Kühlung, Heizung und Wärmerückgewinnung

1. Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Eine Wärmepumpe ist ein Klima- und Heizgerät, das aus einer erneuerbaren Energiequelle in der Umgebung (je nach Bauweise aus Luft, Wasser oder Erdreich) Wärme entnimmt und diese anschliessend zur Heiz- und/oder Brauchwassererwärmung verwendet. Es handelt sich um eine sehr umweltfreundliche Technologie, bei der keine Verbrennung stattfindet. Stattdessen wird die aus der Energiequelle gewonnene Wärmeenergie mithilfe eines Kältemittels auf das Wärmeträgermedium übertragen. Die Wärmepumpe verbraucht nur eine kleine Menge elektrischen Strom, mit dem der Verdichter angetrieben wird, weshalb ihre Betriebskosten sehr niedrig sind.

2. Welche Vorteile bietet die Wärmepumpe?

2.1 Die Wärmepumpe ist energieeffizient

Bei den Vorteilen der Wärmepumpe ist an erster Stelle ihre hohe Energieeffizienz zu nennen. Das bedeutet, dass der Energieverbrauch zur Erzeugung einer bestimmten Menge an Wärmemenge geringer ist als bei anderen Heizungsarten. Dies schont nicht nur die Geldbörse, sondern auch die Umwelt.

2.2 Die Wärmepumpe ist nachhaltig

Die Wärmepumpentechnologie ist eine der umweltfreundlichsten und nachhaltigsten Heizungstechnologien auf dem Markt. Die Wärmepumpe nutzt für ihren Betrieb erneuerbare natürliche Ressourcen wie Umgebungsluft, (Grund-)Wasser oder Boden (Erdreich) und verbraucht zum Antrieb des Verdichters nur wenig elektrischen Strom. Deshalb lässt sich durch den Umstieg auf eine Wärmepumpe der CO₂-Ausstoss um bis zu 60 % reduzieren.

2.3 Wärmepumpen sind langlebig

Für Nutzer ist es ebenso wichtig, dass Wärmepumpen zuverlässig arbeiten und sehr langlebig sind, da sie wenig bewegliche Teile benötigen. Bei richtiger Anwendung und regelmässiger Wartung kann man von einem einwandfreien Betrieb über 20 Jahre oder länger ausgehen.

3. Investitionskosten für eine Wärmepumpe

3.1 Wie hoch ist die durchschnittliche Energieeinsparung?

Die Höhe der Energieeinsparung durch den Einsatz einer Wärmepumpe hängt von mehreren Faktoren ab, wie beispielsweise den klimatischen Verhältnissen vor Ort, der Grösse und Dämmung des Gebäudes sowie der Energiequelle, aus der die Wärmepumpe ihre Heizenergie bezieht. Dennoch kann man sagen, dass durch den Umstieg auf ein Wärmepumpensystem Einsparungen zwischen 30 und 50 % möglich sind. Der deutlich geringere Bedarf an eingelegter Energie hat nämlich wesentlich niedrigere Betriebskosten zur Folge.

3.2 Wann rechnet sich eine Wärmepumpe?

Die Amortisationszeit einer Wärmepumpe hängt von den Anschaffungskosten des Gerätes, der Art der Wärmepumpe bzw. der genutzten Energiequelle, den Betriebskosten und der Höhe der Förderung ab. Im Allgemeinen kann man von einer Amortisationszeit von 4 bis 10 Jahren ausgehen.

Die Anschaffungskosten einer Luft-Wasser-Wärmepumpe sind in der Regel deutlich niedriger als die von Solarthermie, wobei moderne Wärmepumpen auch bei niedrigen Temperaturen arbeiten können, während Solarthermie an bewölkten Tagen ineffizient ist.

Es ist jedoch sinnvoll, die Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage zu kombinieren, damit der Verdichter mit selbsterzeugtem Solarstrom betrieben wird.

4. Wie leistungsstark sollte eine Brauchwasserwärmepumpe sein?

Eine vierköpfige Familie verbraucht im Durchschnitt zwischen 200 und 300 Liter Warmwasser pro Tag, also zwischen 50 und 60 Liter pro Person und Tag. Die Temperatur von heissem Brauchwasser liegt normalerweise bei etwa 40 °C. Unter diesen Voraussetzungen werden zur Brauchwassererwärmung in einem Vierpersonenhaushalt 10 bis 14 kWh Energie pro Tag benötigt. Zu diesem Zweck kann eine reine Brauchwasserwärmepumpe eingesetzt werden. Solche Wärmepumpen, die nur zur Brauchwassererwärmung und nicht zum Heizen dienen, werden in Monoblock-Bauweise (ohne Ausseneinheit) hergestellt und arbeiten mit Umgebungsluft. Das Gerät entzieht der Raumluft pro Tag 6 bis 8 kWh Energie, weshalb sich der Raum um 3 bis 5 °C abkühlt. Auf diese Weise sorgt die Wärmepumpe auch für die Kühlung des Aufstellungsorts, an dem ohnehin meist niedrige Temperaturen erwünscht sind (z. B. Keller, Speisekammer oder Werkstatt).

5. Heizwärmepumpe

Eine Heizwärmepumpe erzeugt ganzjährig Heizwärme und/oder Warmwasser. Das Beheizen eines ganzen Hauses erfordert einen wesentlich höheren Energiebedarf als nur das Erwärmen von Brauchwasser. Am besten ist es, die Heizwärmepumpe mit einer Flächenheizung (Boden-, Wand- oder Deckenheizung) zu kombinieren, in der Heizwasser mit einer Temperatur von 50 bis 60 °C zirkuliert. Weil Heizwasser also auf eine höhere Temperatur gebracht werden muss als Brauchwasser, ist die Effizienz der Wärmepumpe dabei entsprechend niedriger.

Bei einer Heizwärmepumpe werden die Kreisläufe zur Brauchwassererwärmung und Raumheizung getrennt ausgeführt (Zwei-Kreislauf-System), damit im Sommer das heisse Brauchwasser nicht das Kühlwasser erwärmt und umgekehrt. Die Kreisläufe sind über einen gemeinsamen Wärmetauscher verbunden.

Während es sich bei Brauchwasserwärmepumpen durchweg um Luft-Wasser-Wärmepumpen (Luftwärmepumpe) handelt, können Heizwärmepumpen auch als Wasser-Wasser-Wärmepumpen (Grundwasserwärmepumpe) oder Sole-Wasser-Wärmepumpen (Erdwärmepumpe) ausgeführt werden.

6. Wie viel kostet eine Wärmepumpe?

Die Kosten einer Brauchwasserwärmepumpe können je nach Modell, Leistung und den spezifischen Anforderungen am Einbauort erheblich variieren. Die Gesamtkosten (Anschaffungs- und Installationskosten) betragen meist zwischen CHF 3’000 und CHF 7’000.

Die Kosten einer Heizwärmepumpe hängen ebenfalls von mehreren Faktoren ab. Zu den wichtigsten Kostenfaktoren zählt die Art der Wärmepumpe (Energiequelle): Luft-Wasser-Wärmepumpen kosten je nach Leistung zwischen CHF 11’500 und CHF 25’000, Wasser-Wasser-Wärmepumpen zwischen CHF 15’500 und CHF 26’000 und Sole-Wasser-Wärmepumpen zwischen CHF 20’000 und CHF 30’000 (insbesondere Wärmepumpen mit Tiefensonden können auch teurer sein). Diese Richtpreise enthalten die Anschaffungs- und Installationskosten sowie bei Wasser-Wasser- und Sole-Wasser-Wärmepumpen auch die Erschliessungskosten.

7. Wärmepumpe für Heizung, Brauchwassererwärmung, Lüftung und Kühlung

Bei modernen Wärmepumpen handelt es sich um reversible Wärmepumpen, bei denen der Heizkreislauf umgekehrt werden kann, um aktive Gebäudekühlung zu ermöglichen. Heutzutage sind aber auch Wärmepumpen mit kontrollierter Wohnraumlüftung erhältlich, die mit einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung kombiniert und insbesondere in Passivhäusern eingebaut werden. Wohnraumlüftung ist ein wichtiger Faktor für die Wohnqualität. Die Luft in der Küche sollte bis zu 15 Mal am Tag ausgetauscht werden, in der Toilette bis zu 7 Mal am Tag und im Flur sowie in Räumen mit niedriger Nutzungsintensität sollte 5 bis 6 Mal am Tag gelüftet werden.

Eine Wärmepumpe mit kontrollierter Wohnraumlüftung entzieht der Abluft die Wärme und führt sie der Zuluft zu.

Auf diese Weise sorgt das Gerät für regelmässigen Austausch der Raumluft bei minimalem Wärmeverlust. Manche Wärmepumpen mit kontrollierter Wohnraumlüftung sind mit Sensoren ausgestattet Sensoren, die bestimmte Werte in der Luft messen (CO₂-Gehalt, Luftfeuchtigkeit) und den Luftaustausch automatisch regeln. Es ist auch möglich, die der Abluft entnommene Wärme zur Brauchwassererwärmung einzusetzen. Zu diesem Zweck wird die Wärmepumpe mit einem Brauchwasserspeicher mit einer Kapazität von etwa 300 l ausgerüstet.