Eine Frage der Wärme – Die richtige Heizung für unser Haus

In unseren bisherigen Wohnungen hatte wir stets Gasheizungen und haben uns alle Jahre wieder über die gestiegenen Gaspreise geärgert, daher stand von Anfang an fest, dass wir für unser Haus auf eine moderne Art der Heizungstechnik setzen wollen, nämlich auf die Wärmepumpe.
Wärmepumpen sind in der Anschaffung mit rund 10.000 € teurer als vergleichbare Gasheizungen, die im Bereich von 3.000 bis 7.000 € zu bekommen sind. Dazu kommen, je nach Art der Wärmepumpe, nochmal mehrere Tausend Euro für Erdsonden, Erdkollektoren, Bohrungen, usw.
Wärmepumpen benötigen für den Betrieb jedoch keinen Brennstoff, die Umwelt liefert etwa 75 Prozent der Energie für Heizung und Warmwasser, nur ein Viertel kommt durch den Einsatz von Strom hinzu. Stromkosten pro Jahr: etwa 600 bis 1.000 €.

Technisch gesehen kann man sich eine Wärmepumpe vereinfacht gesagt vorstellen wie einen Kühlschrank, nur dass sie umgedreht funktioniert. Der Kühlschrank zieht Wärme aus dem Inneren des Kühlraums ab und setzt sie auf der Rückseite des Gerätes wieder frei. Die Wärmepumpe dagegen holt Wärme von draußen und gibt sie im Inneren des Hauses wieder ab. Der Kühlschrank kühlt, die Wärmepumpe wärmt.

Es gibt verschiedene Arten von Wärmepumpen, solche, die ihre Energie aus dem Grundwasser, aus dem Erdboden oder aus der Luft beziehen. In derselben Reihenfolge sinkt auch die Effizient der Anlage.
Besonders in Kombination mit einer Fussbodenheizung sind Wärmepumpen ideal. Ist die Vorlauftemperatur niedrig (um 35°C), arbeitet die Wärmepumpe besonders effektiv. Sie verbraucht wenig Strom und liefert viel Wärme.

Damit die Effizienz von Wärmepumpen untereinander vergleichbar wird, gibt es die Jahresarbeitszahl (JAZ). Dieser Wert beschreibt das Verhältnis zwischen eingesetzter und bereitgestellter Energie. Eine JAZ von 4,0 drückt beispielsweise aus, dass eine Wärmepumpe das Vierfache der eingesetzten Energie in Form von Wärme bereitstellt. Je höher also die JAZ, desto höher ist auch der Anteil der kostenlosen Umweltenergie.

Im Folgenden will ich Euch die verschiedenen Arten kurz vorstellen:

Wasser/Wasser-Wärmepumpe

Grundwasser-Nutzung - Quelle: Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e. V.

Grundwasser-Nutzung – Quelle: Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e. V.

Die Temperatur des Grundwassers liegt selbst an kalten Tagen bei rund 10°C. Aus einem Förderbrunnen wird das Wasser an die Oberfläche gepumpt, die Wärmepumpe entzieht dem Wasser dann einen Teil der Energie und anschließend wird das Wasser über einen sogenannten Schluckbrunnen wieder in das Grundwasser zurückgeleitet. Im Sommer kann man, aufgrund der niedrigen Wassertemperatur, sein Haus damit auch passiv kühlen.
Allerdinge benötigt man für Wasser/Wasser-Wärmepumpen eine Genehmigung und muss sich vorher über Bodengutachten einen Überblick über die Grundwasserverhältnisse unter seinem Haus verschaffen. Zusammen mit den Kosten für die Brunnenbohrungen und den höheren laufenden Kosten für den Betrieb der elektrischen Pumpe lohnt sich diese Art der Wärmepumpe wohl am ehesten für sehr große Häuser.

Eindeutig zu teuer und überdimensioniert für unser Haus!

Sole/Wasser-Wärmepumpe

Hier werden nochmal zwei Klassen unterschieden, die Erdwärmesonden und die Erdwärmekollektoren.

Erdwärmesonde - Quelle: Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e. V.

Erdwärmesonde – Quelle: Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e. V.

Bei Erdwärmesonden fließt eine frostsichere Flüssigkeit, die Sole, über ein Kunststoffrohr tief in die Erde und holt sich dort die benötigte Energie. Da die Bodentemperatur ab einer Tiefe von 10 Metern ganze Jahr über nahezu konstant ist, ist die Erdwärmesonde insbesondere im Winter bei tiefen Temperaturen sehr effektiv. Im Sommer eignen sie sich hervorragend für die passive Kühlung.
Die notwendige Länge der Sonde und damit die Tiefe der Bohrung hängt vom Wärmebedarf des Hauses ab. Bei einem neuen Einfamilienhaus liegt sie im Durchschnitt bei rund 100 Metern. Erdwärmesonden können, außer in Wasserschutzgebieten, fast überall eingesetzt werden, die Installation ist jedoch genehmigungspflichtig.

So eine Tiefenbohrung ist relativ teuer, ich habe schon 5-stellige Beträge gehört, daher ist auch dieses Heizungskonzept für uns weniger interessant.
Erdwärmekollektor - Quelle: Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e. V.

Erdwärmekollektor – Quelle: Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e. V.

Erdwärmekollektoren werden – ähnlich einer Fussbodenheizung – in Schlangen unterhalb der Frostgrenze in einer Tiefe von ca. 1,5m verlegt. Die Fläche, die der Kollektor benötigt, hängt hauptsächlich von der Größe der zu beheizenden Fläche ab, in der Regel liegt sie beim 1,5-fachen der Heizfläche. Es gibt auch noch Erdwärmekörbe, die dann weiter in die Tiefe ragen und dadurch weniger Fläche benötigen, diese sind dann aber auch wieder teurer in der Anschaffung.
Die Fläche über dem Kollektor darf allerdings nicht versiegelt oder bebaut werden, damit der Boden sein Energiereservoir durch die Sonneneinstrahlung oder Regenwasser wieder auffüllen kann. Auch tiefwurzelnde Pflanzen, wie z.B. Bäume, sollten dort nicht gepflanzt werden, da die Wurzeln das Rohrsystem beschädigen können. Anders als Erdwärmesonden sind Kollektoren nicht genehmigungs-, sondern lediglich anzeigepflichtig. Durch den geringeren Aufwand bei der Erschließung spart man bei Erdwärmekollektoren gegenüber einer Sonde in der Regel Kosten.

Lange waren Erdwärmekollektoren bzw. -körbe meine erste Wahl, allerdings hat mich dann die große benötigte Kollektorfläche ziemlich überrascht, da hätten wir fast die gesamte Gartenfläche nutzen müssen.
Dazu kommt, dass man sich in der späteren Gartengestaltung einschränkt (wir hätten ja gerne noch eine fest installierte Feuerstelle, wo der Boden dann versiegelt wäre), die Bodentemperatur über den Kollektoren leicht absinkt, was einem die Pflanzen nicht danken werden und man keinen Baum pflanzen sollte. Ist dann wohl doch nicht das Richtige für uns.

Luft/Wasser Wärmepumpe

Luftwärmepumpe  - Quelle: Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e. V.

Luftwärmepumpe – Quelle: Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e. V.

Diese Art der Wärmepumpe bezieht ihre Energie aus der Außenluft und ggf. auch der Abluft einer Hausbelüftung. Daher sind keine Bohrungen, Grabungen oder besonderen Genehmigungen erforderlich, lediglich die Vorschriften hinsichtlich des Lärmschutzes sind zu beachten.
Im Sommer bei hohen Außentemperaturen arbeiten Luft/Wasser-Wärmepumpen besonders effizient, aber auch im Winter, wenn die Außentemperaturen unter den Gefrierpunkt fallen, kann sie zur Raumheizung oder Warmwasserbereitung genutzt werden.
Im Vergleich mit erdgekoppelten Systemen arbeiten Luft/Wasser-Wärmepumpen aber im Winter, wenn der Heizbedarf am größten ist, etwas weniger effizient und benötigen mehr Antriebsenergie. Im Gegenzug fallen die Investitionskosten aufgrund der weniger aufwendigen Wärmequellenerschließung geringer aus. Luft/Wasser-Wärmepumpen können sowohl außen als auch innen aufgestellt werden.

Von Anfang an die Empfehlung des Architekten haben wir uns mittlerweile auch damit angefreundet. Die Investitionskosten sind von allen Wärmepumpenarten die günstigsten und die Effizienz ausreichend hoch. Da wir das Außengerät auf dem Flachdach montieren werden, ist angeblich keine Geräuschbelästigung zu erwarten. In Kombination mit unserer kontrollierten Wohnraumbelüftung wird auch der warme Abluft durch die Wärmepumpe die enthaltene Energie entzogen. Nachdem unser Kamin ebenfalls an das Heizungssystem angeschlossen wird, können wir in sehr kalten Wintern notfalls noch damit zuheizen.

Zukunftsvision

Ich bin ja schon sehr gespannt, wann Heizungsanlagen mit Brennstoffzellen serienreif werden. Momentan laufen von einigen großen Herstellern bereits Feldtests, die Geräte sind aber unbezahlbar teuer und die Lebensdauer wohl noch sehr eingeschränkt.
Brennstoffzellen arbeiten mit einer einfachen chemischen Reaktion: In den Brennstoffzellen verbindet sich Wasserstoff mit Sauerstoff aus der Luft zu Wasser, dabei wird Wärme freigesetzt. Den Wasserstoff gewinnen die Anlagen aus Erdgas, das sie aus dem Gasnetz beziehen. Zusätzlich entsteht bei der Reaktion neben der Wärme auch Strom, bis zu 60 Prozent der im Erdgas enthaltenen Energie wird in Elektrizität umgewandelt.
Sobald die Geräte durch größere Verbreitung und evtl. staatliche Förderungen im Preis sinken, könnten sie den Wärmepumpen den Rang ablaufen, bis dahin bleibt aber die Wärmepumpe eines der effizientesten und umweltfreundlichsten Heizungssysteme auf dem Markt.

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