Wärmepumpen Ratgeber, Wärmepumpen
02.05.2023

In Österreich hat sich der Einsatz von Wärmepumpen zur Beheizung von Wohngebäuden und Gewerbeimmobilien in den letzten Jahren zunehmend etabliert. Dieser Fachartikel widmet sich der Funktionsweise von Wärmepumpen im Detail, der Wahl zwischen Fußbodenheizung und Wandheizung, der Bedeutung von guter Planung und Ausführung, dem Einsatz modulierender Wärmepumpen und gibt einen Überblick über gängige Wärmepumpensysteme.

Wärmepumpen Ratgeber

Wärmepumpen nutzen die in der Umwelt vorhandene Energie in Form von Wärme aus Luft, Wasser oder Erdreich und wandeln sie in nutzbare Wärme für Heizung und Warmwasserbereitung um. Durch den Einsatz eines Kältemittels, das in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert, wird die Wärme auf ein höheres Temperaturniveau gebracht. Dabei gibt es verschiedene Typen von Wärmepumpen, wie Luft-Wasser, Wasser-Wasser und Sole-Wasser-Wärmepumpen, die sich in der Wärmequelle und den Einsatzmöglichkeiten unterscheiden. Der Energieverband Österreichs informiert Sie zu den passenden . 

Fußbodenheizung oder Wandheizung

Fußboden- und Wandheizungen sind Flächenheizungen, die eine gleichmäßige und behagliche Wärmeabgabe ermöglichen. Beide Systeme sind gut für den Einsatz mit Wärmepumpen geeignet, da sie mit niedrigen Vorlauftemperaturen arbeiten und somit die Effizienz der Wärmepumpe steigern. Die Wahl zwischen Fußboden- und Wandheizung hängt von den individuellen Gegebenheiten und Vorlieben ab. Fußbodenheizungen haben den Vorteil, dass sie den gesamten Boden erwärmen und somit ein besonders angenehmes Raumklima erzeugen. Wandheizungen eignen sich hingegen besser für die Nachrüstung in Bestandsgebäuden, da sie einfacher zu installieren sind.

Gute Planung und Ausführung von Wärmepumpen

Die Effizienz und Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe hängen maßgeblich von der richtigen Planung und Ausführung des Systems ab. Dazu gehören eine gründliche Analyse des Gebäudes und der Heizlast, die Dimensionierung der Wärmepumpe und der Heizkörper sowie die Auswahl der passenden Wärmequelle. Darüber hinaus sollte die Anlage regelmäßig gewartet und überwacht werden, um eine optimale Leistung und Langlebigkeit zu gewährleisten. Setzen Sie sich mit den Auftragnehmern für Wärmepumpen vor Ort in Verbindung, und lassen Sie sich fachlich zu den passenden Lösungen für Ihren konkreten Fall beraten.

Tipps bei der Nutzung der Wärmepumpe

Es ist empfehlenswert die Vorlauf-Temperatur der Wärmepumpe unter 35°C zu halten. Dies sicher eine effiziente Nutzung der Wärmepumpe. Lassen Sie die Jahresarbeitszahl bereits während der Planung normgerecht ermitteln. Diese sollte bei mindestens 3,5 für Erdwärmepumpen, Wasser-Wärmepumpen oder Luft-Wärmepumpen betragen. Je höher diese Zahl ist, desto besser.

Modulierende Wärmepumpen:

Modulierende Wärmepumpen passen ihre Leistung automatisch an den aktuellen Wärmebedarf des Gebäudes an. Dies ermöglicht eine höhere Effizienz und eine bessere Anpassung an wechselnde Außentemperaturen und Heizlasten. Im Vergleich zu herkömmlichen Wärmepumpen, die stets mit voller Leistung arbeiten, können modulierende Wärmepumpen Energie einsparen und den Verschleiß der Anlage reduzieren. Sie sind daher eine gute Wahl für Gebäude mit variierenden Wärmebedürfnissen und eignen sich besonders für den Einsatz in Kombination mit modernen Heizsystemen, wie Fußboden- oder Wandheizungen.

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Erdreich-Wärmepumpe

Eine Erdreich-Wärmepumpe, auch als Erdwärme- oder Geothermie-Wärmepumpe bezeichnet, ist eine Art von Wärmepumpensystem, das Wärmeenergie aus dem Erdreich nutzt, um Gebäude zu beheizen und Warmwasser bereitzustellen. Diese Art von Wärmepumpe bietet eine hohe Effizienz und Umweltfreundlichkeit und eignet sich sowohl für Neubauten als auch für Sanierungen. Die Stadt Wien bietet hierfür nützliche Tipps zum Umstieg auf Wärmepumpen auf was bei einem Umstieg zu achten ist. 

Funktionsweise einer Erdreich-Wärmepumpe

Eine Erdreich-Wärmepumpe verwendet entweder Erdwärmesonden oder Erdkollektoren, die im Boden verlegt werden, um Wärmeenergie aus dem Erdreich aufzunehmen. Eine Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel (Sole) zirkuliert durch die Sonden oder Kollektoren und nimmt die Wärmeenergie auf. In der Wärmepumpe selbst findet ein Prozess statt, bei dem ein Kältemittel die Wärmeenergie der Sole aufnimmt, verdampft, komprimiert und anschließend im Verflüssiger die Wärme an das Heizungswasser abgibt. Das Kältemittel kehrt in flüssiger Form zum Expansionsventil zurück, und der Prozess beginnt erneut.

Vorteile einer Erdreich-Wärmepumpe

  1. Hohe Effizienz: Erdreich-Wärmepumpen bieten eine hohe Effizienz, da die Temperatur im Erdreich relativ konstant ist und unabhängig von den Außentemperaturen bleibt.
  2. Umweltfreundlichkeit: Da diese Systeme keine direkten Emissionen haben und erneuerbare Energiequellen nutzen, sind sie eine umweltfreundliche Heizlösung.
  3. Kompatibilität: Erdreich-Wärmepumpen können mit verschiedenen Heizsystemen wie Fußboden- oder Wandheizungen kombiniert werden und sind für Heizung und Warmwasser geeignet.

Nachteile einer Erdreich-Wärmepumpe

  1. Installationsaufwand: Die Installation von Erdwärmesonden oder Erdkollektoren erfordert umfangreiche Erdarbeiten, was die Installationskosten erhöhen kann.
  2. Platzbedarf: Für die Verlegung der Erdwärmesonden oder Erdkollektoren ist ausreichend Platz im Außenbereich erforderlich, was in dicht bebauten Gebieten oder auf kleinen Grundstücken problematisch sein kann.
  3. Wartung: Wie bei anderen Wärmepumpen ist regelmäßige Wartung notwendig, um eine optimale Leistung und Langlebigkeit zu gewährleisten.

Luft-Wasser Wärmepumpen

Die Luft-Wasser-Wärmepumpe ist eine gängige Art von Wärmepumpensystem, das die in der Außenluft gespeicherte Energie nutzt, um Heizung und Warmwasser für Gebäude bereitzustellen. Sie gehört zu den einfachsten und kostengünstigsten Wärmepumpenlösungen und ist sowohl für Neubauten als auch für Sanierungen geeignet.

Funktionsweise von Luft-Wasser Wärmepumpen

Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe besteht im Wesentlichen aus einem Verdampfer, einem Kompressor, einem Verflüssiger und einem Expansionsventil. Die Wärmepumpe entzieht der Außenluft Wärmeenergie, indem sie diese über den Verdampfer strömen lässt. Dabei verdampft das Kältemittel, welches die entzogene Wärmeenergie aufnimmt. Anschließend komprimiert der Kompressor das Kältemittel, wodurch es seine Temperatur erhöht. Im Verflüssiger wird die Wärme des Kältemittels dann an das Heizungswasser abgegeben. Das Kältemittel kehrt in flüssiger Form zum Expansionsventil zurück und der Prozess beginnt von vorn.

Vorteile von Luft-Wasser Wärmepumpen:

  • Einfache Installation: Luft-Wasser-Wärmepumpen benötigen keine Erdbohrungen oder Erdkollektoren, was die Installation einfacher und kostengünstiger macht.
  • Geringere Investitionskosten: Im Vergleich zu anderen Wärmepumpensystemen sind die Anschaffungskosten einer Luft-Wasser-Wärmepumpe meist geringer.
  • Flexibilität: Sie eignen sich für Neubauten und Sanierungen, können für Heizung und Warmwasser eingesetzt werden und sind mit verschiedenen Heizsystemen, wie Fußboden- oder Wandheizungen, kompatibel.

Nachteile von Luft-Wasser Wärmepumpen

  • Geringere Effizienz bei niedrigen Außentemperaturen: Die Effizienz der Luft-Wasser-Wärmepumpe nimmt ab, wenn die Außentemperatur sinkt. In kalten Klimazonen oder während strenger Winterperioden kann dies die Leistung beeinträchtigen und den Energieverbrauch erhöhen.
  • Lärmbelästigung: Der Betrieb von Luft-Wasser-Wärmepumpen erzeugt Geräusche, die in dicht besiedelten Gebieten oder bei ungünstiger Positionierung der Außeneinheit zu Lärmbelästigung führen können.

Wasser-Wasser Wärmepumpe

Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist ein Typ von Wärmepumpensystem, das Grundwasser als Wärmequelle nutzt, um Gebäude zu beheizen und Warmwasser bereitzustellen. Sie ist für Neubauten und Sanierungen geeignet und bietet eine hohe Effizienz bei gleichzeitig geringen Umweltauswirkungen.

Funktionsweise der Wasser-Wasser Wärmepumpe

Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe besteht aus einem Verdampfer, einem Kompressor, einem Verflüssiger und einem Expansionsventil. Das System entzieht dem Grundwasser Wärmeenergie, indem es dieses über den Verdampfer leitet. Dabei verdampft das Kältemittel, das die Wärmeenergie aufnimmt. Der Kompressor komprimiert anschließend das gasförmige Kältemittel, wodurch dessen Temperatur ansteigt. Im Verflüssiger wird die Wärme des Kältemittels an das Heizungswasser abgegeben. Das Kältemittel kehrt in flüssiger Form zum Expansionsventil zurück und der Prozess beginnt erneut.

Vorteile der Wasser-Wasser Wärmepumpe

  • Hohe Effizienz: Da Grundwassertemperaturen im Vergleich zu Lufttemperaturen relativ konstant sind, bieten Wasser-Wasser-Wärmepumpen eine hohe Effizienz, selbst bei niedrigen Außentemperaturen.
  • Geringe Umweltauswirkungen: Wasser-Wasser-Wärmepumpen haben keine direkten Emissionen und nutzen eine nachhaltige Energiequelle, wodurch sie eine umweltfreundliche Heizlösung darstellen.
  • Kompatibilität: Sie sind mit verschiedenen Heizsystemen, wie Fußboden- oder Wandheizungen, kompatibel und können für Heizung und Warmwasser eingesetzt werden.

Nachteile Wasser-Wasser Wärmepumpe

  • Zugang zu Grundwasser erforderlich: Für die Installation einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist ein Zugang zu Grundwasser notwendig, beispielsweise durch einen Brunnen oder einen Grundwasserleiter. Dies kann die Installationskosten erhöhen und ist nicht überall möglich.
  • Genehmigungen: In einigen Fällen sind Genehmigungen für die Nutzung von Grundwasser erforderlich, was den Planungs- und Installationsprozess verlängern und komplizieren kann.
  • Wartung: Wasser-Wasser-Wärmepumpen benötigen regelmäßige Wartung, um eine optimale Leistung und Langlebigkeit zu gewährleisten.

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Sole-Wasser-Wärmepumpe

Die Sole-Wasser-Wärmepumpe ist ein Typ von Wärmepumpensystem, das das Erdreich als Wärmequelle nutzt, um Gebäude zu beheizen und Warmwasser bereitzustellen. Sie bietet hohe Effizienz und Umweltfreundlichkeit und eignet sich sowohl für Neubauten als auch für Sanierungen.

Funktionsweise der Sole-Wasser-Wärmepumpe

Die Sole-Wasser-Wärmepumpe besteht aus einem Verdampfer, einem Kompressor, einem Verflüssiger und einem Expansionsventil. Das System entzieht dem Erdreich Wärmeenergie mithilfe von Erdwärmesonden oder Erdkollektoren, die in den Boden eingebracht werden. Die Sole, eine Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel, zirkuliert durch diese Sonden oder Kollektoren und nimmt die Wärmeenergie auf. Im Verdampfer verdampft das Kältemittel, das die Wärmeenergie der Sole aufnimmt. Der Kompressor komprimiert das gasförmige Kältemittel, erhöht dessen Temperatur und leitet es zum Verflüssiger, wo die Wärme an das Heizungswasser abgegeben wird. Das Kältemittel kehrt in flüssiger Form zum Expansionsventil zurück und der Prozess beginnt erneut.

Vorteile der Sole-Wasser-Wärmepumpe

Hohe Effizienz: Da die Temperatur im Erdreich relativ konstant ist, bieten Sole-Wasser-Wärmepumpen eine hohe Effizienz, selbst bei niedrigen Außentemperaturen.

  • Umweltfreundlichkeit: Sole-Wasser-Wärmepumpen haben keine direkten Emissionen und nutzen eine nachhaltige Energiequelle, wodurch sie eine umweltfreundliche Heizlösung darstellen.
  • Kompatibilität: Sie sind mit verschiedenen Heizsystemen, wie Fußboden- oder Wandheizungen, kompatibel und können für Heizung und Warmwasser eingesetzt werden.

Nachteile der Sole-Wasser-Wärmepumpe

  • Aufwändige Installation: Die Installation von Erdwärmesonden oder Erdkollektoren erfordert umfangreiche Erdarbeiten, was die Installationskosten erhöht und den Zeitaufwand vergrößert.
  • Platzbedarf: Sole-Wasser-Wärmepumpen benötigen ausreichend Platz für die Verlegung der Erdwärmesonden oder Erdkollektoren, was in dicht bebauten Gebieten oder auf kleinen Grundstücken problematisch sein kann.
  • Wartung: Wie bei anderen Wärmepumpen ist regelmäßige Wartung notwendig, um eine optimale Leistung und Langlebigkeit zu gewährleisten.

Direktverdampfende Wärmepumpen

Direktverdampfende Wärmepumpen, auch als Direktverdampfer oder Direktexpansions-Wärmepumpen bekannt, sind ein Typ von Wärmepumpensystem, das sich durch eine hohe Effizienz und Umweltfreundlichkeit auszeichnet. Im Gegensatz zu anderen Wärmepumpenarten zirkuliert das Kältemittel direkt in der Wärmequelle – entweder im Erdreich oder in der Luft –, um Gebäude zu beheizen und Warmwasser bereitzustellen.

Funktionsweise von direktverdampfenden Wärmepumpen

Die direktverdampfende Wärmepumpe besteht aus einem Verdampfer, einem Kompressor, einem Verflüssiger und einem Expansionsventil. Bei der Erdreichvariante werden Rohre, die das Kältemittel enthalten, direkt im Boden verlegt. Bei der Luftvariante fließt das Kältemittel durch einen Luft-Wärmetauscher, der der Außenluft Wärme entzieht. In beiden Fällen verdampft das Kältemittel und nimmt die Wärmeenergie auf. Der Kompressor komprimiert das gasförmige Kältemittel und erhöht dessen Temperatur. Im Verflüssiger gibt das Kältemittel die Wärme an das Heizungswasser ab und kehrt in flüssiger Form zum Expansionsventil zurück. Der Prozess beginnt erneut.

Vorteile von direktverdampfenden Wärmepumpen

  • Hohe Effizienz: Direktverdampfende Wärmepumpen bieten eine hohe Effizienz, da Wärmeverluste durch zusätzliche Wärmeübertragungsmedien vermieden werden.
  • Umweltfreundlichkeit: Da diese Systeme keine direkten Emissionen haben und erneuerbare Energiequellen nutzen, sind sie eine umweltfreundliche Heizlösung.
  • Kompatibilität: Direktverdampfende Wärmepumpen können mit verschiedenen Heizsystemen wie Fußboden- oder Wandheizungen kombiniert werden und sind für Heizung und Warmwasser geeignet.

Nachteile von direktverdampfenden Wärmepumpen

  • Technische Komplexität: Direktverdampfende Wärmepumpen sind technisch anspruchsvoller als andere Wärmepumpensysteme, was höhere Anforderungen an Planung, Installation und Wartung stellt.
  • Installationsaufwand: Bei der Erdreichvariante sind aufwändige Erdarbeiten erforderlich, um die Kältemittelrohre im Boden zu verlegen, was die Installationskosten erhöhen kann.
  • Potenzielle Kältemittel-Leckagen: Da das Kältemittel direkt in der Wärmequelle zirkuliert, besteht ein erhöhtes Risiko von Kältemittel-Leckagen, die sowohl die Umwelt als auch die Leistung des Systems beeinträchtigen können.

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Smart Grid Ready-Wärmepumpen

Smart Grid Ready-Wärmepumpen sind Wärmepumpen, die speziell entwickelt wurden, um sich in intelligente Stromnetze (Smart Grids) zu integrieren. Diese Wärmepumpen sind in der Lage, auf Signale und Informationen aus dem Stromnetz zu reagieren, um ihren Betrieb und Energieverbrauch entsprechend anzupassen. Dies führt zu einer effizienteren Nutzung von Energie und kann dazu beitragen, die Netzstabilität zu erhalten, insbesondere in Zeiten hoher oder niedriger Stromnachfrage.

Einige Vorteile von Smart Grid Ready-Wärmepumpen sind

  • Effizienzsteigerung: Durch die Anpassung des Betriebs an die Netzbedingungen und Strompreise können Smart Grid Ready-Wärmepumpen den Energieverbrauch optimieren und dadurch die Betriebskosten senken.
  • Integration erneuerbarer Energien: Da erneuerbare Energien wie Wind- und Solarenergie zeitweise unregelmäßige und variable Leistungen liefern, tragen Smart Grid Ready-Wärmepumpen dazu bei, diese Schwankungen auszugleichen, indem sie ihren Betrieb an die Verfügbarkeit erneuerbarer Energien anpassen.
  • Netzstabilität: Smart Grid Ready-Wärmepumpen können dazu beitragen, die Netzstabilität zu erhalten, indem sie Lastspitzen reduzieren und die Energieversorgung gleichmäßiger verteilen.
  • Fernsteuerung und Überwachung: Die meisten Smart Grid Ready-Wärmepumpen verfügen über Schnittstellen, die eine Fernsteuerung und Überwachung des Systems ermöglichen. Dadurch können Nutzer den Betrieb ihrer Wärmepumpe besser verwalten und mögliche Probleme frühzeitig erkennen.

Um den vollen Nutzen von Smart Grid Ready-Wärmepumpen zu erzielen, ist es wichtig, dass sowohl die Wärmepumpe als auch das Stromnetz die notwendigen Kommunikations- und Steuerungsfunktionen unterstützen. Die Investition in eine Smart Grid Ready-Wärmepumpe kann zu langfristigen Kosteneinsparungen und einer höheren Energieeffizienz beitragen, während gleichzeitig die Integration erneuerbarer Energien und die Netzstabilität gefördert werden.

Zusammenfassung

Wärmepumpen sind effiziente und umweltfreundliche Heizlösungen, die erneuerbare Energiequellen nutzen, um Gebäude zu beheizen und Warmwasser bereitzustellen. In Österreich sind verschiedene Wärmepumpensysteme verbreitet, darunter Luft-Wasser-, Wasser-Wasser-, Sole-Wasser- und direktverdampfende Wärmepumpen. Jedes System hat spezifische Vor- und Nachteile hinsichtlich Effizienz, Installationsaufwand, Umweltfreundlichkeit und Kompatibilität mit Heizsystemen wie Fußboden- oder Wandheizungen. Eine gute Planung und Ausführung sind entscheidend, um optimale Leistung und Energieeinsparungen zu erzielen. Modulierende Wärmepumpen bieten zusätzliche Vorteile in Bezug auf Leistung und Energieeffizienz. Bei der Auswahl des geeigneten Wärmepumpensystems sollten Faktoren wie örtliche Gegebenheiten, Klimabedingungen und spezifische Anforderungen berücksichtigt werden.

Konsultieren Sie auch unseren Baukostenrechner für Wärmepumpen, um einen ersten Überblick zu den Kosten für Wärmepumpen zu erhalten.

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