Wärmepumpen können als Wärmequelle die Umgebungsluft, das Grundwasser
oder das Erdreich nutzen. Hierbei gilt, dass die Effizienz der Wärmepumpedurch eine konstant hohe Umgebungstemperatur entscheidend gesteigert
werden kann. Dies bedeutet, dass durch die hohen Temperaturunterschiede
der Außenluft im Verlauf des Jahres Wärmepumpen, die die Umgebungsluft
als Wärmequelle nutzen, grundsätzlich schlechtere Voraussetzungen haben.
Eine Wärmepumpe
kann – je nach zu beheizender Raumfläche und je nach Wärmequelle
– allein für die Wärmeversorgung eines Hauses eingesetzt werden.
Ist dies der Fall, dann spricht man von einem monovalentem Betrieb
einer Wärmepumpe. Wird eine weitere Energiequelle eingesetzt für
die Wärmeversorgung im Haus, bspw. Gas oder Öl, so findet ein
bivalente Betriebsweise statt. Ist die weitere Energiequelle einzig
Strom, ist ein monoenergetischer Betrieb der Wärmepumpe gegeben,
weil Elektrizität die einzige Energiequelle darstellt.
Monovalenter
Betrieb einer Wärmepumpe
Für einen
monovalenten Betrieb ist es erforderlich, dass die Wärmequelle über
das Jahr hinweg eine relativ konstante Temperatur hat. Optimal ist
das Grundwasser als Wärmequelle. Ebenso gut eignet sich das Erdreich
– insbesondere bei Nutzung mit Erdsonden – für den monovalenten
Betrieb. Die Luft als Wärmequelle eignet sich wegen zu hoher
Temperaturschwankungen nicht für einen monovalenten Betrieb.
Als alleiniger
Wärmeerzeuger muss die Wärmepumpe daher auch für eine Heizleistung
fähig sein, damit ein Gebäude maximal mit Wärme versorgt wird. Je
niedriger die Vorlauftemperaturen sind, umso wirtschaftlicher ist
auch der monovalente Betrieb. Flächenheizungen wie Fußbodenheizungen
und Wandflächenheizungen haben geringe Vorlauftemperaturen von etwa
38 bis 40 Grad und bewegen sich weit unterhalb der 55 Grad Celsius.
Umso weiter die Vorlauftemperatur unter diesen Wert geht, umso
günstiger wird auch der Betrieb und umso weniger Zusatzenergie wird
benötigt.
Die Vorteile der
monovalenten Betriebsweisen liegen in der Unabhängigkeit von anderen
fossilen Energieträgern wie Öl oder Gas, die wegfallenden
Anschlusskosten bei Gas bzw. Tankkosten bei Öl. Ebenso der
Schornstein und die Reinigungskosten entfallen. Auf lange Sicht
ergeben sich so für den Hausbesitzer nicht unerhebliche
Einsparungen, die die anfänglichen höheren Investitionskosten
wettmachen.
Bivalenter Betrieb einer Wärmepumpe
In Deutschland sind die
Winter vergleichsweise kalt, weswegen viele Wärmepumpenbesitzer,
deren Wärmequelle die Luft ist, eine Zusatzheizung benötigen. Diese
kann aus einem kleinen Heizkessel (Öl) oder einer Elektroheizung
bestehen. Auch der Anschluss an das Gasnetz ist denkbar. Der
zusätzliche Wärmeerzeuger kommt immer dann zum Einsatz, wenn die
Wärmepumpe aufgrund zu niedriger Temperaturen der Wärmequelle die
Wärmeversorgung im Haus nicht sicherstellen kann. Das ist im Winter
bei Luft als Wärmequelle der Fall, sofern der Winter nicht sehr mild
ausfällt. Dadurch entstehen höhere Betriebskosten beim Unterhalt.
Wirtschaftlicher Betrieb einer Wärmepumpe
Grundlage der
Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe ist eine hohe Jahresarbeitzahl.
Um Aussagen darüber treffen zu können, wie effizient eine
Wärmepumpearbeitet, müssen die Jahresarbeitszahlen verglichen werden. Diese gibt
das Verhältnis von der Wärmeenergie, die gewonnen wird zu der
benötigten Antriebsenergie an. Gängige Wärmepumpen erreichen oftmals
eine Jahresarbeitszahl von 3. Dies bedeutet, dass zur Erzeugung von 3
kWh Wärmeenergie durchschnittlich 1 kWh elektrische Antriebsenergie
benötigt wird.
Von einer ökologisch effizienten Nutzung kann erst ab einer
Jahresarbeitszahl von 3 ausgegangen werden, da ca 3 kWh Primärenergie
notwendig sind, damit den Endverbraucher 1 kWh Strom erreicht. Ideal ist es, wenn die Wärmepumpe das gesamte Jahr über
im Einsatz ist. Die Jahresarbeitzahl berücksichtigt die
Betriebsbedingungen (Temperaturen der
Wärmequelle/Vorlauftemperaturen/etc.). Danach ergibt sich ein
bestimmter Wert. Am schlechtesten schneiden Wärmepumpen mit der
Wärmequelle Luft ab, das Mittelfeld nimmt das Erdreich und den
vorderen Platz das Grundwasser als Wärmequelle ein.
Abhängig von den Ausgangsbedingungen (Grundstücksausrichtung, Hausdämmung, Zusatzheizquelle, Medium der Wärmepumpe)
kann man davon ausgehen, dass sich bei einem Neubau die Mehrkosten für
die Anschaffung einer Wärmepumpenanlage nach ca 20 - 30 Jahren
amortisieren. Die genaue Dauer bis zur finanziellen Wirtschaftlichkeit
der Anlage ist von Fall zu Fall verschieden. In die Berechnung
einzubeziehen sind auch die schwankenden Öl-, Gas- und Strompreise.
Weiterhin zu beachten ist auch, dass Strom, der zum Betrieb von
Wärmepumpen verwandt wird, derzeit noch vergünstigt an den Verbraucher
weitergegeben wird. Dies muss jedoch nicht unbegrenzt so sein.
