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Lohnt sich eine Luft-Wasser-Wärmepumpe

Eine Heizungswärmepumpe stellt Wärme ökologisch bereit und deckt den kompletten Brauch- und Heizwasserwärmebedarf in einem Ein- und Zweifamilienhaus ab. Sie nutzt die thermische Umweltenergie und steht verbunden mit einer PV-Anlage oder einem Ökostromvertrag für eine Kehrtwende weg von Öl-, Gas- und Kohleheizungen. Die Luft-Wasser-Wärmepumpe ist die beliebteste und meist-verbaute Wärmepumpenart in Europa. Aber wann lohnt sich eine Luft-Wasser-Wärmepumpe wirklich? Wir erklären es dir hier.

Wie funktioniert eine Luft-Wasser-Wärmepumpe?

Alle Wärmpumpen, auch die Luft-Wasser-Wärmepumpe, setzen auf einen Prozess, der in 3 in sich geschlossene Kreisläufe aufgeteilt ist.

Kreislauf, in der Grafik links

Im ersten Kreislauf entzieht die Luft-Wasser-Wärmepumpe die thermische Energie der Umgebungsluft und führt sie dem Verdampfer, der Schnittstelle zum zweiten Kreislauf, zu.

Kreislauf, in der Grafik Mitte

Im 2. Kreislauf zirkuliert ein leicht zu verdampfendes Kältemittel, wie das Kältemittel Propan (R290), das schon bei Temperaturen von -42 °C verdampft. Das Kältemittel nimmt über den Verdampfer/Wärmetauscher die Wärmeenergie der Wärmequelle im Gegenstromprinzip auf und verdampft dabei.

Das jetzt gasförmige Kältemittel wird weiter an den elektrisch betriebenen Kompressor gepumpt, dessen Stromversorgung von einer eigenen PV-Anlage kommen kann. Der Kompressor ist mit einer Inverter-Technologie ausgestattet und kann je nach Energiebedarf das Kältemittel stufenlos mehr oder weniger stark komprimieren. Hier wird das Kältemittel also verdichtet.

Die Luft-Wasser-Wärmepumpe pumpt jetzt das heiße und unter hohem Druck stehende, gasförmige Kältemittel weiter zum Wärmetauscher (Verflüssiger), der die Schnittstelle zum 3. Kreislauf bildet. Dabei gibt das Kältemittel seine Wärmeenergie über einen Plattenwärmetauscher (Verflüssiger) an den 3. Kreislauf ab und kondensiert dabei, es wird also wieder flüssig.

Das jetzt flüssige Kältemittel fließt weiter zum Expansionsventil, das den Druck des Kältemittels drosselt und es weiter stark abgekühlt. Damit erreicht das Kältemittel wieder den Anfangszustand mit gleicher Anfangstemperatur und gleichem Druck. Die Wärmepumpe kann es wieder dem Verdampfer zuführen, um die Wärmeenergie der Wärmequelle nochmal aufzunehmen.

Kreislauf, in der Grafik rechts

Der Wärmetauscher/Verflüssiger ist die Schnittstelle zwischen dem 2. und dem 3. Kreislauf. Dort wird der Heizwasserrücklauf erwärmt und der Vorlauf an den Pufferspeicher bzw. Brauchwasserspeicher transportiert. Die Wärmepumpe pumpt das Heizwasser vom Pufferspeicher aus per Umwälzpumpe über das Heizwasserverteilungssystem an die Radiatoren bzw. an die Fußbodenheizungen, um das Haus zu erwärmen. Das Heizwasser kühlt sich ab und wird wieder dem Wärmetauscher/Verflüssiger zugeführt. Es kann jetzt wieder Wärmeenergie aufnehmen. Der Brauchwasserspeicher versorgt die Wasserhähne in Bad und Küche.

Welche Vorteile hat eine Luft-Wasser-Wärmepumpe?

FörderungFörderungFörderungFörderung

Förderungen

Der Bund fördert Luft-Wasser-Wärmepumpen mit bis zu 50 %.

MünzeMünzeMünzeMünze

Schornsteinfegerkosten ade

Da die Luft-Wasser-Wärmepumpe strombetrieben ist, ist ein Schornstein überflüssig.

OekostromOekostromOekostromOekostrom

Umweltfreundlich

Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe nutzt die frei verfügbare, thermische Umgebungsenergie der Luft und erzeugt damit Wärme für das Eigenheim

EnergiezählerEnergiezählerEnergiezählerEnergiezähler

Intelligent regelbar

Die Wärmepumpe kann über eine Funksteckdose angesteuert werden, die ein Relais bedient (SG-Ready-Schnittstelle). Daneben kannst du eine Wärmepumpe über ein EE-Bus (Energiemanagementsystem) ansteuern.

Wie viel kostet eine Luft-Wasser-Wärmepumpe im Vergleich zu anderen Heizungssystemen?

Die Kosten für eine Luft-Wasser-Wärmepumpe hängen von verschiedenen Faktoren ab:

  • Größe des Gebäudes
  • Effizienz der Wärmepumpe
  • Installationskosten
  • Wartungskosten

Die Anschaffungskosten für Luft-Wasser-Wärmepumpen sind höher als für herkömmliche Heizsysteme wie Gas- oder Ölheizungen. Durch ihre hohe Effizienz und die niedrigeren Betriebskosten kannst du aber langfristig mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe sparen. Auch Förderungen vom Staat senken die Anschaffungskosten einer Wärmepumpe.

 

Wie hoch sind die Betriebskosten im Vergleich zu anderen Heizungssystemen?

Gas- oder Ölheizungen haben im Vergleich zu Luft-Wasser-Wärmepumpen höhere Betriebskosten. Luft-Wasser-Wärmepumpen werden mit Strom betrieben und nicht mit fossilen Brennstoffen, wie Öl, Gas oder Holz. Der Stromtarif spielt hier die größte Rolle. Ist dieser im Normalbereich oder kommt der Strom sogar von der eigenen PV-Anlage, dann ist der Betrieb einer Luft-Wasser-Wärmepumpe immer günstiger als jener anderer Heizungssysteme.

Weitere Faktoren, die in die Betriebskosten einer Luft-Wasser-Wärmepumpe einfließen:

  • Effizienz der Wärmepumpe
  • Größe des Gebäudes
  • Heizleistung
  • Energieeffizienzklasse

Beispiel*:

Um die Betriebskosten der unterschiedlichen Heizungssysteme praktisch vergleichbar darstellen zu können, berechneten wir in folgendem Beispiel die Heizkosten eines Einfamilienhauses mit 4 Personen und einer Fläche von 200 m². Während das Heizen mit einer Öl- oder Gasheizung in diesem Fall etwa 3.000 €/Jahr kostet, beansprucht eine Luft-Wasser-Wärmepumpe der Energieeffizienzklasse A++ mit 8 kW Heizleistung mit Wärmepumpenstromtarif nur ca. 2.050 €. Ähnliche Kosten ergeben sich auch bei einer Pelletheizung. Wird die Wärmepumpe mit Photovoltaikstrom betrieben, sinken die Betriebskosten einer Luft-Wasser-Wärmepumpe pro Jahr auf bis zu 1.250 €.

Einen Wärmautarkiegrad von 60 % zu erreichen ist relativ einfach, vorausgesetzt du baust nach derzeitiger Effizienzklasse. Dafür reicht eine PV-Anlage mit 9 kWp und eine Batterie mit einer Kapazität von 10 kWh (gemessen an einem 4-Personen-Haushalt mit einem Stromverbrauch von 4.000 kWh/Jahr, exkl. Strom für Wärmepumpe). Größere PV-Anlagen und Batteriekapazitäten wirken sich wenig auf den Wärmeautarkiegrad aus, es sind aber auch Werte bis zu 80 % möglich. Wie du den Autarkiegrad deines Projektes grob bestimmst, zeigt dir der 24-h-Sonne-Simulator von Fronius.

Eine wichtige Kennzahl bei der Suche nach einer effizienten Wärmepumpe ist der SCOP-Wert. Dieser gibt eine auf Klimabedingungen basierende Effizienzbewertung einer Wärmepumpe an. Die für dieses Beispiel verwendete Luft-Wasser-Wärmepumpe von Daikin hat einen SCOP-Wert von 4,61.

Weitere Faktoren beeinflussen darüber hinaus effizientes Heizen, z. B. spielt auch das Verteilsystem und die Dämmung der Leitungen bei der Effizienz einer Wärmepumpe eine wichtige Rolle und ergeben die sogenannte Jahresarbeitszahl (JAZ).

*Alle Quellen siehe unten.

Warmepumpe ModulWarmepumpe ModulWarmepumpe ModulWarmepumpe Modul

Wie effizient ist eine Luft-Wasser-Wärmepumpe?

Wie effizient eine Luft-Wasser-Wärmepumpe ist, hängt von der Außentemperatur, der Heizleistung und der Effizienzklasse der Wärmepumpe ab. Bei niedriger Außentemperatur nimmt die Effizienz ab, da der Verdampfer weniger Leistung aufnehmen kann. Eine zusätzliche Heizquelle, z. B. ein Heizstab, kann hier unterstützen.

Der COP-Wert (Coefficient of Performance) gibt die Effizienz einer Wärmepumpe an. Er sagt aus, wie viel Wärmeenergie die Luft-Wasser-Wärmepumpe im Verhältnis zur aufgenommenen Energie aus der Luft liefert. Sie erreicht COP-Werte von 3-4, liefert also 3-4 kWh Wärmeenergie und nimmt dafür nur 1 kWh elektrische Energie auf.

Förderung Wärmepumpe

Seit dem 01.01.2021 gibt es die neue Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG). Für Neubauten und Sanierungen gilt jetzt:

Neubau

Die KfW-Förderung für Effizienzhäuser fördert durch einen zinsgünstigen Kredit Wärmepumpen direkt mit. Hier muss die Wärmepumpe keine gesetzlichen Mindestvoraussetzungen mehr erfüllen, das war im zum 30.12.2020 abgelaufenen Marktanreizprogramm noch anders.

Sanierung

Bei einer Sanierung bezuschusst die BAFA laut BEG die förderfähigen Kosten einer effizienten Wärmepumpe bei einem gleichzeitigen Öl-Kessel-Tausch mit bis zu 35 % und ohne Öl-Kessel-Tausch mit bis zu 25 %. Dazu können sogar weitere 5 % kommen, wenn ein natürliches Kältemittel verwendet wird (Propan/R290). Insgesamt fördert die BAFA so bis zu 40 % der förderfähigen Kosten. Die maximale Förderhöhe im BEG liegt bei 60.000 €. Das heißt, dass neben der Förderung der Wärmepumpe im Altbau, auch Sanierungsmaßnahmen mitgefördert werden. Das kann helfen, um die Voraussetzungskriterien einer Wärmepumpe mit einer maximalen Vorlauftemperatur von 55 °C zu erfüllen.

Checkliste: Lohnt sich eine Luft-Wasser-Wärmepumpe

1. Wie groß ist der Wärmebedarf des Gebäudes und kann dieser von der Luft-Wasser-Wärmepumpe gedeckt werden?

Je nach Größe, Alter und Dämmung kann der Wärmebedarf eines Gebäudes sehr unterschiedlich sein. Eine zu kleine Wärmepumpe kann das Gebäude nicht ausreichend heizen. Eine zu große Wärmepumpe hingegen ist unnötig teuer und verschwendet Energie. Die Heizlastberechnung ermittelt den Wärmebedarf und berücksichtigt neben der Größe des Gebäudes auch die Isolierung, Fenster und Türen sowie die geographische Lage.

2. Welche baulichen Voraussetzungen müssen für die Installation einer Luft-Wasser-Wärmepumpe erfüllt werden?

  • Platzbedarf
  • Stromanschluss
  • Rohrleitungen
  • Bestehendes Heizsystem mit ausreichendem Pufferspeicher und einer hydraulischen Weiche
  • Dämmung

3. Wie ist die Qualität der Luft, die als Energiequelle für die Wärmepumpe genutzt wird?

Damit eine Luft-Wasser-Wärmepumpe effizient und zuverlässig laufen kann, muss die Luftqualität stimmen. Die Luft sollte möglichst sauber sein, also frei von z. B. Staub, Schmutz oder Pollen. Auch ein ausreichender Luftvolumenstrom ist wichtig, damit die Luft-Wasser-Wärmepumpe genügend Wärmeenergie aus der Luft ziehen kann.

4. Wie ist die Umgebungstemperatur und wie beeinflusst diese die Effizienz der Luft-Wasser-Wärmepumpe?

Die Umgebungstemperatur beeinflusst die Effizienz einer Wärmepumpe. Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe wandelt Wärmeenergie aus der Luft in ein höheres Temperaturniveau um. Je höher die eingesaugte Temperatur, umso weniger Energie braucht sie, um sie in warmes Wasser umzuwandeln. Eine Außentemperatur von 0-35 °C ist dafür ideal.

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Lohnt sich eine Luft-Wasser-Wärmepumpe Fazit

Auf die Frage „Wann lohnt sich eine Luft-Wasser-Wärmepumpe?“ gibt es keine pauschale Antwort. Was man aber grundsätzlich sagen kann ist, dass eine Luft-Wasser-Wärmepumpe öfter Sinn macht, als viele denken. Viele Gebäude erreichen aufgrund von staatlichen Regelungen den Mindeststandard für eine Wärmepumpe, sodass die benötigte Vorlauftemperatur gegeben ist.

Die Außentemperatur und die Luftqualität in Deutschland und Österreich sorgen in der Regel für eine hohe Effizienz der Luft-Wasser-Wärmepumpe. Wirtschaftlich gesehen lohnt sich das Heizen mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe, besonders in Kombination mit Photovoltaik-Strom, immer, denn die Preise für fossile Brennstoffe, wie Öl und Gas, steigen weiter. Die Investition in ein neues Gerät und mögliche Umbaumaßnahmen sind zwar eine finanzielle Hürde, diese zu nehmen wird sich aber nach nur wenigen Jahren auszahlen.

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Häufige Fragen zu Wärmepumpen

Was ist die TA-Lärm?

Die TA-Lärm ist eine Verwaltungsvorschrift, die Nachbarn vor Lärm schützen soll. Zur TA-Lärm solltest du noch 2 Definitionen kennen:

Schallemissionsort: Ist der Ort, an dem die Außeneinheit der Luft-Wasser-Wärmepumpe steht. Die Außeneinheit erzeugt über das Ansaugen der Luft einen kreisförmigen, wellenartigen Schall, der als Schallemission bezeichnet wird.

Schallimmissionsort: Ist der Ort, an dem die Schallwellen, also die Schallemissionen, eindringen. Dieser Ort ist für die TA-Lärm entscheidend. Denn nach der TA-Lärm sind Immissionsrichtwerte in dB (A) am Immissionsort außerhalb des Gebäudes einzuhalten. Wenn du eine Wärmepumpe auslegst, musst du den Ort ermitteln, an dem der kreisförmige Schall als erstes eintrifft. Du ermittelst den Ort, in dem du die Entfernung zum am stärksten betroffenen Raum und dort 0,5 m vor der Mitte des geöffneten Fensters bestimmst. Der festgestellte Immissionsort wird dann als Bezugspunkt für die Geräuschbeurteilung hergenommen.

Um zu erkennen, ob eine Luft-Wasser-Wärmepumpe die Immissionsrichtwerte nach der TA-Lärm einhält, nutze einfach den Schallrechner des Bundesverbands Wärmepumpe.

Was ist die jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz?

Der Wert sagt dir, ob die Wärmepumpe nach dem BEG förderfähig ist oder nicht. Er sagt aus, wie viel Primärenergie die Wärmepumpe für eine kWh benötigt. Der Wert errechnet sich aus dem Seasonal Coefficient of Performance (SCOP) nach der Norm EN14825 und dem Divisor 2,5. Die 2,5 kommen vom Primärenergiefaktor des europäischen Strommixes.

Was sagt dir die Jahresarbeitszahl (JAZ)?

Die Jahresarbeitszahl JAZ zeigt den Wirkungsgrad des Heizwärmeverteilungssystems mit seinen einzelnen Bestandteilen, wie dem Pufferspeicher, der Umwälzpumpe und den Heizkörpern. Der typische Wärmebedarf eines Einfamilienhauses liegt bei etwa 20.000 kWh. Beträgt die Jahresarbeitszahl 4, erzeugt das System mit 1 kWh Strom 4 kWh Wärme. Für einen Wärmebedarf von 20.000 kWh, müssen also (20.000/4) = 5.000 kWh Strom aufwenden.

Was ist der COP?

Der Coefficient of Performance (COP), zu Deutsch „Leistungszahl“, zeigt dir, in welchem Verhältnis Strom und Wärme stehen, aber unter Laborbedingungen im Testversuch und nicht in der Realität.

Wie viel Platz braucht eine Luft-Wasser-Wärmepumpe?

Die Luft-Wasser-Wärmepumpe kommt in verschiedenen Varianten. Es gibt sie als Split-Anlage, als Innen- und als Außenanlage, die sehr oft verbaut wird.

Die Luft-Wasser-Wärmepumpe als Außenanlage braucht eine Außeneinheit, die du individuell auf dem Grundstück aufstellen kannst. Dabei übernimmt die Außeneinheit den kompletten Wärmegewinnungs- und Wärmegenerierungsprozess. In der Außeneinheit wird der Heizwasserrücklauf erwärmt, sodass der Heizwasservorlauf an die Inneneinheit im Gebäude gehen kann.

Steht die Außeneinheit etwas weiter von der Außenwand des Zentral-Heizungs-Raumes weg, musst du die Vor- und Rücklaufleitung etwa einen Meter tief unter die Erdoberfläche verlegen. Hier ist also etwas Grubenarbeit angesagt. Die Inneneinheit findet sich im Zentral-Heizungsraum und ist ein Gerät, dass den Pufferspeicher sowie den Elektro-Zuheizer, Systemregler und alle notwendigen hydraulischen Komponenten beinhaltet. Ein Brauchwasserspeicher kann hier schon integriert sein, wenn nicht, wird der Brauchwasserspeicher neben die Inneneinheit gesetzt.

Warum ist die Vorlauftemperatur so wichtig?

Früher wurden Gebäude oft auf Systemtemperaturen von 70/55 °C ausgelegt. Das macht eine Vorlauftemperatur von 70 °C und eine Rücklauftemperatur von 55 °C. Liegt die Vorlauftemperatur über 55 °C, muss der Kompressor das Kältemittel zu stark verdichten, um die benötigte Temperatur bereitstellen zu können. Der Stromverbrauch des Kompressors ist dann zu groß und die Wärmepumpe arbeitet unwirtschaftlich. Damit eine Wärmepumpe wirtschaftlich läuft, sollte die Vorlauftemperatur bei maximal 55 °C liegen.

Was bedeutet die Vorlauftemperatur?

Die Vorlauftemperatur bezeichnet die Heizwassertemperatur, die vom Pufferspeicher aus in die Radiatoren bzw. in die Fußbodenheizung geht. Dabei haben Niedertemperaturheizsysteme wie Fußbodenheizungen eine Vorlauftemperatur von 35 °C, da sie wegen der größeren Heizfläche einfacher Energie an den Raum abgeben können. Klassische Heizkörper haben eine kleine Heizfläche, sodass bei ihnen die Vorlauftemperatur höher sein muss, um den Raum mit derselben Energiemenge wie eine Fußbodenheizung zu füllen.

Wie drossle ich die Vorlauftemperatur auf 55 °C ?

Das kann zum Beispiel durch ebenfalls geförderte Modernisierungsmaßnahmen wie den Einbau einer Fußbodenheizung, passieren. Auch kannst du Tieftemperaturheizkörper integrieren, die die erforderliche Heiztemperatur erbringen. Fenster- und Wanddämmungen reduzieren weiter den Wärmebedarf und damit auch die Vorlauftemperatur. Die Heizträger müssen so weniger Wärmeenergie aufbringen.

Kann die Luft-Wasser-Wärmepumpe auch kühlen?

Das 4-Wege-Umschaltventil kann den Kältemittelkreislauf umdrehen. Die Wärmeenergie wird dem Haus also aktiv entzogen und im Falle der Luft-Wasser-Wärmepumpe trägt der Ventilator sie aktiv nach draußen. Die Radiatoren sind nicht für die Kühlung gemacht, aber mit einer Fußbodenheizung ist das Kühlen machbar, wenn auch nur begrenzt. Die beste Lösung dafür ist ein eigener Kühlkreislauf, unabhängig vom schon bestehenden Heizwasserkreislauf.

Gibt es einen Wärmepumpenstromtarif?

Ja, den gibt es. Nach dem jährlichen Monitoring-Bericht der Bundesnetzagentur und des Bundeskartellamtes lag der Wärmepumpenstrompreis am 01.04.2019 bei 22,50 ct/kWh. Dieser Wert ist ein arithmetischer Mittelwert und kommt von 864 Heizstromlieferanten bei einem Wärmepumpenstrombezug von 7.500 kWh pro Jahr. Um einen Wärmepumpenstromtarif zu bekommen, ist der Verteilnetzbetreiber berechtigt die Wärmepumpe 3-mal täglich abzuschalten, aber nicht länger als 2 h pro Tag. Noch günstiger ist aber der eigens erzeugte Strom, direkt aus der PV-Anlage.

Wie hoch ist die Lebensdauer und Wartungsintensität einer Luft-Wasser-Wärmepumpe im Vergleich zu anderen Heizungssystemen?

Die Lebensdauer einer Luft-Wasser-Wärmepumpe liegt bei 15-25 Jahren, abhängig von der Produktqualität und der Installation. Die komplexen Geräte müssen deutlich weniger oft als z. B. Öl- oder Gasheizungen gewartet werden – einmal im Jahr reicht aus. Mit der regelmäßigen Wartung, Reinigung und Überprüfung erhöht sich die Lebensdauer.

Wie hoch ist die CO2-Einsparung durch die Verwendung einer Luft-Wasser-Wärmepumpe im Vergleich zu anderen Heizungssystemen?

Laut dem Bundesverband Wärmepumpe sparen Luft-Wasser-Wärmepumpen in Deutschland im Vergleich zu Gasheizungen bis zu 50 % an CO2-Emissionen ein. Im Vergleich zu Ölheizungen sogar bis zu 60 %. Die tatsächliche Einsparung hängt aber von vielen Faktoren, wie der Stromquelle und den Kennzahlen der verwendeten Wärmepumpe ab. Eines ist aber sicher: Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe ist die aktuell nachhaltigste Art ein Haus zu heizen.

Quellen

  • Bei allen Heizungsarten werden durchschnittliche Wartungskosten berücksichtigt – Stand 04.2023.
  • Für den gezeigten Gaspreis wurde die preisgünstigste Neukundenoption im Münchener Raum von Check24 Als Gasverbrauch werden 32.000 kWh pro Jahr angesetzt – Stand 20.04.2023.
  • Der Ölpreis wurde der Heizölpreisliste von Tecson entnommen – Stand 04.2023.
  • Als Jahresverbrauch werden 3.000 l verwendet – Stand 04.2023.
  • Zur Vergleichsrechnung bei Verwendung einer Holz-Pellet-Heizung wurde die Marktpreisliste von Carmen-Ev verwendet – Stand 20.04.2023. Erneut wird von 32.000 kWh Heizbedarf ausgegangen.
  • Für die Berechnungen der Wärmepumpenbetriebskosten wird ein preisgünstiger Wärmepumpenstromtarif von Check24 ermittelt – Stand 20.04.2023.
  • Die Stromgestehungskosten von etwa 7 ct pro kWh stammen aus einer Veröffentlichung des ISE Fraunhofer Institutes – Stand 04.2023.
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