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Die Klimarettungsmaschine


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ÖKO-TEST Spezial Umwelt & Energie - epaper ⋅ Ausgabe 10/2021 vom 07.10.2021

GRÜNER HEIZEN

Wärmepumpen sollen unsere Häuser klimaneutral heizen. Ein Überblick über die Vielfalt der Modelle, Vor- und Nachteile und den Stand der Technik. Außerdem: wie Sie Ihr Zuhause umweltfreundlich mit Pellets warm bekommen.

Artikelbild für den Artikel "Die Klimarettungsmaschine" aus der Ausgabe 10/2021 von ÖKO-TEST Spezial Umwelt & Energie. Dieses epaper sofort kaufen oder online lesen mit der Zeitschriften-Flatrate United Kiosk NEWS.

Wärmepumpen

Selten wurde einer an sich einfachen Technik so viel zugetraut: Vor allem die Wärmepumpe soll helfen, die über 19 Millionen Gebäude in Deutschland klimaneutral zu machen. Nicht mehr, aber auch nicht weniger. Statt mit Öl und Gas Wohnungen zu heizen und Wasser warm zu machen, soll bis 2045 fast ausschließlich Umweltenergie für Wohnkomfort sorgen.

Die Idee dahinter: Eine Wärmepumpe arbeitet im Prinzip wie ein Kühlschrank, nur umgekehrt. Durch Öko-Strom angetrieben holt sie mit einem Teil Strom weitere zwei bis vier Teile Energie aus der Umwelt, mit denen geheizt wird. Da Wärme in der Luft, in Boden oder Erdreich und in seltenen Fällen im Grundwasser sowieso ...

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vorhanden ist und der Antriebsstrom in 24 Jahren idealerweise zu 100 Prozent aus erneuerbaren Quellen stammt, entstehen so gut wie keine Treibhausgase, die unseren Planeten aufheizen und den Klimawandel beschleunigen. Parallel sollten Gebäude umfassend gedämmt und intelligente Haustechnik eingebaut werden.

So weit die Theorie. In der Praxis ist das noch ein sehr weiter und steiniger Weg. Wärmepumpen verzeichnen zwar enorme Zuwachsraten und sind beim Neubau mit 55 Prozent Marktanteil die wichtigste Heiztechnik. Schaut man auf den Gesamtbestand aller Gebäude, steht aber erst in etwa jedem achten Heizraum eine Wärmepumpe. In drei Viertel aller Gebäude heizt nach wie vor eine Öl- oder Gasheizung.

Keine Gasleitung, kein Lager, und auch kein Schornstein notwendig

Neben ökologischen hat die Wärmepumpe auch bauliche Vorteile gegenüber anderen Heizsystemen: Außer einer Stromleitung, die ja ohnehin vorhanden ist, wird keine Infrastruktur benötigt – weder eine Gasleitung noch ein Tank oder Lager, wie das bei Heizöl oder Pellets der Fall ist. Das spart Platz im Haus und Anschlusskosten. Auch auf einen Schornstein oder ein Abgassystem kann man verzichten. Die Geräte selbst sind meist nicht größer als ein kleiner Schrank, bei Luftwärmepumpen steht die Technik häufig im Freien. Wer im Altbau eine Ölheizung ersetzt, kann den Lagerraum für andere Zwecke nutzen. Zudem muss man sich um wenig kümmern. Außer der Jahreswartung durch den Fachbetrieb, einen gelegentlichen Check, ob alles noch funktioniert, und dem Blick in die Vergleichsportale für einen vielleicht günstigeren Stromtarif steht nichts an. Zusammen mit einer Photovoltaikanlage lässt sich ein guter Teil der Heizenergie autark selbst erzeugen. Die PV-Anlage leistet dazu idealerweise um die zehn Kilowatt.

Stand der Technik sind leistungsgeregelte Wärmepumpen mit Invertertechnik. Sie passen ihre Wärmelieferung stufenlos an den Bedarf an. Das energieintensive ständige Ein- und Ausschalten früherer Generationen gehört damit der Vergangenheit an. Auch wer keine eigene Sonnenstromanlage plant, sollte beim Kauf auf eine Kommunikationsschnittstelle („SG-ready“) achten. Damit kann die Wärmepumpe zum Beispiel auf künftige variable Stromtarife der Versorger reagieren und bei einem Stromüberschuss im Netz diesen sinnvoll in Wärme umwandeln.

ZAHLEN

3,1 ist die durchschnittliche Jahresarbeitszahl (JAZ) von Luftwärmepumpen. Gemessen hat das ein Forscherteam des Fraunhofer-ISE in Bestandsgebäuden. Die Spannweite reicht von einer mäßigen JAZ 2,5 bis zur sehr guten 3,8.

4,1 erreichten im gleichen Projekt Erdreichwärmepumpen im Durchschnitt. Damit holt diese Bauart mit einem Kilowatt Strom mehr als drei Teile Umweltwärme aus dem Boden. Die Spanne in den gemessenen Gebäuden reicht von einem JAZ-Wert von 3,3 bis 4,7.

120.000 Wärmepumpen wurden 2020 in Deutschland neu installiert. Das ist ein Wachstum von 40 Prozent gegenüber dem Vorjahr.

Jedes vierte Gerät war eine Luftwärmepumpe.

1.000.000 Wärmepumpen wurden bis 2020 in Deutschland verkauft. Klingt viel, ist aber für einen Zeitraum von vier bis fünf Jahrzehnten überschaubar.

Insgesamt gibt es etwa 21.000.000 Heizsysteme in Deutschland.

75 Prozent der Heizungen verbrennen heute noch Gas oder Öl.

12.000.000 Heizsysteme müssen allein in den nächsten Jahren wegen mangelnder Effizienz oder aus Altersgründen ausgetauscht werden.

Quellen: Fraunhofer-ISE, Bundesverband Wärmepumpe, Umweltbundesamt

„Ein Pufferspeicher erhöht die Flexibilität der Wärmepumpe.“

Dr. Martin Sabel Geschäftsführer Bundesverband Wärmepumpe

Dafür ist dann meist ein Pufferspeicher nötig und sinnvoll. Ob es einen solchen generell braucht, hängt vom Gesamtsystem ab. „Sehr gut gedämmte Gebäude mit niedrigem Bedarf, einer Wand- oder Fußbodenheizung und einer Inverterwärmepumpe kommen auch ohne aus“, erklärt Martin Sabel, Geschäftsführer des Bundesverbands Wärmepumpe. „Ein Pufferspeicher erhöht generell die Flexibilität. Als Verbraucher flexibel zu sein, wird in Zukunft sicher an Bedeutung zunehmen, etwa um lastvariable Tarife oder den Strom aus der eigenen PV-Anlage bestmöglich nutzen zu können.“ Im Altbau oder im Zusammenspiel mit einer eigenen PV-Anlage macht ein solcher Speicher mit mehreren Hundert Litern Wasserinhalt also Sinn. Dadurch sind die Einschalttakte der Wärmepumpe länger, was Strom spart. Zudem kann man mögliche Sperrzeiten der Energie versorger besser überbrücken. Auch der Eigenanteil an der Sonnenstromernte einer PV-Anlage steigt, was sich auf Dauer finanziell bezahlt macht.

„Eine Wärmepumpe plus Photovoltaikanlage ermöglicht einen hohen Grad an Selbstversorgung.“

Dr. Martin Sabel Geschäftsführer Bundesverband Wärmepumpe

Wärmequelle: Luft oder Erde?

Am häufigsten verkaufen die Installateure Luftwärmepumpen. Diese übertragen die Wärme der Außenluft an das Heizwasser. Sie sind leichter zu installieren und in der Anschaffung kostengünstiger. Es gibt drei Bauarten: Geräte, die entweder komplett im Freien stehen oder im Haus aufgestellt werden, und sogenannte Splitgeräte, bei denen zum Beispiel der Wärmetauscher und der Ventilator im Freien stehen und mit dem Kompressor im Haus über Kältemittelleitungen verbunden sind.

Im Vergleich zu Erdwärmepumpen arbeiten Luftwärmepumpen meist weniger effizient. Vor allem im Winter ist der Abstand zur Temperatur der Außenluft besonders hoch. Die Wärmepumpe muss diesen Unterschied mit mehr Stromeinsatz überwinden. Auch im reinen Sommerbetrieb, wenn nur Warmwasser gebraucht wird, ist dieser sogenannte Temperaturhub groß. Das nagt an der Jahresarbeitszahl (JAZ). Sie sagt aus, wie viele Teile Wärme pro Teil Strom die Anlage liefert. Bei einer JAZ von 4 kommen zu einer Kilowattstunde Strom noch drei Teile Umweltwärme. Die JAZ ist zwar offiziell nicht mehr gültig, weil sie durch eine komplizierte EU-weite Berechnung abgelöst wurde. Als einfach zu verstehende Einheit bleibt sie aber erhalten.

Weil sie mehr bewegliche Teile hat, ist die Lebensdauer einer Luftwärmepumpe in der Regel geringer als die einer Erdwärmepumpe. Einen Austausch oder eine größere Reparatur nach etwa 20 Jahren sollte man einkalkulieren. Bleibt noch das Thema Lärm: Bei Volllast oder nachts ist das Rauschen der Luft je nach Aufstellort und Abstand oft deutlich zu hören. Damit das den eigenen Schlaf und den der Nachbarn nicht stört, sind besonders geräuscharme Geräte und Schallschutzhauben eine Lösung. Auch wo das Gerät steht, ist wichtig: Ungünstig ist zum Beispiel eine Aufstellung unter oder neben dem Schlafzimmerfenster, zwischen zwei Mauern oder in einer Innenecke. Mindestabstände zum Nachbarn muss man einhalten. Der Bundesverband Wärmepumpe gibt einen Leitfaden zur Schallminderung heraus.

Effizienter, langlebiger und platzsparender, aber in der Anschaffung teurer, sind Solewärmepumpen. Im Keller richtig auf Schalldämmelementen montiert, bemerkt man sie kaum. Sie holen die Umweltwärme aus dem Boden oder tief liegenden Erdschichten. Eine Wärmeträgerflüssigkeit, die Sole, zirkuliert dazu in Kunststoffrohren. Diese reichen entweder bis zu 100 Meter tief in die Erde, oder sie sind flächig etwa 1,5 Meter unter der Oberfläche auf dem Grundstück verlegt. Für Bohrungen braucht man eine Genehmigung und eine besondere Versicherung.

In Trinkwasserschutzgebieten oder bei unpassender Geologie wird das schwierig. Nicht nur dort sind Erdkollektoren eine Lösung. Einfache Rohre benötigen eine Fläche auf dem Grundstück, die bis zum 1,5-Fachen der beheizten Wohnfläche reicht. Effizienter und platzsparender sind senkrecht in Gräben stehende Kollektoren aus Kunststoff. Sie kommen mit einem Drittel der Wohnfläche aus. Auf kleinen Grundstücken kann man sie auch auf zwei Ebenen übereinander vergraben, dann reicht ein Sechstel der Wohnfläche. Über den Kollektoren kann man Pflanzen mit bis zu 80 Zentimeter tiefen Wurzeln setzen oder einen Stellplatz mit wasserdurchlässigem Belag installieren. Die Fläche darf nicht versiegelt werden, damit Regenwasser und Sonne das Erdreich immer wieder erwärmen.

Kühlen im Sommer

Angenehm und effizient zugleich: Mit einer Erdwärmepumpe lässt sich ein Haus in Hitzesommern auf natürliche Weise kühlen. Die Wärme aus dem Haus wärmt dann das Erdreich für die nächste Heizperiode wieder auf. Dazu müssen nur die Umwälzpumpen der Anlage laufen. Um zwei bis drei Grad Celsius lässt sich so die Raumtemperatur senken. Geeignete Luftwärmepumpen können das auch, benötigen dazu aber einen Kompressor. Der verbraucht zusätzlich Strom und macht Geräusche. Theoretisch kann eine Wärmepumpe eine bestehende fossile Heizanlage auch ergänzen. Die Wärmepumpe übernimmt dann den Großteil des Heizbetriebs. Nur wenn viel Wärme benötigt wird, schaltet sich der alte Öl- oder Gaskessel zu.

Die Wirtschaftlichkeit einer solchen Hybridlösung muss man genau prüfen, denn die üppigen Fördermittel gibt es nur einmal. Muss die alte Heizung dann doch raus, würden diese Arbeiten nicht mehr gefördert. Ob eine Wärmepumpe wirklich zum Haus und zum eigenen Bedarf passt und effizient ist, ermittelt ein Fachbetrieb. Den zu finden, ist für Baufamilien das Wichtigste. Denn bei der Berechnung, Auswahl, Montage und Einregulierung einer Wärmepumpe kann man mehr falsch machen als bei einer Gas- oder Ölheizung. Gute Referenzen und Erfahrung sind Hinweise, dass man den richtigen gefunden hat. Der Bundesverband Wärmepumpe (waermepumpe.de) hat dazu einen Ratgeber veröffentlicht. Für manche Haustypen wie Reihenhäuser mit einem Gasbrennwertgerät oder für eine einzelne Eigentumswohnungen gibt es einfach noch keine passenden Geräte. Es bleibt also noch einiges zu tun, bis auch das letzte Gebäude klimaneutral geheizt wird.

„Einen guten Fachbetrieb zu finden, ist für Baufamilien das Wichtigste.“

Volker Lehmkuhl ÖKO-TEST-Autor

WELCHEN STROMTARIF WÄHLEN?

Auch mit normalem Strom aus dem Netz werden Wärmepumpen kontinuierlich umweltfreundlicher, da der erneuerbare Anteil im Strommix steigt. Kleiner Wermutstropfen: Im Winter, wenn die Pumpe am meisten Strom benötigt, ist der Anteil von Öko-Strom regelmäßig niedriger.

Ob sich ein gesonderter Tarif mit zweitem Zähler oder ein spezieller Zweitarifstromzähler für teureren Tagstrom und günstigeren Nachtstrom lohnt, hängt vom erwarteten Strombedarf ab. Der Fachbetrieb sollte hier gut beraten.

Bei einem gut bis sehr gut gedämmten Haus mit geringem Stromverbrauch kann die zusätzliche Zählermiete höher sein als die Einsparung durch den niedrigeren Arbeitspreis für den Strom.