Eine Luft/Wasser-Wärmepumpe ist in der Lage, der Außenluft selbst bei Temperaturen von minus 20° Celsius Wärme zum Heizen und zur Warmwasserbereitung zu entziehen. Das ist möglich, weil das in der Wärmepumpe eingesetzte Kältemittel selbst bei dieser niedrigen Temperatur verdampft.
FUNKTIONSWEISE EINER LUFT/WASSER-WÄRMEPUMPE
Wie der Kältemittelkreislauf funktioniert, mit dem die Luft/Wasser-Wärmepumpe Umgebungsluft zur Wärmegewinnung nutzt, lässt sich in vier Schritten verständlich erklären. Im ersten Schritt saugt ein Ventilator Außenluft an und leitet sie an einen Wärmeübertrager, den sogenannten Verdampfer, weiter. In diesem Verdampfer zirkuliert ein Kältemittel, das seinen Aggregatzustand bereits bei geringsten Temperaturen ändert. Kommt das zunächst flüssige Kältemittel mit der zugeführten, wärmeren Außenluft in Verbindung, erwärmt es sich so lange, bis es verdampft.
Dieser Dampf strömt im zweiten Schritt an einen elektrisch betriebenen Verdichter (Kompressor). Der Verdichter komprimiert den Kältemitteldampf, wodurch dessen Temperatur weiter ansteigt. Das ist im Prinzip dasselbe wie bei einer Luftpumpe, die sich erwärmt, wenn Sie mit ihr Luft durch das enge Ventil in einen Fahrradreifen pumpen.
Hat der Dampft im Kompressor das benötigte Temperaturniveau erreicht, strömt er im dritten Schritt zu einem weiteren Wärmeübertrager, dem Verflüssiger (Kondensator). Hier überträgt das Kältemittel seine Wärme auf das Wasser des Heizsystems, wobei es selbst abkühlt und allmählich wieder flüssig wird (kondensiert).
Im vierten und letzten Schritt durchströmt das Kältemittel ein Expansionsventil, wodurch Temperatur und Druck auf das Ausgangsniveau absinken und der Kreislauf wieder von vorn beginnen kann.
KOMPAKT- ODER SPLIT-BAUWEISE
Luft/Wasser-Wärmepumpen gibt es als Kompaktgeräte oder als Split-Geräte. Kompaktgeräte bestehen nur aus einem Gerät, das alle oben beschriebene Komponenten enthält. Es kann innen oder außen aufgestellt werden. Bei der Innenaufstellung bezieht das Kompaktgerät die Außenluft über einen Kanal, der durch die Außenwand führt, und leitet sie über einen anderen Außenwandkanal wieder nach draußen.
Luft/Wasser-Wärmepumpen in Split-Bauweise bestehen aus zwei Geräten, einer Innen- und einer Außeneinheit. In der Außeneinheit befindet sich der Ventilator mit dem Verdampfer, während sich die anderen Komponenten in der Inneneinheit befinden. Das Split-Gerät ist in der Regel günstiger als ein Kompaktgerät und es kommt ohne große Mauerdurchbrüche aus.
Allerdings kann bei der Aufstellung der Außeneinheit die Geräuschentwicklung des Ventilators zum Thema werden. Achten Sie also bei der Entscheidung für eine Split-Wärmepumpe auf deren Schallausstoß. Leise Geräte haben einen Schallleistungspegel von weniger als 50 dB(A). Zudem sollten Sie bei der Aufstellung der Außeneinheit den Abstand zum Nachbarhaus und die mögliche Schallabsorption zum Beispiel durch Hecken oder Mauern berücksichtigen.
DIE JAHRESARBEITSZAHL (JAZ)
Für den Betrieb des Kompressors einer Wärmepumpe wird in der Regel Strom benötigt. Je geringer der Strombedarf, um Wärme zu erzeugen, desto effizienter arbeitet eine Wärmepumpe. Die Effizienz wird gemessen anhand der Jahresarbeitszahl (JAZ). Diese Zahl gibt das Verhältnis von eingesetzter elektrischer Energie zu erzeugter Wärmeenergie an, d.h. je höher die JAZ, desto besser. Ein sehr guter Wert ist z.B., wenn eine Wärmepumpe in einem Jahr mit Hilfe von 1.500 kWh Strom 6.750 kWh Wärmeenergie produziert und damit über eine JAZ von 4,5 verfügt.
Die gemessene Effizienz einer Wärmepumpe hängt neben der Effizienz des Gerätes selbst von den Betriebsbedingungen der Heizungsanlage ab. Wird im Haus mehr Wärme benötigt, als die Wärmepumpe aktuell aus der Umgebungsluft ziehen kann, springt in der Regel ein elektrischer Heizstab an. Dieser erwärmt das Wasser im Heizungskreislauf 1:1 elektrisch. Das ist wenig effizient und treibt die Stromkosten in die Höhe.
INSTALLATION EINER LUFT/WASSER-WÄRMEPUMPE
Die Luft/Wasser-Wärmepumpe arbeitet umso effizienter, je geringer der Temperaturunterschied zwischen Umgebungsluft und Vorlauftemperatur des Heizsystems ist. So muss der Kompressor weniger arbeiten und der Stromverbrauch bleibt auf niedrigem Niveau. Deshalb eignet sich die Luft/Wasser-Wärmepumpe am besten in Kombination mit einer Fußbodenheizung, die von Haus aus eine geringere Vorlauftemperatur benötigt als herkömmliche Heizkörper.
Darüber hinaus sollte das Haus gut wärmegedämmt sein, damit der Heizenergiebedarf insgesamt geringer ausfällt. Im Neubau ist das heutzutage immer der Fall. Bei einem Bestandsgebäude ist eine gute Wärmedämmung notwendige Voraussetzung dafür, dass es Sinn macht, eine Luft/Wasser-Wärmepumpe als Wärmeerzeuger nachträglich einzubauen.
In der Kombination Luft/Wasser-Wärmepumpe mit Fußbodenheizung ist der Einbau eines Pufferspeichers für die Heizfunktion nicht unbedingt erforderlich. Der Pufferspeicher dient dazu, Wärme zu puffern, also zwischenzulagern, damit die Wärmepumpe konstant arbeiten kann, auch wenn der Heizkreis gerade keine Wärme braucht. Bei einer Fußbodenheizung wird aber der gesamte Estrich zum Wärmespeicher, weshalb der Pufferspeicher entbehrlich ist. Etwas anderes ist der Warmwasserspeicher, der in jedem Fall benötigt wird, einen Vorrat an erwärmtem Trinkwasser zum Duschen, Baden oder Händewaschen vorzuhalten.
Wichtig für die lange Lebensdauer der Luft/Wasser-Wärmepumpe ist deren richtige Dimensionierung. Bei der Planung sollte darauf geachtet werden, dass die Leistung der Wärmepumpe dem Wärmebedarf des Hauses entspricht und nicht zu groß gewählt wird. Denn bei einer zu großen Mindestleistung läuft die Maschine in der Übergangszeit nicht im effizienten Dauerbetrieb, sondern schaltet sich permanent aus und wieder ein. Das erhöht den Verschleiß. Andererseits darf die Wärmepumpe auch nicht so klein dimensioniert sein, dass ihre Leistung im Dauerbetrieb zu selten ausreicht, das Haus zu heizen und ständig der elektrische Heizstab einspringen muss. Das ist ineffizient.
VORTEILE UND GRENZEN EINER LUFT/WASSER-WÄRMEPUMPE
Im Ergebnis stellt die Luft/Wasser-Wärmepumpe, sofern sie richtig dimensioniert ist, in Kombination mit einer Fußbodenheizung eine gute Wahl für die Heizung und Warmwasserbereitung Ihres Hauses dar. Die Anlage ist im Vergleich zu anderen Wärmepumpen relativ kostengünstig in der Anschaffung und benötigt nur wenig Platz im Haus. Darüber hinaus kann die Luft/Wasser-Wärmepumpe im Sommer durch Umkehr des Kältemittelkreislaufs sogar zur Kühlung des Hauses genutzt werden. Und ihre Energiequelle Umgebungsluft ist unbegrenzt verfügbar und garantiert regenerativ.
Allerdings ist eine Luft/Wasser-Wärmepumpe tatsächlich nur insoweit klimafreundlich, wie auch der verbrauchte Strom aus regenerativen Energien und nicht z.B. aus Kohlekraftwerken gewonnen wird. Zumal der Stromverbrauch von Haus aus höher ist als bei einer Erdwärme- oder Grundwasser-Wärmepumpe. Deshalb stößt die Luft/Wasser-Wärmepumpe bei nicht oder schlecht wärmegedämmten Häusern in puncto Wirtschaftlichkeit an ihre Grenzen. Grenzwertig ist auch der Einbau einer Luft/Wasser-Wärmepumpe in sehr kalten Gegenden mit dauerhaft niedrigen Außentemperaturen, wo der hohe Leistungsbedarf zu hohem Stromverbrauch für Kompressor und elektrischen Heizstab führt.
Davon abgesehen macht die Kombination einer Luft/Wasser-Wärmepumpe mit einer Photovoltaik-Anlage großen Sinn. Denn der ohnehin benötigte Strom ist vom eigenen Dach günstiger als der aus dem Netz. Und dort, wo die Photovoltaik-Anlage ohnehin gesetzlich vorgeschrieben ist, wie z.B. in Baden-Württemberg, ergibt sich diese Kombination quasi von selbst.
Allerdings benötigen Sie für eine sinnvolle Abstimmung der Komponenten und die spätere Steuerung des Stromflusses eine besonders sorgfältige Planung. Ihr nächstgelegener MYMassivhaus-Baupartner hilft Ihnen dabei gerne weiter. Denn bei MYMassivhaus ist die – richtig dimensionierte – Luft/Wasser-Wärmepumpe mit oder ohne Photovoltaik-Anlage ohnehin erste Wahl für die Heizung und Warmwasserbereitung Ihres persönlichen Traumhauses.
