Die ­Wärmepumpe – Multitalent in der Energiewende

Im Neubau ist die Wärmepumpe heute schon auf Wachstumskurs und auf dem Weg zur wichtigsten Technologie. Aber Wärmepumpen können noch mehr Aufgaben übernehmen als nur die klassische Wärmeversorgung. Sie haben die Fähigkeit, wichtige Beiträge für die Energiewende zu übernehmen, die aber häufig nicht direkt sichtbar sind.

Mit Wärmepumpen können erneuerbare Energien aus dem Stromsektor für den Wärmemarkt genutzt werden. Sie sind ein großer Faktor bei der Integration von erneuerbaren Energien auf dem Strommarkt. Darüber hinaus sind sie wichtig für einen Wärmemarkt ohne fossile Energien. Wärmepumpen sind Multitalente: Sie können verschiedene Funktionen in einem Gerät vereinen. Die wichtigsten Vorteile der Wärmepumpen auf einen Blick.

Wärmepumpen vereinen mehrere Funktionen in einem Gerät

Die Anforderungen an die Haustechnik steigen immer mehr. Es reicht heute nicht mehr aus, nur für die Wassererwärmung und Heizung zu sorgen. Mittlerweile kommen weitere Aufgaben für die Haustechnik hinzu.

Dazu gehört heute die Wohnungslüftung. Durch eine dichte Gebäudehülle ist ein nutzerunabhängiger Luftaustausch nicht mehr automatisch gegeben. Für eine sichere Lüftung mit Abfuhr der Feuchtigkeit und anderen Schadstoffen aus der Raumluft ist eine mechanische Wohnungslüftung empfehlenswert. Dazu muss ein weiteres Gerät eingebaut werden. Oder es wird eine Wärmepumpe mit Lüftungsfunktion verwendet. Bei dieser sind die Ventilatoren und der Wärmetauscher für die Lüftung bereits eingebaut. Mit der Wärme aus der Abluft kann über den Wärmetauscher die Zuluft erwärmt oder alternativ über die Wärmepumpe das Warmwasser erwärmt werden.

Mit immer höheren Temperaturen im Sommer steigt der Bedarf an Kühlung in Gebäuden. Passive Kühlung ist eine Möglichkeit. Dabei nutzen Wärmepumpen das geringere Temperaturniveau im Grundwasser oder im Erdreich. Wirkungsvoller ist die aktive Kühlung mit reversiblen Wärmepumpen. Über die Flächenheizungen wird dem Haus Wärme entzogen und an das Grundwasser oder Erdreich abgegeben.

Wärmepumpen für die Heizung mit Solarstrom

Ein klassisches Aufgabenfeld von Wärmepumpen ist ihr Einsatz als Heizung und Warmwasserbereitung. Unterschiedliche Wärmequellen kommen zum Einsatz, Strom aus dem Netz dient als Antriebsenergie.

Mit zunehmender Verbreitung von Photovoltaik-Anlagen mit Nutzung des Stroms direkt im Haus wird der Solarstrom auch immer häufiger für den Betrieb der Wärmepumpe genutzt. Zumindest rein rechnerisch kann mit der PV-Anlage über das Jahr mehr Strom erzeugt werden als die Wärmepumpe benötigt. Nur leider fallen die Stromerzeugung und der Bedarf nicht auf den gleichen Zeitraum. Im Winter ist die Stromerzeugung zu gering um die Wärmepumpe autark nur mit der PV-Anlage betreiben zu können. Je nach Wärmebedarf des Hauses liegt der Anteil des PV-Stroms am Strombedarf für die Wärmepumpe zwischen 20 und 70% (Quelle: heizung.de).

Dennoch kann man in der Jahresbilanz auf diesem Weg CO2-neutral heizen. Hinzu kommt die positive Wirkung auf den Jahresprimärenergiebedarf im EnEV-Nachweis, der bei Sanierungen oder im Neubau benötigt wird. Der selbst erzeugte Strom reduziert den Endenergiebedarf des Hauses und die Kombination mit der Wärmepumpe verringert den Jahresprimärenergiebedarf des Hauses. Dies ist besonders wichtig, um die Anforderungen eines geförderten Effizienzhauses einzuhalten.

Neue Wärmequellen für die Wärmepumpe

Wir kennen die klassischen Wärmequellen für die Wärmepumpe. Das ist die Außenluft, die Abluft der Lüftung, Erdwärme über flache Kollektoren oder tiefe Sonden und das Grundwasser. Neu sind jedoch Quellen wie Abwasser, Eisspeicher oder die Kalte Nahwärme. Diese bieten konstante Temperaturen auf einem Niveau, mit dem Wärmepumpen besonders effizient betrieben werden können.

Hohes Potenzial für Wärmequelle Abwasser

Die Temperatur des Abwassers beträgt zwischen 10 und 20 Grad. Es ist damit im Winter für die Heizung und im Sommer auch für die Kühlung von Gebäuden gut nutzbar. Hilfreich ist die Nähe zu einem großen Abwasserkanal oder einer Kläranlage mit einer großen Zahl von angeschlossenen Haushalten. Mit einem Wärmetauscher im Abwasserkanal wird diesem Energie entzogen und von der Wärmepumpe auf das Temperaturniveau der Heizung gebracht. Ein zusätzlicher Spitzenlastkessel sichert die Wärmeversorgung in besonders kalten Wintern. Allein auf diesem Wege könnten in Deutschland zwei bis vier Millionen Haushalte mit Wärme versorgt werden, so der Bundesverband Wärmepumpe.

Wärme aus dem Eisspeicher

Vielleicht haben Sie auch schon mal von einem Eisspeicher gelesen. Dieser ist eine Zisterne, die im Boden vergraben ist, und mit Wasser gefüllt ist. An der Wand sind Leitungen mit einer frostsicheren Flüssigkeit. Diese entzieht die Wärme aus dem Wasser im Speicher. Das Wasser gibt besonders viel Wärme ab bei einer Temperatur von 0° Celsius, die sogenannte Kristallisationswärme. Über eine Solarthermie-Anlage auf dem Dach wird das Wasser wieder erwärmt. Auch dieses System lässt sich für die Gebäudekühlung im Sommer nutzen.

Kalte Nahwärme ohne Verluste in der Leitung

Ein weiteres Heizsystem, das eine neue Wärmequelle nutzt, ist die Kalte Nahwärme. Klingt widersprüchlich, aber mit diesem Begriff sind Wärmenetze mit einer geringen Temperatur von unter 30 Grad Celsius gemeint. Normalerweise liefert die Fernwärme eine Temperatur von 70 bis über 90 Grad. Bei diesem geringen Temperaturniveau gibt es keine Wärmeverluste in den Leitungen, im Idealfall erwärmt sich die frostbeständige Flüssigkeit in den Leitungen auf dem Weg zu den Abnehmern. Da diese Temperaturen nicht zum Heizen ausreichen sind Wärmepumpen in den Haushalten notwendig, die die Temperaturen auf das notwendige Niveau anheben. Durch die konstante Temperatur, die höher ist als üblich, arbeiten die Wärmepumpen effizienter und erreichen relativ hohe Jahresarbeitszahlen. Mit den Wärmequellen Solar- und Erdwärme und Strom aus erneuerbaren Energien für die Wärmepumpen ist eine Wärmeversorgung möglich, die komplett auf erneuerbaren Energien basiert.

Wärmepumpen bieten bei der Energiewende viele Möglichkeiten

Die Wärmepumpe im intelligenten Stromnetz

Die Einsatzmöglichkeiten der Wärmepumpen sind vielfältig. Ob eines der genannten Einsatzgebiete im Einzelfall in Frage kommt, muss jeder individuell prüfen. Die meisten sind heute bereits einsetzbar und erweitern die klassischen Anwendungen der Wärmepumpe deutlich.

Energiedienst hilft Kunden bei der Planung und Umsetzung ihrer persönlichen Energiewende: my-e-nergy ermöglicht ein maßgeschneidertes Komplettpaket für Ihre Energiewende zu Hause. Im Rahmen dieser Lösung können auch Wärmepumpen zum Einsatz kommen. So machen Sie es sich im Winter mit völlig natürlicher Wärme angenehm warm und sorgen im Sommer mit aktiver oder passiver Kühlung für die nötige Erfrischung.

Andreas Kühl

Andreas Kühl betreibt seit 2000 die Website http://www.energynet.de, seit dem Herbst 2006 als Blog. Der Diplom-Ingenieur (FH) für Bauphysik hat zuvor eine Ausbildung zum Elektromechaniker absolviert.