Elektrische Wärmepumpen – Funktionsweise und Nutzung

Wärmepumpen gelten im Sinne des GEG 2024 als das Nonplusultra des nachhaltigen Heizens. Im Wohnungsbau kommt inzwischen kaum noch ein Neubau um dieses Heizsystem herum, wenn die strengen Vorgaben des Gesetzes eingehalten werden wollen. Wenngleich es für den Hallenbau weiterhin Ausnahmen beim Betrieb gasbetriebener Dunkelstrahler gibt, lohnt sich eventuell auch hier eine Wärmepumpe als Hybridheizung. Doch nicht immer ist eine elektrische Wärmepumpe hier eine gute Wahl. 

Je nach ihrem Funktionsprinzip unterscheiden sich verschiedene Formen der Wärmepumpen:

• Bei Kompressions-Wärmepumpen dient mechanische Energie als Antrieb. Sie nutzen den physikalischen Effekt der Verdampfungsenthalpie, wonach ein Kältemittel in einem Kreislauf zirkuliert und seinen Aggregatzustand immer wieder von flüssig nach gasförmig verändert und umgekehrt.
• Absorptions-Wärmepumpen nutzen hingegen eine Wärmequelle anstelle des mechanischen Antriebs, um das Temperaturniveau zu steigern. Sie arbeitet nach dem Prinzip der Reaktionswärme bei der Mischung zweier Flüssigkeiten oder Gase und arbeitet mit einem Lösungsmittel- und Kältemittelkreis.
• Adsorptions- oder auch Zeolith-Wärmepumpen funktionieren nach dem Prinzip der Anreicherung einer Substanz zur Veränderung des Aggregatzustandes. Sie arbeiten mit einem festen Lösungsmittel, an dem das Kältemittel ad- und desorbiert wird.

Die Höhe des Strombedarfs einer elektrischen Wärmepumpe hängt von unterschiedlichen Faktoren ab. Neben der Wärmedämmung des Gebäudes und der Art der Wärmepumpe ist das vor allem auch die Außentemperatur. Je geringer diese ausfällt, desto höher ist der Strombedarf, um die Luft auf die benötigte Temperatur zum Betrieb der Heizung zu bringen. So kann bei einer unzureichenden Dämmung der Gebäudehülle eine Gas-Wärmepumpe eine Alternative sein, um die Energiekosten zu reduzieren.

Für den Betrieb benötigt die elektrische Wärmepumpe einen Drehstrom. Dieser Drei-Phasen-Wechselstrom ist eine spezielle Form des Wechselstroms, bei dem die drei Phasen einen Wirkungsgrad von nahezu 100 % ermöglichen. Umgangssprachlich ist Drehstrom auch als Starkstrom bekannt. Im Hallenbau ist dieser Anschluss in der Regel in jedem Gebäude vorhanden und es bedarf keiner baulichen Veränderungen.

Besonders nachhaltig und kostengünstig ist der Betrieb einer Wärmepumpe, wenn der elektrische Strom für den Antrieb aus einer erneuerbaren Energiequelle stammt. Hierzu bietet es sich an, die eigene PV-Anlage auf dem Dach zum Betrieb zu nutzen.

Wärmepumpen bieten die Möglichkeit, Energie aus Erde, Luft oder Wasser effizient zu nutzen. Das reduziert nicht nur den Ausstoß von CO2-Emissionen, sondern spart zudem fossile Ressourcen ein. Dadurch reduziert sich die Abhängigkeit von diesen endlichen Energieträgern und Sie sparen langfristig Kosten.

Ganz nebenbei erfüllt die Anschaffung einer Wärmepumpe langfristig die Vorgaben des GEG 2024, das bereits heute vorschreibt, dass Neubauten zu 65 % mit erneuerbaren Energien beheizt werden müssen. Für Modernisierungen gelten hingegen Übergangsfristen, bevor ab 2045 alle Gebäude klimaneutral beheizt werden soll. Eine Ausnahme gilt lediglich für Nicht-Wohngebäude mit Deckenhöhen von mehr als 4 m, bei denen auch weiterhin der Einbau von gasbetriebenen Dunkelstrahlern möglich ist. Dennoch empfiehlt sich unter Umständen auch hier eine Kombination mit einer Wärmepumpe.

Ein Nachteil ist vor allem der Kostenfaktor, da die Anschaffung einer Wärmepumpe vergleichsweise teuer ist. Allerdings sollten Sie stets berücksichtigen, dass sich der Kaufpreis durch die geringeren Energiekosten in der Regel bereits nach wenigen Jahren amortisiert. Zudem lassen sich die Kosten eventuell durch ein staatliches Förderprogramm reduzieren, da der Staat klimafreundliche Investitionen bezuschusst.

Grundsätzlich eignen sich Wärmepumpen vor allem im Neubau bei gut gedämmten Gebäuden. Aber auch bei Modernisierungen im Bestand kann eine Wärmepumpe eine sinnvolle Ergänzung zu einer bestehenden Gasheizung sein, um die Energiekosten dauerhaft zu senken und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren. Als praktisch erweist sich dabei die Nutzung als Hybridheizung, bei der das vorhandene System und die Wärmepumpe jeweils unabhängig voneinander Energie für die Heizungsanlage liefern.

Für Hallen, deren Gebäudehülle nicht allzu gut gedämmt ist, bei denen aufgrund geöffneter Hallentore ein hoher Heizbedarf besteht und vor allem beim Betrieb einer Luft-Wärmepumpe im Winter eignet sich eine elektrische Wärmepumpe unter Umständen nicht als Hallenheizung beziehungsweise bietet sich hier eine Kombination mit einer effizienten Gasheizung an. Elektrische Wärmepumpen gelten unter diesen Umständen als regelrechte Stromfresser, sodass die Betriebskosten steigen, wenn der Antrieb nicht mittels einer hauseigenen PV-Anlage erfolgt.