Die Funktionsweise der Wärmepumpe im Überblick

Bevor wir die Nachteile im Detail betrachten, ist es zentral, das Funktionsprinzip einer Wärmepumpe zu verstehen. Ähnlich einem umgekehrten Kühlschrank entzieht sie der Umgebung – sei es Luft, Erdreich oder Grundwasser – Wärmeenergie und führt diese in vier Schritten - den Kältemittelkreislauf- zusammen:

• Wärmeaufnahme: Ein Kältemittel nimmt die vorhandene Umgebungswärme auf.
• Verdichtung: Durch den Kompressor wird das Kältemittel verdichtet, was zu einer Temperaturerhöhung führt.
• Wärmeabgabe: Über einen Wärmetauscher wird die aufgenommene Wärme an das Heizsystem abgegeben.
• Entspannung: Das Kältemittel entspannt sich, kühlt ab und startet den Kreislauf neu.

Die Effizienz der Anlage wird über die Jahresarbeitszahl (JAZ) gemessen, die das Verhältnis zwischen erzeugter Wärme und eingesetzter elektrischer Energie angibt. Dabei unterscheiden sich Systeme, wie Luft-, Erd- und Wasser-Wärmepumpen, hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit abhängig von den jeweiligen Umgebungsbedingungen.

Nachteile Wärmepumpen: Ein Überblick

Wärmepumpen sind derzeit die effizienteste Heiztechnologie und etablieren sich deutschlandweit mehr und mehr. Sie bieten eine Reihe von Vorteilen, sind aber auch mit hohen Anschaffungskosten und gewissen Anforderungen an Ihre Immobilie verbunden. Im folgenden finden Sie einen Überblick über die negativen Aspekte der Wärmepumpe.

1. Hohe Anschaffungskosten

Eine Wärmepumpe ist mit hohen Anschaffungs, - und Installationskosten verbunden. Selbst mit staatlichen Fördermitteln, die im besten Fall Einsparungen von bis zu 70% ermöglichen, liegen Sie oft noch immer über konventionellen Heizsystemen. Die finanzielle Belastung bleibt also gegeben. Je nach Energiepreisentwicklung, tatsächlicher Effizienz und zusätzlichen Kombinationen wie beispielsweise mit einer PV-Anlage liegt die Amortisationszeit bei rund 10-20 Jahren, wobei sie je nach individueller Situation variiert.

2. Eingeschränkte Effizienz bei niedrigen Außentemperaturen

Insbesondere Luft-Wärmepumpen verlieren bei sehr niedrigen Außentemperaturen an Effizienz, weil eine größere Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungsluft und dem Heizungsvorlauf den Kompressor dazu zwingt, mehr Energie aufzuwenden, um die erforderliche Temperatur zu erreichen. Im Detail bedeutet das:

• Effizienzabfall bei kalten Temperaturen:
  • Bei Außentemperaturen von -10 °C sinkt die Leistungszahl (COP) typischerweise auf 1,5 bis 2,5.
  • Bei moderateren Außentemperaturen um +7 °C liegt der COP hingegen bei etwa 3,5 bis 4,5.
• Unterschiedliche Wärmepumpentypen:
  • Luft-Wärmepumpen: Diese Systeme sind empfindlich gegenüber Temperaturschwankungen, da sie die Umgebungswärme direkt nutzen.
  • Erdwärme- und Grundwasserwärmepumpen: Sie profitieren von den über das Jahr relativ konstanten Temperaturen im Erdreich bzw. Grundwasser, was zu einer stabileren Effizienz führt.

Optimierungsmöglichkeiten umfassen den Einsatz hybrider Systeme, bei denen eine zusätzliche Heizquelle integriert wird, um Effizienzverluste bei extremen Kältebedingungen auszugleichen. Außerdem kann eine optimale Gebäudedämmung den Wärmebedarf senken, während eine abgestimmte Heizkurve die Leistungsfähigkeit der Wärmepumpe weiter verbessert.

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3. Probleme mit hohen Vorlauftemperaturen

Wärmepumpen arbeiten am effizientesten bei niedrigen Vorlauftemperaturen. In Gebäuden mit schlechter Wärmedämmung und herkömmlichen Heizkörpern, die auf hohe Vorlauftemperaturen (>55°C) ausgelegt sind, kann eine Wärmepumpe daher weniger effizient arbeiten oder muss unter Umständen durch elektrische Heizstäbe unterstützt werden, was den Stromverbrauch erhöht.

Eine Fußbodenheizung mit Vorlauftemperaturen von etwa 35°C ermöglicht Leistungszahlen von 4,0 bis 5,0, während bei konventionellen Heizkörpern mit 55°C nur noch Werte von 2,5 bis 3,5 erreicht werden.

Das bedeute nicht, dass Wärmepumpen nur mit Flächenheizungen arbeiten können bzw. nur im Neubau sinnvoll sind, allerdings kann die Effizienz je nach Gegebenheiten abnehmen - die Anlage arbeitet dann immer noch effektiver als konventionelle Systeme, das volle Potenzial kann aber nicht ausgenutzt werden und auch die Amortisationszeit erhöht sich.

4. Herausforderungen bei der Installation im Altbau

Während Neubauten aufgrund ihrer hohen energetischen Standards oft bereits auf Wärmepumpen ausgelegt sind, stellt die Nachrüstung in Bestandsgebäuden eine besondere Herausforderung dar. Hier müssen mehrere Aspekte berücksichtigt werden:

• Platzanforderungen: Für Erdwärmepumpen ist eine ausreichende Grundstücksfläche nötig, um Erdsonden oder Erdkollektoren installieren zu können.
• Baugenehmigungen: Vor allem bei Erdsondenbohrungen können behördliche Genehmigungen erforderlich sein, was den Installationsprozess verlängert.
• Bauliche Anpassungen: Um eine optimale Effizienz zu erreichen, sind häufig umfangreiche Sanierungsmaßnahmen notwendig.
• Schallschutz: Bei Luftwärmepumpen ist die Einhaltung der Lärmschutzbestimmungen unerlässlich, um Störungen im Wohnumfeld zu vermeiden.

Die Integration einer Wärmepumpe in einem Bestandsgebäude erfordert somit eine sorgfältige Planung, um alle baulichen, behördlichen und technischen Anforderungen zu erfüllen und eine langfristig effiziente Wärmeversorgung sicherzustellen.

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5. Abhängigkeit von Strompreisen und Geräuschentwicklung

Das Kernstück des Wärmepumpen-Betriebs ist der Kältemittelkreislauf. Damit dieser funktioniert, wird Strom benötigt. Die Wirtschaftlichkeit ist demnach stark von den aktuellen Strompreisen und deren Entwicklung abhängig. Im Kombination mit einer Photovoltaikanlage kann diese Abhängigkeit reduziert werden - sofern diese aber nicht schon vorhanden ist, macht das jedoch zusätzliche Investitionen erforderlich.

Zudem verursachen Luftwärmepumpen durch ihre Ventilatoren Geräusche, was gerade in dicht bebauten Wohnvierteln oder auch Kurgebieten zu Problemen führen kann. Moderne Anlagen  erzeugen typischerweise 35-50 dB(A) in 1m Entfernung, während der maximale Schalldruckpegel laut TA Lärm in Wohngebieten nachts bei 35 dB(A) liegt. Eine Gründliche Information über die Regelungen vor Ort ist also erforderlich.

Je nach Region sind zudem Mindestabstände zur Grundstücksgrenze oder dem Gehweg vorgeschrieben. In der Regel liegen diese bei 3 Metern.

Kritische Betrachtung: Wärmepumpe im Altbau

Kritische Betrachtung: Wärmepumpe im Altbau

Die Installation einer Wärmepumpe in einem Altbau stellt besondere Herausforderungen dar und erfordert eine umfassende Planung. Entscheidend für die Effizienz der Anlage ist der spezifische Wärmebedarf des Gebäudes. Bei ungedämmten oder schlecht gedämmten Altbauten kann der Heizbedarf so hoch sein, dass eine Wärmepumpe unwirtschaftlich arbeitet.

• Energiebedarf und Wirtschaftlichkeit:
  Ein unsanierter Altbau, besonders solche aus der Zeit vor 1978, weist häufig einen Heizwärmebedarf von über 150 kWh/m²a auf. Im Vergleich dazu benötigen moderne Neubauten (EnEV 2016 oder besser) oft weniger als 50 kWh/m²a. Diese Diskrepanz führt dazu, dass sich die Amortisationszeit einer Wärmepumpe in einem Altbau auf über 25 Jahre verlängern kann, während sie in Neubauten meist nur 8 bis 12 Jahre beträgt.
• Ergänzende Maßnahmen und bauliche Voraussetzungen:
  Neben dem hohen Energiebedarf müssen auch bauliche Gegebenheiten berücksichtigt werden. Oft ist es notwendig, in eine bessere Wärmedämmung und eine optimierte Heizverteilung zu investieren. Zudem empfiehlt sich häufig der Einsatz eines Hybridsystems, bei dem die Wärmepumpe mit einer konventionellen Heizquelle kombiniert wird, um auch an besonders kalten Tagen den erhöhten Wärmebedarf zuverlässig abzudecken.

Weitere Aspekte, die in die Planung einfließen sollten, sind die Integration von Schallschutzmaßnahmen, um möglichen Lärmbelästigungen in dicht besiedelten Wohngebieten entgegenzuwirken, sowie die individuelle Abstimmung der Systemkomponenten. Nur durch eine ganzheitliche Modernisierung kann langfristig eine wirtschaftliche und effiziente Wärmeversorgung im Altbau sichergestellt werden.

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