Wärmepumpen-Typen und das Dreamteam mit Solaranlagen
Einleitung: Die richtige Wärmepumpe für jeden Einsatz
Jedes Gebäude ist einzigartig und verlangt ein ausgeklügeltes Heizsystem. Wärmepumpen gibt es nicht nur in einer Ausführung – es existiert eine Vielzahl verschiedener Typen für jeden Einsatzbereich.
Die drei häufigsten Wärmepumpenarten:
- Luft-Wasser-Wärmepumpe
- Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdwärme)
- Luft-Luft-Wärmepumpe
Die Bezeichnung verrät dabei immer:
- Erstes Wort: Wärmequelle (woher kommt die Wärme?)
- Zweites Wort: Wärmeträger (womit wird die Wärme verteilt?)
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Die beliebteste Variante in Deutschland. Sie entzieht der Außenluft Wärme und gibt sie an das Heizungswasser ab.
Funktionsprinzip
Außenluft (Wärmequelle)
│
▼ Ventilator saugt Luft an
│
Verdampfer (Wärmeaufnahme)
│
▼ Kältemittelkreislauf
│
Verflüssiger (Wärmeabgabe)
│
▼
Heizungswasser → Fußbodenheizung / HeizkörperAufbau
- Außeneinheit: Verdampfer mit Ventilator
- Inneneinheit: Kompressor, Verflüssiger, Regelung
- Split-Bauweise: Außen- und Innengerät getrennt (häufig)
- Monoblock: Alles in einem Gerät (kompakter)
Vorteile
Die Luft-Wasser-Wärmepumpe überzeugt vor allem durch ihre einfache Installation:
| Vorteil | Erklärung |
|---|---|
| Günstige Installation | Keine Bohrung oder Erdarbeiten |
| Überall einsetzbar | Keine besonderen Grundstücksanforderungen |
| Schnelle Montage | In wenigen Tagen installiert |
| Nachrüstung möglich | Für Bestandsgebäude geeignet |
Nachteile
Die Nutzung der Außenluft bringt auch einige Nachteile mit sich:
| Nachteil | Erklärung |
|---|---|
| Effizienz bei Kälte | Bei tiefen Temperaturen weniger effizient |
| Geräuschentwicklung | Außeneinheit kann hörbar sein |
| Optik | Außeneinheit sichtbar |
| Schwankende Leistung | Abhängig von Außentemperatur |
Wann sinnvoll?
- Standardlösung für die meisten Einfamilienhäuser
- Wenn keine Erdarbeiten möglich sind
- Bei begrenztem Budget für die Installation
- Für Nachrüstungen im Bestand
Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdwärme)
Diese Wärmepumpe nutzt die konstante Temperatur des Erdreichs als Wärmequelle. Auch als Erdwärmepumpe bekannt.
Was ist "Sole"?
Sole = Wasser + Frostschutzmittel
Dieses Gemisch zirkuliert durch Rohre in der Erde und transportiert die Wärme zur Wärmepumpe.
Zwei Varianten
Erdkollektoren (horizontal)
- Rohre flach unter der Erde verlegt (1–1,5 m tief)
- Große Fläche benötigt
- Faustformel: 1 m² Kollektorfläche = ~25 W Leistung
Die benötigte Kollektorfläche richtet sich nach der gewünschten Heizleistung:
| Heizleistung | Benötigte Fläche |
|---|---|
| 5 kW | ~200 m² |
| 8 kW | ~320 m² |
| 10 kW | ~400 m² |
Erdsonden (vertikal)
- Tiefe Bohrungen (40–150 m)
- Weniger Platzbedarf
- Konstantere Temperatur in der Tiefe
- Faustformel: 1 Tiefenmeter = 40–80 W Leistung
Die erforderliche Bohrlochtiefe variiert je nach Bodenbeschaffenheit und gewünschter Leistung:
| Heizleistung | Bohrlochtiefe |
|---|---|
| 5 kW | 60–125 m |
| 8 kW | 100–200 m |
| 10 kW | 125–250 m |
Vorteile
Die Nutzung der konstanten Erdwärme bietet entscheidende Vorteile:
| Vorteil | Erklärung |
|---|---|
| Hohe Effizienz | Konstante Erdtemperatur (~10°C) |
| Ganzjährig konstant | Unabhängig von Außentemperatur |
| Sehr leise | Keine Außeneinheit mit Ventilator |
| Lange Lebensdauer | Erdkollektoren halten Jahrzehnte |
| Höchste JAZ | Oft über 4,5 |
Nachteile
Die hohe Effizienz erkauft man sich allerdings mit einigen Einschränkungen:
| Nachteil | Erklärung |
|---|---|
| Hohe Installationskosten | Erdarbeiten oder Bohrung teuer |
| Genehmigungspflicht | Für Bohrungen oft erforderlich |
| Platzbedarf | Kollektoren brauchen große Fläche |
| Nicht überall möglich | Bodenbeschaffenheit wichtig |
Wann sinnvoll?
- Neubau mit großem Grundstück (Kollektoren)
- Geeigneter Untergrund für Bohrungen
- Langfristige Investition geplant
- Maximale Effizienz gewünscht
Luft-Luft-Wärmepumpe
Die Luft-Luft-Wärmepumpe überträgt Wärme direkt über die Luft – ohne Heizungswasser.
Bekannt als: Klimaanlage!
Die Klimaanlagen in Hotels oder wärmeren Ländern sind Luft-Luft-Wärmepumpen. Sie können:
- Heizen (Wärme von außen nach innen)
- Kühlen (Wärme von innen nach außen)
Zwei Hauptvarianten
Split-Anlage
- Außeneinheit: Verdampfer/Verflüssiger
- Inneneinheit: Wärmeabgabe direkt an den Raum
- Verbunden durch Kältemittelleitungen
Luftheizung mit Wärmerückgewinnung
- Nutzt Abluft als Wärmequelle
- Frischluft wird mit der Abwärme erwärmt
- Oft in Passivhäusern eingesetzt
Vorteile
Die Luft-Luft-Wärmepumpe bietet vor allem in gut gedämmten Gebäuden Vorteile:
| Vorteil | Erklärung |
|---|---|
| Kühlen möglich | Klimaanlage im Sommer |
| Schnelle Reaktion | Wärme direkt in der Luft |
| Günstige Installation | Kein Heizungssystem nötig |
| Einzelraumregelung | Jeder Raum individuell |
Nachteile
Als reine Luftheizung hat dieses System auch Einschränkungen:
| Nachteil | Erklärung |
|---|---|
| Kein Warmwasser | Zusätzliche Lösung nötig |
| Luftzug möglich | Warme Luft wird eingeblasen |
| Staub und Allergene | Filterung wichtig |
| Weniger effizient | Als Luft-Wasser bei Heizung |
Wann sinnvoll?
- Passivhäuser mit kontrollierter Lüftung
- Zusatzheizung für einzelne Räume
- Wenn auch Kühlung gewünscht ist
- Bei sehr gut gedämmten Gebäuden
Vergleich der Wärmepumpen-Typen
Die drei Wärmepumpentypen unterscheiden sich in mehreren wichtigen Eigenschaften:
| Kriterium | Luft-Wasser | Sole-Wasser | Luft-Luft |
|---|---|---|---|
| Typische JAZ | 3,0–4,0 | 4,0–5,0 | 2,5–3,5 |
| Installationskosten | Mittel | Hoch | Niedrig |
| Betriebskosten | Mittel | Niedrig | Mittel |
| Platzbedarf | Gering | Hoch | Gering |
| Warmwasser | Ja | Ja | Nein |
| Kühlung möglich | (Mit Zusatz) | (Mit Zusatz) | Ja |
| Lautstärke | Mittel | Sehr leise | Mittel |
| Genehmigung | Selten | Oft | Selten |
Das Dreamteam: Wärmepumpe + Solaranlage
Was ist besser als eine nachhaltige Technologie? Zwei kombinierte nachhaltige Technologien!
Die Kombination aus Wärmepumpe und Solaranlage kann das eigene Haus komplett CO2-neutral beheizen.
Warum passt das so gut zusammen?
Die beiden Technologien ergänzen sich ideal, wie diese Übersicht zeigt:
| Komponente | Liefert | Benötigt |
|---|---|---|
| Solaranlage | Strom | Sonne |
| Wärmepumpe | Wärme | Strom |
Die Solaranlage produziert tagsüber Strom – genau dann, wenn die Wärmepumpe arbeitet!
Funktionsweise der Kombination
Solarmodule
│
▼ Solarstrom
│
Wechselrichter ──────┬──► Wärmepumpe
│
├──► Haushalt
│
└──► Batteriespeicher (optional)Vorteile der Kombination
Die Kombination beider Systeme bringt zahlreiche Vorteile:
| Vorteil | Erklärung |
|---|---|
| CO2-neutral heizen | Mit eigenem Solarstrom |
| Niedrigere Betriebskosten | Eigener Strom kostet weniger |
| Unabhängigkeit | Weniger Netzbezug |
| Förderfähig | Staatliche Zuschüsse |
| Symbiotisch | Systeme ergänzen sich optimal |
Nachteile der Kombination
Die Kombination ist allerdings nicht ohne Herausforderungen:
| Nachteil | Erklärung |
|---|---|
| Hohe Investition | Zwei Systeme anzuschaffen |
| Winterproblematik | Weniger Solarstrom wenn Heizung am nötigsten |
| Komplexität | Mehr Komponenten zu managen |
Das Winterproblem lösen
Im Winter ist der Heizbedarf hoch, aber die Solarproduktion niedrig. Lösungen:
- Größere PV-Anlage – auch im Winter noch genug Ertrag
- Batteriespeicher – Energie zwischenspeichern
- Optimiertes Ladeverhalten – Batterie tagsüber laden, abends heizen
- Netzstrom als Backup – Restbedarf aus dem Netz (evtl. Ökostrom)
Dimensionierung für die Kombination
Faustformel für PV-Anlage mit Wärmepumpe:
Normale PV-Größe + 2–3 kWp extra für die Wärmepumpe
Je nach Wärmepumpenleistung sollte die PV-Anlage entsprechend größer dimensioniert werden:
| Wärmepumpen-Leistung | Zusätzliche PV |
|---|---|
| 5 kW | +2 kWp |
| 8 kW | +3 kWp |
| 12 kW | +4–5 kWp |
Beispiel-Konfiguration
Ein typisches Einfamilienhaus könnte beispielsweise so ausgestattet werden:
| Komponente | Dimensionierung |
|---|---|
| Wohnfläche | 150 m² |
| Wärmepumpe | 10 kW (Luft-Wasser) |
| PV-Anlage | 10 kWp (inkl. Wärmepumpen-Bedarf) |
| Batteriespeicher | 10 kWh |
| Erwartete Autarkie | 60–70% |
Fazit
| Merksatz: Die Wahl des Wärmepumpen-Typs hängt von vielen Faktoren ab: Die Entscheidung für einen Wärmepumpentyp hängt von verschiedenen Faktoren ab: | Faktor | Bester Typ |
|---|---|---|
| Begrenzter Platz | Luft-Wasser | |
| Maximale Effizienz | Sole-Wasser | |
| Auch Kühlung | Luft-Luft | |
| Bestandsgebäude | Luft-Wasser | |
| Neubau + Garten | Sole-Wasser |
Die Kombination mit einer Solaranlage ist das Dreamteam für nachhaltiges Heizen. Mit eigenem Solarstrom wird die Wärmepumpe zum CO2-freien Heizsystem.
Die komplette Artikelserie „Wärmepumpen"
- Der Anti-Kühlschrank: Wie funktioniert eine Wärmepumpe? – Grundlagen
- Die Komponenten: Wärmetauscher, Kompressor und Expansionsventil – Bauteile
- Kennzahlen und Dimensionierung von Wärmepumpen – COP, JAZ und mehr
- Betriebsweisen: Monovalent, Bivalent und Hybrid – Betriebsarten
- Wärmepumpen-Typen und das Dreamteam mit Solaranlagen – Sie sind hier
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- Aufbau einer PV-Anlage: Vom Modul bis zur Einspeisung
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