Wärmepumpen
Teil von Wärmepumpen im Bestand: Ratgeber für die Nachrüstung
Wärmepumpen im Bestand: Funktionsweise einfach erklärt
Wärmepumpen im Bestand einfach erklärt: Kältekreisprozess, Jahresarbeitszahl, Heizlast und Kältemittel, mit Quellen von Umweltbundesamt und Verbraucherzentrale.
Das Wichtigste auf einen Blick
- Eine Wärmepumpe erzeugt keine Wärme, sie nimmt sie aus Luft, Erdreich oder Grundwasser auf und hebt sie auf Heiztemperatur.
- Der Kältekreisprozess läuft in vier Schritten abverdampfen, verdichten, verflüssigen, entspannen.
- Die Jahresarbeitszahl zeigt, wie viele Kilowattstunden Wärme eine Kilowattstunde Strom im Jahresmittel liefert.
- Die Heizlast des Gebäudes bestimmt die Gerätegröße, nicht die Wohnfläche.
- Im Bestand entscheiden Vorlauftemperatur und Heizflächen darüber, wie wirtschaftlich die Anlage arbeitet.
Wie funktioniert der Kältekreisprozess?
Eine Wärmepumpe erzeugt keine Wärme, sie verschiebt sie. Als Quelle dient Außenluft, Erdreich oder Grundwasser. Im Gerät zirkuliert ein Kältemittel, das bei niedrigem Druck bereits unter null Grad Celsius siedet. Dabei nimmt es Wärme aus der Quelle auf.
Kältekreisprozess in vier Schritten
- VerdampfenWärme aus Quelle, Kältemittel wird gasförmig
- VerdichtenVerdichter erhöht Druck und Temperatur
- VerflüssigenKondensator gibt Wärme an Heizkreis ab
- EntspannenExpansionsventil senkt Druck, Kreislauf geschlossen
Ein Verdichter hebt den Druck des gasförmigen Kältemittels an, wodurch seine Temperatur deutlich steigt. Im Kondensator gibt es diese Wärme an das Heizwasser ab und wird wieder flüssig. Das Expansionsventil senkt den Druck, das Kältemittel kühlt ab und der Kreislauf beginnt von vorn.
- VerdampfenDas Kältemittel nimmt Wärme aus der Quelle auf und wird gasförmig.
- VerdichtenDer Verdichter erhöht Druck und Temperatur.
- VerflüssigenIm Kondensator geht die Wärme an den Heizkreis über.
- EntspannenDas Expansionsventil senkt den Druck, der Kreislauf ist geschlossen.
Was sagt die Jahresarbeitszahl aus?
Die Jahresarbeitszahl (JAZ) beantwortet eine praktische Frage: Wie viel Wärme liefert eine Kilowattstunde Strom über ein ganzes Jahr? Sie ist das Verhältnis von abgegebener Heizwärme zu aufgenommener elektrischer Energie im realen Betrieb. Üblich sind Werte zwischen 2,5 und 4,5, abhängig von Quelle, Gebäude und Vorlauftemperatur.
Eine JAZ von 3,0 bedeutet: Aus einer Kilowattstunde Strom entstehen drei Kilowattstunden Wärme. Der Bundesverband Wärmepumpe (BWP) stellt dazu Erläuterungen und Ergebnisse aus Feldmessungen bereit. Wer das Haus dämmt und die Vorlauftemperatur senkt, verbessert den Wert. Wie sich der Wärmebedarf senken lässt, erläutert die Verbraucherzentrale in ihrem Bereich Energetische Sanierung.
Rechenbeispiel: Was eine bessere Jahresarbeitszahl bringt
Ein Einfamilienhaus im Bestand braucht im Jahr rund 18.000 Kilowattstunden Wärme. Angenommen wird ein Stromarbeitspreis von 0,30 Euro je Kilowattstunde inklusive Mehrwertsteuer. Beispielrechnung für zwei Anlagen:
Rechenbeispiel Jahresarbeitszahl
- 3,0JAZ6.000 Kilowattstunden Strom, also 1.800 Euro Heizkosten pro Jahr.
- 2,5JAZ : 7.200 Kilowattstunden Strom, also 2.160 Euro Heizkosten pro Jahr.
- 360Die Differenz liegt bei Euro im Jahr, Grundpreis und Zählergebühr nicht eingerechnet.
Diese Beispielrechnung zeigt, warum die Vorlauftemperatur wichtiger ist als der Kaufpreis. Jedes Grad weniger am Vorlauf verbessert die Effizienz spürbar.
Warum die Heizlast den Ausschlag gibt
Die Heizlast gibt an, wie viel Wärme ein Gebäude bei der tiefsten Auslegungstemperatur pro Stunde benötigt. Sie wird normgerecht berechnet und liegt bei Bestandsgebäuden oft höher als erwartet. Eine zu groß gewählte Wärmepumpe taktet häufig, das kostet Effizienz und Lebensdauer.
Wichtig sind deshalb ausreichend große Heizflächen und ein hydraulischer Abgleich. Unter Heizen und Warmwasser fasst die Verbraucherzentrale zusammen, wie Vorlauftemperatur, Heizkörper und Warmwasserbereitung zusammenspielen.
Welche Rolle spielt das Kältemittel?
Das Kältemittel bleibt im geschlossenen Kreislauf, es wird nicht verbraucht. Es verdampft und kondensiert bei den Drücken im Gerät und transportiert dabei die Wärme. Entscheidend ist sein Treibhauspotenzial, falls es bei einer Leckage entweicht.
Die EU-Verordnung über fluorierte Treibhausgase begrenzt den Einsatz klimaschädlicher Stoffe. Neue Geräte arbeiten deshalb häufiger mit Propan (R290) oder Kohlendioxid. Grundlagen zu Emissionen aus Gebäuden und zur Energiewende bündelt das Umweltbundesamt im Themenbereich Klima und Energie.
Häufige Fragen
Läuft eine Wärmepumpe auch im unsanierten Bestand?
Häufig ja, wenn die Heizflächen groß genug sind und die Vorlauftemperatur moderat bleibt. Bei alten Radiatoren mit 70 Grad Vorlauf sinkt die Jahresarbeitszahl deutlich.
Was ist der Unterschied zwischen COP und JAZ?
Der COP ist ein Messwert unter festen Laborbedingungen. Die JAZ beschreibt den Jahresmittelwert im konkreten Gebäude und liegt meist niedriger.
Wie viel Strom verbraucht eine Wärmepumpe im Jahr?
Im Beispiel oben sind es 6.000 Kilowattstunden bei einer JAZ von 3,0. Der Wert hängt von Heizlast, Warmwasserbedarf und Klimaregion ab.
Muss die Heizlast vor dem Einbau berechnet werden?
Ja. Die Heizlastberechnung legt die Gerätegröße fest. Sie gehört zu den Unterlagen, die ein Fachbetrieb für die Auslegung erstellt.
