Luft-Wasser-Wärmepumpe: Funktion & Vergleich

Steigende Energiekosten und die Notwendigkeit, die CO2 Emissionen insgesamt deutlich zu reduzieren, sind nur zwei Gründe, warum sich immer mehr Hauseigentümer für die Installation einer Wärmepumpe entscheiden. Luft-Wasser-Wärmepumpen sind vergleichsweise günstig und einfach zu installieren. Worauf Bauherren und Hausbesitzer achten sollten, zeigt der folgende Beitrag.

Funktionsweise einer Luft-Wasser-Wärmepumpe

Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe saugt mit einem Ventilator Umgebungsluft an und führt diese einem Verdampfer zu. Im Verdampfer wird die Wärme aus der Luft an ein in der Wärmepumpe zirkulierendes Kältemittel übertragen, das durch die Wärme verdampft. Das gasförmige Kältemittel wird anschließend durch einen Kompressor verdichtet, sodass die Temperatur des Kältemittels ansteigt.

In einem nachfolgenden Wärmetauscher wird die Wärme vom Kältemittel an den Wasserkreislauf der Heizung oder einen Pufferspeicher abgegeben. Danach wird das unter Hochdruck stehende Kältemittel in einem Expansionsventil entspannt und verflüssigt und der Kreislauf beginnt von vorne.

Nach dem gleichen Prinzip arbeiten Luft-Luft-Wärmepumpen, Sole-Wasser-Wärmepumpen (Erdwärmepumpen) und Wasser-Wasser-Wärmepumpen. Diese Wärmepumpen nutzen die Umgebungsluft, Erdwärme oder das Grundwasser als Wärmequelle.

Raum- und Abluft als Wärmequelle für eine Luft-Wasser-Wärmepumpe

Neben der Außenluft können Luft-Wasser-Wärmepumpen die Raumluft in einem Gebäude oder die Abluft als Wärmequelle nutzen. Vor allem kleinere Wärmepumpen zur Brauchwassererwärmung nutzen häufig Raumluft zum Beispiel in Kellerräumen als Wärmequelle.

Der Vorteil ist, dass kein Zugang zur Außenluft erforderlich ist und die Abwärme von anderen Geräten zu Heizzwecken genutzt werden kann. Nachteilig ist, dass bei einer zu starken Abkühlung der Raumluft die Effizienz der Wärmepumpe sinkt und gegebenenfalls der Heizbedarf in benachbarten Räumen steigt.

In Gebäuden mit einer aktiven Raumlüftung kann die warme Abluft, insofern sie nicht zur Vorwärmung der ins Gebäude geführten Frischluft benutzt wird, ebenfalls als Wärmequelle für eine Luft-Wasser-Wärmepumpe genutzt werden. Effektiver bei der Abluft Nutzung ist jedoch eine Wärmerückgewinnung in einem Luft-Luft-Wärmetauscher. Bei diesem wird keine Antriebsenergie für die Wärmepumpe benötigt.

Für welche Gebäude eignet sich eine Luft-Wasser-Wärmepumpe?

Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe eignet sich sowohl für die Beheizung von gut gedämmten Neubauten wie auch unter bestimmten Voraussetzungen für die Modernisierung von Altbauten.

Um den effizienten Betrieb einer Luft-Wasser-Wärmepumpe zu gewährleisten, muss ein Gebäude grundsätzlich gut gedämmt sein. Diese Voraussetzungen erfüllen heute alle Neubauten. Vorteilhaft ist die Kombination einer Wärmepumpe mit einer Fußbodenheizung. Bei den für eine Fußbodenheizung erforderlichen niedrigen Vorlauftemperaturen arbeiten Wärmepumpen besonders effizient. Der Estrich dient bei Fußbodenheizungen als zusätzlicher Wärmespeicher. Die Temperaturschwankungen sind nur moderat und können durch die Wärmepumpe problemlos ausgeglichen werden.

Bei der Sanierung und Modernisierung von Altbauten können Luft-Wasser-Wärmepumpen ebenfalls installiert werden. Dazu muss das Gebäude ausreichend wärmegedämmt sein.

Achtung: Bei nicht oder unzureichend gedämmten Altbauten ist eine Luft-Wasser-Wärmepumpe nicht wirtschaftlich!

Sollen die alten Heizkörper nicht getauscht werden, muss von einem Fachmann geprüft werden, ob sich die Heizkörper für den Betrieb mit der geringen Vorlauftemperatur einer Luft-Wasser-Wärmepumpe eignen. Unter bestimmten Voraussetzungen kann der Einbau einer Luft-Wasser-Wärmepumpe in ein bestehendes Gebäude durch das BAFA (Bundesamt für Außenwirtschaft) gefördert werden.

Jetzt mehr über Förderprogramme für Heizungen erfahren.

Reicht eine Luft-Wasser-Wärmepumpe als Vollheizung?

Die Effizienz einer Luft-Wasser-Wärmepumpe sinkt mit fallenden Außentemperaturen. Grundsätzlich liefert eine Luft-Wärmepumpe bei Temperaturen bis zu -20 °C Wärmeenergie für die Heizung. Ab Lufttemperaturen unter etwa -15 °C reicht diese Wärme jedoch alleine nicht mehr, um ein Gebäude zu beheizen.

Luft-Wasser Waermepumpe
Luft-Wasser-Wärmepumpe Außenmontage / Virrage Images/bigstock.com

Praktisch alle Luft-Wasser-Wärmepumpen sind daher mit einem zusätzlichen elektrischen Heizstab mit einer Leistung von 2,5 bis 12 Kilowatt ausgestattet. Sinken die Außentemperaturen unter einen voreingestellten Wert, wird der Heizstab automatisch zugeschaltet und sorgt für eine ausreichende Temperierung des Heizwassers. Dadurch steigt der Stromverbrauch der Luft-Wasser-Wärmepumpe und der Wirkungsgrad sinkt.

Luft-Wasser-Wärmepumpen im Vergleich zu Öl- und Gasheizungen

Ob sich eine Luft-Wasser-Wärmepumpe im Vergleich zu einer Ölheizung oder Gasheizung mit moderner Brennwerttechnik für Bauherrn rentiert, ist abhängig vom Energiekonzept des Hauses und der Dimensionierung der Anlage.

Luft-Wasser-Wärmepumpen sind heute die am häufigsten gewählten Wärmepumpen für die Beheizung von Gebäuden. Experten zufolge eignen sie sich jedoch nur für Gebäude mit einem Wärmebedarf von rund 10 Kilowattstunden.

Bei der Entscheidung für eine Gasheizung, Ölheizung oder Wärmepumpe muss berücksichtigt werden, dass die Wärmepumpe Strom für den Betrieb benötigt. Eine Wärmepumpe macht insofern nur Sinn, wenn die Einsparungen bei Öl oder Gas größer sind als der zusätzliche Stromverbrauch durch die Luft-Wasser-Wärmepumpe. Der Quotient aus Strompreis zu Gas- oder Ölpreis sollte kleiner sein, als die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe.

Die Formel lautet:


Auf der Suche nach einer neuen Heizung?

Holen Sie sich hier kostenlos Angebote von Heizungsbauern in Ihrer Nähe ein und sparen Sie sich viel Geld!

Kostenlose Angebote erhalten

Strompreis (je kWh) / Öl – oder Gaspreis (je kWh) < Jahresarbeitszahl

So müsste die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe bei einem Strompreis von 30 Cent je kWh und einem Gaspreis von 7 Cent pro kWh mindestens 4,3 betragen, damit die Installation einer Wärmepumpe sinnvoll ist.

Kann für den Betrieb der Wärmepumpe ein spezieller und günstiger Wärmepumpenstromtarif mit einem Strompreis von beispielsweise 21 Cent pro Kilowattstunde genutzt werden, reduziert sich die erforderliche Mindest-Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe auf einen Wert von 3. Wird der Strom durch eine eigene Photovoltaikanlage kostenlos produziert, lohnt sich eine Wärmepumpe auf jeden Fall.

Luft-Wasser-Wärmepumpen im Vergleich zu anderen Wärmepumpen

Der Vorteil einer Luft-Wasser-Wärmepumpe gegenüber anderen Wärmepumpen sind die geringeren Anschaffungs- und Installationskosten. Für Erdwärme- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen sind umfangreiche und kostspielige Erdarbeiten erforderlich. Auf der anderen Seite ist der Wirkungsgrad einer Luft-Wasser-Wärmepumpe geringer als bei diesen beiden Wärmepumpen.

Die Temperatur des als Wärmequelle genutzten Erdreichs oder Grundwassers ist über das ganze Jahr konstant, sodass diese Wärmepumpen kontinuierlich effizient arbeiten können. Für den Einbau einer Luft-Luft-Wärmepumpe sind umfangreiche Installationen im Gebäude erforderlich, um die Wärme in die einzelnen Räume zu leiten. Für den nachträglichen Einbau eigen sich Luft-Luft-Wärmepumpen in der Regel daher nicht.

Die Vor- und Nachteile einer Luft-Wasser-Wärmepumpe

Im Vergleich mit konventionellen Öl- oder Gasheizung und anderen Wärmepumpen bietet eine Luft-Wasser-Wärmepumpe folgende Vorteile:

  • vergleichsweise geringe Investitionskosten
  • Außenluft als kostenlose Wärmequelle
  • geringe Betriebs- und Wartungskosten
  • geringer Platzbedarf
  • ein nachträglicher Einbau ist möglich
  • für Neubauten und Altbausanierungen geeignet
  • Erweiterungsmöglichkeit durch Kaskaden-Funktion
  • es sind keine behördlichen Genehmigungen erforderlich

Die Nachteile einer Luft-Wasser-Wärmepumpe sind:

  • geringerer Wirkungsgrad als bei Erd- und Wasserwärmepumpen
  • höhere Geräuschentwicklung als bei Erd- und Wasserwärmepumpen
  • Unterstützung durch Elektro-Heizstab bei sehr niedrigen Lufttemperaturen

Wie umweltverträglich ist eine Luft-Wasser-Wärmepumpe?

Für die Umweltverträglichkeit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe sind zwei Faktoren von Bedeutung. Die Jahresarbeitszahl (JAZ) und die CO2-Emissionen bei der Erzeugung des verwendeten Stroms.

Für die Jahresarbeitszahl gilt, je höher der ermittelte Wert ist, umso effizienter arbeitet die Wärmepumpe. In der Regel liegt die Jahresarbeitszahl von Wärmepumpen zwischen 3,0 und 4,5. Dies bedeutet, dass Wärmepumpen zwischen dem 3- bis 4,5-fachen der eingesetzten Energie als Wärme abgeben.

Achtung: Kleiner als 4,0 sollte der Wert in der Praxis nicht sein!

Neben der Effizienz einer Luft-Wasser-Wärmepumpe spielen die CO2 Emissionen bei der Erzeugung des für den Betrieb der Anlage benötigten Stroms eine wichtige Rolle. Hiervon ist abhängig, wie viel CO2 durch den Betrieb einer Wärmepumpe tatsächlich verursacht und eingespart werden kann.

Bei der Nutzung von Strom aus regenerativen Energiequellen kann eine Wärmepumpe effektiv CO2 einsparen. Bei Strom aus fossilen Brennstoffen insbesondere aus Kohle sind kaum CO2 Einsparungen möglich.

Achtung: Die Umweltbilanz ist in diesen Fällen nur aufgrund des insgesamt geringeren Energieverbrauchs besser als die einer konventionellen Öl- oder Gasheizung!

Was kostet eine Luft-Wasser-Wärmepumpe?

Die Kosten für die Installation und den Betrieb einer Luft-Wasser-Wärmepumpe sind abhängig vom Wärmebedarf des Gebäudes, dem Stromtarif und den eigenen Heizgewohnheiten.

Für ein gut gedämmtes Einfamilienhaus betragen die Anschaffungskosten einschließlich Installation etwa 10.000 bis 14.000 Euro – wenn die Anlage im Gebäudeinneren installiert wird. Bei einer Außenaufstellung erhöhen sich die Anschaffungs- und Installationskosten um etwa 1.000 bis 2.000 Euro.

Für den Betrieb einer effizienten Luft-Wasser-Wärmepumpe mit einem Wirkungsgrad von 400 % (Jahresarbeitszahl 4,0) muss je nach Stromtarif mit Stromkosten von etwa 1.200 Euro jährlich gerechnet werden. Günstiger wird es, wenn der Strom mit einer Photovoltaikanlage selbst erzeugt wird. Hinzu kommen noch die Kosten für Wartung und Reinigung der Luft-Wasser-Wärmepumpe in Höhe von etwa 50 bis 100 Euro jährlich.

Reinigung und Wartung einer Luft-Wasser-Wärmepumpe

Luft-Wasser-Wärmepumpen sind im Vergleich zu Öl-, Gas- oder Holzheizungen wartungsarm.

Die meisten Hersteller empfehlen, wenn auch unverbindlich, Inspektionen und Wartungsarbeiten alle zwei Jahre durchzuführen. Bei Luft-Wasser-Wärmepumpen, die mehr als 3 kg Kältemittel enthalten, ist eine jährliche Überprüfung des Kältemittelkreislaufs auf undichte Stellen zudem vom Gesetzgeber vorgeschrieben.

Credits:
Kishivan/bigstock.com