Heute spricht man ja bei der Frage zum Heizen mit regenerativer Energie gerne über Wärmepumpen. Diese ist auch oft eine gute Lösung! Wenn in älteren Gebäuden aber das Heizwasser hohe Temperaturen wie zum Beispiel 70 Grad hat und haben muss, dann wird das schwierig. Bei der Temperatur des Heizwassers spricht man auch von „Vorlauftemperatur“.
Bei der Heizung im Haus fließt das Wasser im Kreislauf. Es wird erhitzt, fließt dann zu den Heizkörpern, gibt dort Wärme ab und fließt abgekühlt wieder zur Heizung zurück und wird dort wieder aufgewärmt. Die Rohre zu den Heizkörpern hin nennt man „Vorlauf“, die zurück „Rücklauf“. Die Vorlauftemperatur ist also die Temperatur des Heizwassers, welches zu den Heizkörpern hinfließt. Die für ein Haus nötige Vorlauftemperatur spielt eine große Rolle für die Überlegungen zu einem neuen Heizsystem.
Kann eine Wärmepumpe 70 Grad heißes Wasser produzieren?
Denkt man an eine Wärmepumpe, die es ja auch in „Industriegröße“ und mit entsprechenden Leistungen gibt, als Wärmequelle, müsste diese das Heizwasser auf 70 Grad erwärmen. Das ist heute durchaus möglich, es gibt „Industriewärmepumpen“, die 70 Grad und höhere Temperaturen schaffen. Allerdings ist das nicht sehr effizient.
Was macht eine Wärmepumpe eigentlich?
Eine Wärmepumpe produziert Wärme, indem sie einem Medium, wie zum Beispiel der Luft um uns herum, Wärme entzieht und diese einem Wärmeträger wie dem Heizungswasser zuführt. So kann eine Wärmepumpe einer Umgebungstemperatur von -10 Grad Wärme entziehen und durchaus Wasser auf 70 Grad erhitzen. Technisch ist das möglich.
Die Vorteile der Wärmepumpe liegt in ihrer Effizienz. Die kann man in verschiedenen Kennziffern beschreiben, wie zum Beispiel der Jahresarbeitszahl. Eine einfache Elektroheizung hat eine Jahresarbeitszahl von 1. Das heißt, aus einer Kilowattstunde Strom wird 1 Kilowattstunde Wärme. Eine Wärmepumpe sollte hier effizienter sein. So gibt es Wärmepumpen mit Jahresarbeitszahlen von 5 oder noch höher. Bei einer Wärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von 3, ist sie in der Lage aus einer Kilowattstunde Strom, 3 Kilowattstunden Wärme machen. Man braucht dafür also nur noch ein Drittel der Energie.
Zum Verständnis und zum Vergleich dazu die Gasheizung: Die Gasrechnung wird in der Regel auch in Kilowattstunden abgerechnet. Hier kostet also eine Kilowattstunde Gas, einen Betrag x, sagen wir als Beispiel 0,11 Euro. Dieses Gas wird verbrannt und die daraus entstehende Wärme fließt dann mit dem Heizwässer durch die Heizkörper in den Wohnungen. Das Problem bei der Gasheizung ist jedoch, dass ein Teil der Wärme mit dem (warmen) Abgas aus der Verbrennung durch den Schornstein geht. Hier käme man also auf eine fiktive Jahresarbeitszahl von weniger als 1, denn aus einer Kilowattstunde Energie in Form von Gas wird weniger als eine Kilowattstunde Wärme in Form von Heizwasser. Bei Heizungen spricht man nicht von Jahresarbeitszahlen, sondern von Wirkungsgrad. Normale Gasheizungen haben – je nach Alter – einen Wirkungsgrad von 75 bis 90 Prozent. Damit wird bei der Gasheizung die Effizienz beschrieben.
Wie steht es um die Effizienz einer Wärmepumpe?
Im Vergleich zur Effizienz einer Gasheizung kann die Wärmepumpe also gut abschneiden und sogar den Preisunterschied zwischen einer Kilowattstunde Gas (ca. 0,11 Euro) und einer Kilowattstunde Strom (ca. 0,30 Euro) wettmachen. Allerdings ist die Effizienz der Wärmepumpe von verschiedenen Dingen abhängig.
Das Problem ist die Differenz zwischen der Ausgangstemperatur und der Zieltemperatur. Je höher diese Differenz ist, umso mehr Energie wird verbraucht. Die Wärmepumpe mit der Jahresarbeitszahl von 3 hat diese zum Beispiel im Temperaturbereich von -7 Grad und kann dann Heizwasser erwärmen auf eine Temperatur von 40 Grad. Sind die Temperaturen draußen niedriger, geht das Verhältnis von 1 Einheit Energie zum Vergleich mit 3 Einheiten Energie als Output nicht mehr auf. Dann muss mehr Energie eingesetzt werden. Die Jahresarbeitszahl ist immer ein Jahresdurchschnitt, also in kalten Wintern ist die Energieeffizienz immer niedriger als im Frühjahr oder Herbst.
Damit kommt es zum einen auf die Ausgangstemperatur an. Also bei einer Wärmepumpe, die die Wärme aus der Umgebungsluft zieht, auf die Temperatur der Umgebungsluft. Je niedriger die Ausgangstemperatur ist, umso weniger effizient arbeitet die Wärmepumpe.
Zum zweiten kommt es auf die gewünschte Temperatur des Heizwassers an. Wenn man eine Fußbodenheizung hat, die nur 35 Grad Vorlauftemperatur benötigt, arbeitet eine Wärmepumpe effizienter, als wenn sie eine Vorlauftemperatur von 60 Grad produzieren müsste.
Um die Effizienz zu steigern, versucht man also eine höhere Ausgangstemperatur zu erreichen. Zum Beispiel, indem man die Wärme nicht der kalten Umgebungsluft entzieht, sondern dem wärmeren Grundwasser, einem Fluss oder der Erde im Garten oder unter dem Haus. Die weitere Möglichkeit ist, die Vorlauftemperatur zu senken, indem man das Haus besser isoliert und so insgesamt weniger Wärme notwendig ist. Oder indem man beispielsweise die Oberfläche der Heizkörper vergrößert, sodass über die größere Fläche mit niedrigerer Vorlauftemperatur mehr Wärme an den Raum abgegeben werden kann.
Das ist heute oft der Grund, warum geraten wird, ein Haus erst zu dämmen und zu modernisieren und dann auf Wärmepumpe umzustellen. In einem gedämmten und modernisierten Gebäude ist der Energiebedarf eben geringer und man kann dann die neue Heizung auf genau diesen Bedarf einstellen. Das kostet dann aber gleich mehrfach: Zum einen für die Dämmung und Modernisierung UND die Kosten für die Wärmepumpe.
Andersherum ist es auch ungünstig: Wenn man zuerst eine Wärmepumpe kauft, die von Beginn an den höheren Energiebedarf abdeckt, um dann später zu dämmen und zu modernisieren, führt dazu, dass man später eine überdimensionierte Heizung hat, die aufgrund ihrer Über-Dimensionierung auch wieder nicht optimal läuft.
Fazit:
Als Ergebnis können wir festhalten, dass mit Wärmepumpen auch höhere Vorlauftemperaturen möglich sind. Mit höheren Vorlauftemperaturen werden Wärmepumpen allerdings ineffizienter und man muss sich einige Gedanken machen, um hier ein gutes Gesamtsystem zu entwickeln.