Wärmepumpen im Vergleich: Das gibt es zu beachten
Wärmepumpen gibt es in unterschiedlichen Bauarten, welche auf die Nutzung der drei verschiedenen Energieträger – Wärme aus der Umgebungsluft, aus dem Erdreich oder aus dem Wasser – abgestimmt sind. Die Wahl der richtigen Wärmepumpenart ist deshalb gar nicht so einfach. Diese Übersicht schafft Klarheit.
Wärmepumpen gehören zu den Hoffnungsträgern der Energiewende. Dank ihnen ist natürliches und nachhaltiges Heizen keine Utopie mehr. Denn eine Wärmepumpe überträgt die in der Umgebung vorhandene und unbegrenzt verfügbare Wärmeenergie auf Heizungs- und Brauchwasser in Gebäuden. Als Wärmequellen bieten sich die Umgebungsluft, das Erdreich und das Wasser (Grundwasser oder Oberflächengewässer) an. Grundsätzlich funktionieren alle Wärmepumpenarten nach demselben Prinzip: Die in der Luft, dem Erdreich oder dem Wasser vorhandene Wärme gelangt auf systemspezifischem Weg zur Wärmepumpe, wo unter Einsatz von elektrischer Energie die Umweltwärme in Heizwärme umgewandelt wird. Die Funktionsweise einer Wärmepumpe ist eigentlich identisch mit derjenigen eines Kühlschranks – in genau umgekehrtem Ablauf: Der Kühlschrank entzieht seinem Innenraum Wärme und gibt diese an die Umgebung ab, während die Wärmepumpe der Umgebung Wärme entzieht, um damit Innenräume zu erwärmen.
Übersicht über die verschiedenen Wärmepumpen
Die am häufigsten eingesetzten Wärmepumpen, jeweils auf die Wärmeenergiequellen abgestimmt, lassen sich in folgende drei Typen unterteilen:
Luft/Wasser-Wärmepumpe
Die Luft/Wasser-Wärmepumpe nutzt die Wärmeenergie in der Umgebungsluft. Diese Bauart erfordert im Vergleich zu den anderen Typen nur geringfügige bauliche Massnahmen und versorgt das Gebäude auch bei Temperaturen bis –20°C zuverlässig mit Heiz- und Warmwasser. Dabei wird der Umgebungsluft ihre Wärme entzogen und danach wieder an die Umgebung abgegeben. Zur Wahl stehen drei verschiedene Bauarten: Innenaufstellung, Aussenaufstellung oder Splitbauweise.
Sole/Wasser-Wärmepumpe
Eine Sole/Wasser-Wärmepumpe nutzt die Wärmeenergie im Erdreich. Voraussetzung dafür ist entweder eine oder mehrere bewilligungspflichtige Tiefenbohrung(en), welche in der Regel eine Tiefe zwischen 50 und 350 Metern erreichen. Als Alternative kann für den Wärmebezug auch ein Erdregister eingesetzt werden. Dieses wird in einer Tiefe von bis zu vier Metern verlegt. Erdregister sind vergleichsweise selten. Sie kommen vor allem dann zum Einsatz, wenn eine Tiefenbohrung – beispielsweise aus Gründen des Grundwasserschutzes – nicht möglich ist. Für den Transport der Wärme aus dem Erdreich zum Heizsystem wird eine frostsichere Sole eingesetzt.
Wasser/Wasser-Wärmepumpe
Die Wasser/Wasser-Wärmepumpe nutzt die Wärmeenergie im Wasser. Bei der Nutzung des Grundwassers wird das wärmetragende Grundwasser über den sogenannten Saugbrunnen zum System geführt und anschliessend abgekühlt über den Schluckbrunnen wieder an das Grundwasser übergeben. Bei der Nutzung von stehenden (See) oder fliessenden (Fluss) Oberflächengewässern unterscheidet sich die Anlage nur in der baulichen Führung der Wasserfassung. Dank der relativ hohen Durchschnittstemperatur der Wärmeenergiequellen (Grundwasser oder stehendes/fliessendes Oberflächengewässer) von über 10°C arbeitet eine Wasser/Wasser-Wärmepumpe das ganze Jahr hindurch äusserst effizient.
Die Luft/Wasser-Wärmepumpe im Vergleich ...
… zu den anderen Wärmepumpenarten
Im direkten Vergleich zu den anderen Typen schneidet die Luft/Wasser-Wärmepumpe bezüglich Effizienz zwar etwas weniger gut ab. Zudem müssen schon in der Planungsphase mögliche Schallemissionen beachtet werden. Diese kleinen Nachteile macht sie aber mit ihren zahlreichen Vorteilen mehr als wett: Sie ist die kostengünstigste, am einfachsten zu installierende und, dank unterschiedlicher Bauarten, auch flexibelste Variante aller Wärmepumpenarten. Aus diesen Gründen ist die Luft/Wasser-Wärmepumpe die in der Schweiz am häufigsten eingesetzte Wärmepumpenart.
… zu den anderen Heizungsarten
Der grösste Vorteil der Luft/Wasser-Wärmepumpe liegt beim eingesetzten Energieträger: Die in der Luft enthaltene Wärme ist kostenlos und in unbegrenzter Menge verfügbar. Diese Heizungsart überzeugt mit besonders günstiger CO2-Bilanz (z.B. im Gegensatz zur Verbrennung der fossilen Brennstoffe Öl und Erdgas) und nicht vorhandenem Feinstaub-Ausstoss (wie z.B. alle Systeme mit Holzverbrennung). Dafür sind die bewährten Ölheizungen und Gasheizungen deutlich kostengünstiger als jede Wärmepumpe.
Die Sole/Wasser-Wärmepumpe/Erdwärmepumpe im Vergleich ...
… zu den anderen Wärmepumpenarten
Die Sole/Wasser-Wärmepumpe, oft auch Erdwärmepumpe genannt, übertrifft die Luft/Wasser-Wärmepumpe bezüglich Effizienz. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Temperatur in der für das System erforderlichen Bohrtiefe von bis zu 300 Metern das ganze Jahr hindurch äusserst konstant bleibt. Dieser Umstand hat auch einen direkten, positiven Einfluss auf die Lebensdauer einer Sole/Wasser-Wärmepumpe. Dafür liegt ihr Installationspreis insbesondere aufgrund der Tiefenbohrung klar über demjenigen einer Luft/Wasser-Wärmepumpe.
...zu den anderen Heizungsarten
Auch die Sole/Wasser-Wärmepumpe profitiert von einem kostenlos und unbegrenzt verfügbaren Energieträger: der Erdwärme. Aus ökologischer Sichtweise ist jede Wärmepumpe allen anderen, herkömmlichen Heizsystemen überlegen. Dafür muss bei einer Sole/Wasser-Wärmepumpe mit deutlich höheren Systemkosten gerechnet werden.
Die Wasser/Wasser-Wärmepumpe im Vergleich ...
… zu den anderen Wärmepumpenarten
Die Wasser/Wasser-Wärmepumpe ist die effizienteste aller Wärmepumpenart. Der augenfälligste Unterschied zur Sole/Wasser- und zur Luft/Wasser-Wärmepumpe besteht darin, dass bei der Wasser/Wasser-Wärmepumpe die Nutzung des Energieträgers (Grundwasser oder stehende/fliessende Oberflächengewässer) über einen offenen Kreislauf erfolgt, das heisst kein Wärmetransport mittels Kältemittel in einem geschlossenen Kreislauf erfolgt: Das genutzte Wasser wird über den Saugbrunnen direkt zum Heizsystem geführt und gelangt nach der Wärmeabgabe über den Sickerbrunnen wieder zurück in das genutzte Gewässer. Die maximale Effizienz der Wasser/Wasser-Wärmepumpe ist auf die konstanten und höheren Temperaturen im genutzten Gewässer zurückzuführen. Aufgrund der Komplexität der Anlage ist die Wasser/Wasser-Wärmepumpe ein vergleichsweise kostspieliges Heizsystem. Zudem erfordert die Nutzung des Grundwassers als Wärmequelle in jedem Falle ein aufwendiges Bewilligungsprozedere. Den höheren Investitionen stehen aber höchste Langlebigkeit und Zuverlässigkeit sowie die erwähnten maximalen Effizienzwerte gegenüber.
… zu den anderen Heizungsarten
Die Wasser/Wasser-Wärmepumpe nutzt, wie alle anderen Wärmepumpenarten, eine unbegrenzt und kostenlos verfügbare, natürliche Wärme. Entsprechend günstig fallen beim Vergleich mit anderen Heizungsarten deshalb die ökologischen Faktoren – tiefste CO2-Werte, keine Feinstaub-Emissionen etc. – ins Gewicht. Dem gegenüber stehen die deutlich höheren Anschaffungs- und Installationskosten.
Der direkte Vergleich: Luft/Wasser- oder Sole/Wasser-Wärmepumpe (Erdwärmepumpe)?
Luft/Wasser- und Sole/Wasser-Wärmepumpen sind die am weitesten verbreiteten Wärmepumpen-Varianten in der Schweiz. Sie sind es deshalb auch, die am meisten direkt miteinander verglichen werden. Eine klare Empfehlung, welches nun das bessere System sei, gibt es nicht, die Abwägung der Vor- und Nachteile und deren Gewichtung ist eine individuelle Angelegenheit.
Dennoch gibt es ein paar Gegensätze, welche die Abwägungen und den Entscheid für die eine oder die andere Bauart erleichtern können:
- Die Luft-/Wasser-Wärmepumpe ist in der Anschaffung etwas kostengünstiger, dafür arbeitet die Sole/Wasser-Wärmepumpe etwas effizienter.
- Die Installation einer Sole/Wasser-Wärmepumpe ist aufwendiger (Tiefenbohrung!), dafür ist die zu erwartende Lebensdauer der Luft/Wasser-Wärmepumpe etwas kürzer.
- Sämtliche sichtbaren Komponenten einer Sole/Wasser-Wärmepumpe sind im Hausinnern platziert und fallen im Gegensatz zu den (je nach Bauart) aussenaufgestellten Geräten einer Luft/Wasser-Wärmepumpe nicht auf, dafür ist die Luft/Wasser-Wärmepumpe in Sachen Platzierung deutlich flexibler (z.B. auf einem Flach- oder Garagendach) und deshalb bezüglich ihres Platzbedarfes weniger anspruchsvoll.
- Eine aussenaufgestellte Luft/Wasser-Wärmepumpe muss bezüglich Schallemissionen genau geplant werden. Inzwischen gibt es aber bereits extrem leise Geräte. Alternativ bietet sich die innenaufgestellte Ausführung an, bei der das komplette System im Gebäude platziert wird – genau gleich wie bei einer Sole/Wasser-Wärmepumpe.
Fazit
Die Wahl einer Wärmepumpe wird durch verschiedenste Faktoren bestimmt: Wo befindet sich das Gebäude, welche geografischen, geologischen, meteorologischen Bedingungen sind zu beachten? Welche Fläche soll beheizt werden? Wie steht es um den gesamtenergetischen Zustand der Liegenschaft? Welche Vorlauftemperatur soll zur Verfügung stehen? Erfolgt die Aufbereitung von Warmwasser auch über die Heizung oder mit einem separaten System? Diese und viele weitere Fragen tauchen auf. Eine genaue Bestandesaufnahme und Abklärung des künftigen Bedarfs sind bei der Auswahl der geeigneten Lösung also unabdingbar.