Luft-Wasser-Wärmepumpe

Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe entzieht der Umgebungsluft Wärme, mit der sich der Heiz- und/oder Warmwasserbedarf decken lässt – und das auch bei Temperaturen im Minusbereich. Entsprechende Modelle lassen sich sehr flexibel einsetzen und eignen sich sowohl für Neu- als auch Altbauten. Wie eine Luft-Wasser-Wärmepumpe funktioniert, unter welchen Bedingungen die Installation möglich ist und welche Vor- beziehungsweise Nachteile eine solche Wärmepumpe mit sich bringt, veranschaulicht der nachfolgende Artikel.

Die Funktionsweise einer Luft-Wasser-Wärmepumpe

Im Allgemeinen lässt sich die Funktionsweise von Wärmepumpen mit der eines Kühlschranks vergleichen, welcher seinem Inneren Wärme entzieht und diese nach außen weiterleitet. Im Gegensatz zu dem Kühlgerät greifen Wärmepumpen aber auf Umgebungswärme – im Falle einer Luft-Wasser-Wärmepumpe auf die Wärme der Umgebungsluft – zurück, um für warme Räume und/oder warmes Wasser zu sorgen. Dieser Prozess läuft in mehreren Schritten ab:

1. Kältemittel verdampft

Zunächst nimmt die Luft-Wasser-Wärmepumpe thermische Umgebungsenergie auf. Das geschieht mithilfe eines Ventilators, der Luft ansaugt und diese an einen Wärmeüberträger – den sogenannten Verdampfer – weiterleitet, in dem sich ein flüssiges Kältemittel befindet. Kommt das Medium mit der "warmen" Luft in Berührung, erwärmt es sich, infolgedessen es verdampft. Aufgrund der thermischen Eigenschaften des Kältemittels reichen dafür selbst niedrige Temperaturen aus.

2. Kältemittel wird verdichtet

Da die Temperatur des gasförmigen Kältemittels noch relativ niedrig ist, strömt es nun in einen Kompressor, welcher das Gas verdichtet. Durch den Druckanstieg erhöht sich auch die Temperatur.

Dieser Vorgang verbraucht Strom. Wie hoch der Energiebedarf der Luft-Wasser-Wärmepumpe ausfällt, hängt von der Temperaturdifferenz zwischen der Luft als Wärmequelle und dem Heizgerät ab. Je größer der Unterschied, desto höher der Stromverbrauch.

3. Erhitzen des Heizungs- beziehungsweise Brauchwassers

Nachdem das Gas die gewünschte Temperatur erreicht hat, gelangt es in einen Verflüssiger. Hier überträgt das Kältemittel die Wärme an das Heizsystem. Durch diesen Prozess kühlt sich das Gas ab, wodurch es kondensiert.

4. Entspannungsventil senkt Druck auf Ausgangsniveau

In einem letzten Schritt strömt das immer noch unter Druck stehende Kältemittel durch ein Entspannungsventil. Dieses sorgt dafür, dass das Druckniveau auf seinen Ausgangszustand absinkt. Danach beginnt der Kreislauf von vorne.

Aufstellmöglichkeiten für Luft-Wasser-Wärmepumpen

Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe können Hauseigentümerinnen beziehungsweise -eigentümer sowohl im Gebäude als auch auf dem Grundstück aufstellen lassen. Darüber hinaus werden im Handel auch sogenannte Splitgeräte angeboten, die sich aus einer Innen- und Außeneinheit zusammensetzen. Für welche Variante Sie sich entscheiden, hat übrigens kaum Auswirkungen auf die Effizienz der Wärmepumpe.

Luft-Wasser-Wärmepumpen zur Innenaufstellung

Für den Innenbereich konzipierte Luft-Wasser-Wärmepumpen saugen über ein in die Fassade integriertes Gitter Außenluft an. Da derartige Ausführungen ein relativ hohes Gewicht aufweisen, lassen sie sich lediglich in Räumen mit entsprechender Tragfähigkeit aufstellen. Meist bietet sich dafür am ehesten das Erd- oder Kellergeschoss an. Im Falle tragfähiger Decken eignet sich auch das Dachgeschoss.

Luft-Wasser-Wärmepumpen zur Außenaufstellung

Eine Außenanlage belegt keine Fläche im Gebäude – in dem hier lediglich ein Pufferspeicher unterzubringen ist – und verlagert zudem die Betriebsgeräusche nach außen. Allerdings gilt es bei der Standortwahl, einige Dinge zu beachten. Beispielsweise ist ein Mindestabstand von drei Metern zu Gebäuden, Terrassen und Pflanzen vorgeschrieben. Darüber hinaus muss das Gerät Luft frei ansaugen und ausblasen können, weshalb die Platzverhältnisse keinesfalls zu eng gewählt werden sollten.

Luft-Wasser-Wärmepumpen mit zwei Einheiten

Manche Luft-Wasser-Wärmepumpen besitzen eine modulare Bauform. Entsprechende Splitgeräte finden meist Verwendung, wenn im Gebäude und/oder auf dem Grundstück nur wenig Platz vorhanden ist. In der Außeneinheit befinden sich für gewöhnlich der Ventilator, der Verdampfer und der Verdichter. Der Wärmeaustausch erfolgt stets in der Inneneinheit.

Voraussetzungen für eine Luft-Wasser-Wärmepumpe

Damit ein wirtschaftlicher Betrieb der Anlage möglich ist, muss die Immobilie verschiedene bauliche Anforderungen erfüllen. Die Grundvoraussetzung stellt eine niedrige Vorlauftemperatur des Heizungssystems dar. In einem Neubau sollte diese 35 Grad Celsius nicht überschreiten. In einem Bestands- beziehungsweise Altbau liegt die Grenze bei 50 Grad Celsius. Dementsprechend benötigt das Gebäude eine ausreichende Wärmedämmung. Darüber hinaus sind ein Puffer- oder Kombispeicher sowie ein Drehstromanschluss mit separatem Stromzähler notwendig.

Kosten einer Luft-Wasser-Wärmepumpe

Die Anschaffungskosten einer Luft-Wasser-Wärmepumpe für Einfamilienhäuser (für gewöhnlich mit acht bis zwölf Kilowatt Heizleistung) liegen bei 10.000 bis 16.000 Euro. Für die Installation fallen in der Regel 2.000 bis 3.000 Euro an. Für ein herkömmliches Einfamilienhaus mit einer Wohnfläche von 120 Quadratmetern, in dem eine dreiköpfige Familie lebt, ergeben sich im Jahr Heiz- beziehungsweise Stromkosten in Höhe von 800 Euro. Darüber hinaus sollten Sie mit durchschnittlichen jährlichen Wartungskosten von 50 bis 100 Euro rechnen.

Schon gewusst: Viele Energielieferanten bieten spezielle Tarife für Wärmepumpen an. Da der Arbeitspreis hier in der Regel um einige Cent niedriger ausfällt, lässt sich mit einem Heizstromtarif einiges an Geld sparen.

Wie hoch fällt der Stromverbrauch einer Luft-Wasser-Wärmepumpe aus?

Auf die Höhe der Betriebskosten hat vor allem die sogenannte Jahresarbeitszahl – kurz JAZ – Einfluss. Diese gibt an, wie effizient die Luft-Wasser-Wärmepumpe arbeitet. Dafür werden die entzogene Umgebungswärme und der Stromverbrauch ins Verhältnis gesetzt. Wenn die Jahresarbeitszahl beispielsweise bei 3,0 liegt, bedeutet dies, dass jeder verbrauchten Kilowattstunde Strom drei Kilowattstunden entzogener Umgebungswärme gegenüberstehen. Es gibt jedoch noch weitere Einflussfaktoren, unter anderem:

• Dämmstandard des Gebäudes
• Zu beheizende Fläche
• Art der Heizung (Radiatoren oder Fußbodenheizung)
• Regionales Temperaturniveau
• Heizgewohnheiten

Es ist auch möglich, den Stromverbrauch einer Luft-Wasser-Wärmepumpe grob zu ermitteln. Dazu benötigen Sie drei Faktoren:

• Jahresarbeitszahl
• Heizleistung des Geräts
• Heizdauer in Stunden

Um den voraussichtlichen Energiebedarf zu berechnen, nutzen Sie folgende Formel:

• Stromverbrauch der Wärmepumpe = (Heizleistung / Jahresarbeitszahl) x Heizdauer

Für eine Wärmepumpe mit einer Heizleistung von 10 Kilowatt und einer Jahresarbeitszahl von 4,0 ergibt sich bei 2.000 Heizstunden beispielsweise ein Verbrauch von 5.000 Kilowattstunden. Während die Kosten bei einem gewöhnlichen Haushaltsstromtarif (30 Cent je Kilowattstunde) bei 1.500 Euro liegen, ergeben sich in einem Wärmestromtarif (22 Cent je Kilowattstunde) lediglich Stromkosten in Höhe von 1.100 Euro.

Wann lohnt sich eine Luft-Wasser-Wärmepumpe?

Die Anschaffung einer Luft-Wasser-Wärmepumpe lohnt sich vor allem, wenn die Differenz aus Luft- und Vorlauftemperatur niedrig ausfällt. Da der Kompressor dann mit weniger Leistung arbeitet, verbraucht das Gerät vergleichsweise wenig Strom. Aus diesem Grund eignen sich Luft-Wasser-Wärmepumpen insbesondere in Neubauten und energetisch sanierten Immobilien. Es ist außerdem von Vorteil, wenn in dem Haus eine Flächenheizung genutzt wird, weil diese mit niedrigen Vorlauftemperaturen auskommt.