Heizen mit einer Wärmepumpe (Erdwärme)

Schon längst sind die Öl- und Gaspreise nicht mehr so günstig wie noch vor ein paar Jahrzehnten. Alternative Heizkonzepte haben in den letzten Jahren sowohl aus ökologischer als auch aus ökonomischer Sicht an Bedeutung gewonnen. Neben Blockheizkraftwerken und Pelletöfen bietet auch die Wärmepumpe eine Möglichkeit die eigenen vier Wände günstig zu heizen. Dazu nutzt die Wärmepumpe vorhandene Wärme, die für das Heizen von Häusern meist dem Erdreich entzogen wird.

Viele andere Heizsysteme erzeugen Wärme in der Regel durch CO2 ausstoßende Verbrennungsprozesse. Die Wärmepumpe arbeitet anders, das Gerät erzeugt keine Wärme. Die Heizung transportiert lediglich Wärme von einem Ort zum anderen. Dieses Prinzip ist nicht neu und findet sich bereits in der modernen Welt in nahezu jeder modernen Küche mit dem Kühlschrank. Beim Kühlschrank wird das Prinzip lediglich zur Realisierung eines umgekehrten Ziels verwendet. Dem Kühlschrank wird die Wärme entzogen und an die Raumluft abgegeben, wodurch das Ziel erreicht wird, das Innere des Kühlschranks abzukühlen.

Wird die Wärmepumpe zum Heizen benutzt, so wird das Innere des Hauses – zumindest in der Heizperiode – nicht abgekühlt, sondern aufgeheizt. Die Wärme, die hierzu notwendig ist, kann aus unterschiedlichen Quellen stammen. Meist wird die Wärme jedoch dem Erdreich oder dem Grundwasser entzogen. Damit dem Erdreich die Wärme mit einer Wärmepumpe entzogen werden kann, muss zum Beispiel eine Erdwärmesonde oder ein Erdwärmekollektor in das Erdreich eingebracht werden. Die Erdwärmesonde ist dabei ein vertikales Rohrbündel, das je nach lokalen Gegebenheiten häufig bis zu 100 Meter in das Erdreich hinab reichen kann. Der Erdwärmekollektor ist ein horizontales Rohrleitungsystem, das ähnlich einer Fußbodenheizung im Erdreich – meist in etwa 1,5 Metern Tiefe verlegt wird. Beide Systeme schaffen für die Wärmepumpe im Erdreich die Möglichkeit Wärme zum Heizen entziehen zu können.

Damit das Heizen per Wärmepumpe wirtschaftlich und energetisch gut funktioniert, ist es jedoch notwendig, dass zwischen Wärmequelle und Heizungstemperatur möglichst optimale Temperaturunterschiede herrschen. Daher werden zum Heizen mit der Wärmepumpe meist Heizenergieabgabesysteme mit niedrigen Vorlauftemperaturen gewählt. Hierbei sind insbesondere die moderne Wandheizung und Fußleistenheizung zu nennen. Es ist jedoch auch möglich, Heizungen mit Wärmepumpe und Strahlungsheizkörper zu realisieren. Für den Betrieb einer Wärmepumpe zum Heizen ist allerdings auch der Einsatz von Energie notwendig.

Es muss nämlich erstmal Energie eingesetzt werden, damit die Wärme auch transportiert werden kann. Diese Energie liefert bei Wärmepumpen für Privathaushalte meist das lokale Stromnetz. Doch auch wenn die Wärmepumpe selbst mit Strom betrieben wird, ist die Heizung nicht mit Heizkonzepten, die den Strom zur Wärmegewinnung – wie zum Beispiel Nachtspeicheröfen oder Ölradiatoren – einsetzen, zu vergleichen. Die Effizienz von Wärmepumpen liegt auch unter Berücksichtigung der schlechten Effizienz von Strom zur Wärmegewinnung sehr hoch. Das ist dabei der Tatsache zu verdanken, dass die Wärmepumpe zum Heizen die Wärme nicht erzeugt, sondern durch eine Umkehrung eines Wärme-Kraft-Prozesses lediglich aus dem Erdreich in das Haus transportiert. Dieses Prinzip ist dabei nicht neu, sondern bereits seit Jahrzehnten bekannt.

Die Grundsätze für die Wärmepumpe wurden bereits 1824 vom französischen Physiker und Ingenieur Nicolas Léonard Sadi Carnot, welcher auch als Begründer der Thermodynamik gilt, veröffentlicht. Und schon 1929 gingen Heizanlagen mit Wärmepumpen für Gebäude in Zürich in Betrieb.