Wärmepumpe

Der Energiebedarf eines Haushalts wird größtenteils vom Wärmebedarf bestimmt. Die Warmwasserbereitung stellt dabei den zweitgrößten Posten in der Energierechnung dar. Sehr häufig wird für die Erzeugung von Warmwasser Strom benutzt, der teuer beim Energieversorgungsunternehmen eingekauft werden muss. Wird das Warmwasser mit Hilfe einer Brauchwasser-Wärmepumpe erzeugt, lassen sich die Stromkosten durch den Einsatz einer Solaranlage deutlich senken. Der Strombedarf der Wärmepumpe wird größtenteils durch Solarstrom gedeckt - umweltschonend und kostengünstig.

Funktionsweise einer Warmwasserwärmepumpe

Die Brauchwasser-Wärmepumpe entzieht der Umgebungsluft mittels Wärmetauscher die Wärme und gibt diese an das im Trinkwassertank gespeicherte Wasser ab. Dabei folgt das Gerät dem Prinzip eines Kühlschranks:

Ein Kältemittel, dass bereits bei niedrigen Temperaturen und niedrigem Druck verdampft und Wärme aus der Luft aufnimmt, gibt diese durch Verflüssigen bei höherer Temperatur und Druck an das Trinkwasser ab. In die Wärmepumpe für Warmwasser ist zudem ein Heizstab integriert, der beliebige Wassertemperaturen ermöglicht.

Für hohe Wassertemperaturen unterstützt der Heizstab die Wärmepumpe. Je höher die Wassertemperatur sein soll, desto häufiger wird der Heizstab dazu geschaltet. Dadurch steigt der Stromverbrauch.

Aufstellungs- und Einsatzort: Was ist zu beachten?

In der Regel werden Wärmepumpen in Keller- oder Hauswirtschaftsräumen aufgestellt, in denen sie die Umgebungsluft als Wärmequelle nutzen. Einige Modelle können über ein Rohrsystem auch die Außenluft nutzen. Zu beachten ist, dass vor allem Kellerräume ausreichend trocken sind. Dies ist ggf. durch einen Fachmann zu prüfen. Für Einfamilienhäuser sind Brauchwasser-Wärmepumpen mit einem integrierten Speicher mit 200 bis 300 Litern Wasser ideal.

Vor- und Nachteile einer Warmwasserwärmepumpe

Vorteile Nachteile
Brauchwasser-Wärmepumpen sind optimal für Kombination mit einer PV-Anlage. Für hohe Wassertemperaturen ist ein Heizstab erforderlich, der zusätzlichen Strom benötigt.
Mit Solarstrom können bis zu 80 % des Strombedarfs der Wärmepumpe kostenlos gedeckt werden. Ausreichende Trockenheit des Aufstellungsraumes notwendig.
Die Warmwasseraufbereitung erfolgt zentral, weitere Geräte sind nicht notwendig.
Keine Nutzung fossiler Energieträger wie Öl oder Gas.

Kaum Emissionen.
Unabhängigkeit von der Gebäudeheizung.

Warmwasser-Wärmepumpe und Solaranlage - Die ideale Ergänzung

Die Warmwasser-Wärmepumpe nutzt die Abluft von Keller- und Hauswirtschaftsräumen als Wärmequelle. Die Temperatur am Aufstellungsort sollte ganzjährig nicht unter 10 °C fallen, um ausreichend Wärme zu liefern. Mittels Wärmetauscher wird der Umgebungsluft die Wärme entzogen. Die dafür notwendige elektrische Energie wird von der Photovoltaikanlage bereitgestellt. Bis zu 7 Monate im Jahr kann die Wärmepumpe nahezu komplett mit kostenlosem Solarstrom versorgt werden.

Ein weiterer Vorteil der Verbindung Brauchwasser-Wärmepumpe und Solaranlage ist die Möglichkeit, in sonnenreichen Zeiten das Wasser im Speicher auf bis zu 60 °C zu erwärmen. Üblich sind Temperaturen zwischen 45 und 50 °C.

Die Rechnung ist ganz einfach: Steht viel Solarstrom zur Verfügung, kann das Wasser auf höhere Temperaturen als normal erhitzt werden. Je höher die Wassertemperatur im thermischen Speicher ist, desto länger steht warmes Wasser zur Verfügung, auch wenn die Sonne nicht scheint. Denn zum einen dauert es einige Zeit, bis das Wasser wieder abkühlt. Zum anderen steht eine größere Menge Warmwasser zur Verfügung.

Dahinter verbirgt sich das folgende Prinzip: Bei der Entnahme von Warmwasser über den Wasserhahn werden mittels Mischbatterie heißes und kaltes Wasser miteinander vermischt, um die gewünschte Wassertemperatur zu erreichen. Je höher die Ausgangstemperatur des Wassers ist, desto mehr kaltes Wasser wird beigemischt  – die Menge des benötigten Warmwassers reduziert sich.

Die Verbindung von Photovoltaikanlage und Brauchwasser-Wärmepumpe sorgt für einen steigenden Anteil am Eigenverbrauch und für sinkende Stromkosten.

Mit einer PV-Anlage kann in einem Jahr so viel Strom erzeugt werden, wie von der Wärmepumpe benötigt. Da die maximale Stromausbeute allerdings in die Sommermonate fällt, während der Strombedarf der Wärmepumpe in der Heizperiode am höchsten ist, ist eine vollständige Autarkie ohne Einbindung eines Stromspeichers nicht möglich. Bezogen auf die Jahresbilanz ist es jedoch möglich, das Gerät vollkommen CO2-neutral zu betreiben.

Im Zusammenhang mit einer möglichen KfW-Förderung beim Haus-Neubau ist eine mögliche CO2-Neutralität relevant.

Komplettsysteme erhöhen Autarkiegrad

Eine Steigerung des Autarkiegrads der Wärmepumpe kann durch die Einbindung eines Stromspeichers in das System erreicht werden. Dieser ermöglicht die Versorgung des Haushalts und einzelner Komponenten wie einer Wärmepumpe oder einer Ladestation für Elektrofahrzeuge mit Solarstrom. Überschüssiger Solarstrom wird im Batteriespeicher gespeichert und kann entnommen werden, wenn der Bedarf besteht.

Mit einem Komplettsystem, bestehend aus Solaranlage, Wärmepumpe und idealerweise einem System für Energiemanagement ist eine deutliche Steigerung des Eigenverbrauchs sowie eine daraus resultierende, wachsende Unabhängigkeit vom Energieversorger realisierbar.