Wärmepumpe

Die Vorlauftemperatur bezeichnet die Temperatur des Wassers, das innerhalb eines Heizkreislaufs an die Heizkörper geliefert wird. Moderne Heizsysteme, wie beispielsweise Wärmepumpen in Kombination mit Fußbodenheizungen, arbeiten dank der großen Heizfläche besonders effizient mit Vorlauftemperaturen von unter 45 °C. In älteren Gebäuden, die meist mit kleineren Heizkörpern ausgestattet sind, sind hingegen Vorlauftemperaturen zwischen 55 °C und 90 °C erforderlich. Grundsätzlich gilt: Mit steigender Vorlauftemperatur erhöht sich auch der Energieverbrauch.

Um der Außenluft Wärme zu entziehen, nutzt eine Wärmepumpe ein Kältemittel. Diese chemische Substanz ist darauf ausgelegt, auch bei sehr niedrigen Außentemperaturen und geringem Druck zu verdampfen. In der Wärmepumpe wird das gasförmige Kältemittel verdichtet, wodurch seine Temperatur steigt – es wird sozusagen auf eine zum Heizen geeignete Temperatur „gepumpt“. Danach kondensiert das Kältemittel und gibt dabei die aufgenommene Wärme an den Heizkreislauf ab.

Wärmepumpen können mit verschiedenen Kältemitteln betrieben werden. Synthetische Kältemittel, die oft verwendet werden, haben im Vergleich zu natürlichen Kältemitteln ein höheres Klimapotenzial. Zu den natürlichen Alternativen gehören beispielsweise Propan, Ammoniak oder CO₂, deren GWP (Global Warming Potential) teils nahezu null ist. Aus diesem Grund werden natürliche Kältemittel seit 2023 mit einem zusätzlichen staatlichen Wärmepumpenbonus von 5 % gefördert.

Konventionelle Wärmepumpen arbeiten nach einem einfachen Ein-Aus-Prinzip: Sie schalten sich bei Wärmebedarf ein und laufen unter Volllast, bis die gewünschte Wärmemenge erreicht ist. Danach schalten sie sich komplett ab und starten erst wieder, wenn die Vorlauftemperatur der Heizung unter einen bestimmten Wert fällt. Der Nachteil dieses Betriebs: Die Vorlauftemperatur schwankt ständig um den Idealwert, was bedeutet, dass sie zeitweise entweder zu hoch oder zu niedrig ist.

Wärmepumpen mit Inverter-Technologie hingegen passen ihre Leistung flexibel dem aktuellen Heizbedarf an. Ein Frequenzumrichter (Inverter) regelt die Wärmeerzeugung stufenlos, sodass die Heizung mit einer konstanten Vorlauftemperatur arbeitet. Dies führt zu höherer Effizienz, längerer Lebensdauer der Wärmepumpe und einem leiseren Betrieb.

Ein Pufferspeicher ist ein gut isolierter Wassertank, der thermische Energie zwischenspeichert. Die Wärmepumpe erhitzt dabei zunächst das Wasser im Speicher, welches die Wärme anschließend über einen Wärmetauscher an den Heizkreislauf weitergibt. Dadurch wird der Betrieb der Wärmepumpe zeitlich vom direkten Heizbedarf entkoppelt. Diese Flexibilität ermöglicht es, die Wärmepumpe abhängig vom Stromangebot gezielt ein- und auszuschalten, was zu niedrigeren Betriebskosten führen kann.

Der COP (Coefficient of Performance), auch als Leistungszahl bezeichnet, ist eine Kennziffer zur Bewertung der Effizienz von Wärmepumpen. Er gibt das Verhältnis zwischen der eingesetzten elektrischen Energie und der erzeugten Wärmeleistung an. Ein COP von 3,8 bedeutet beispielsweise, dass eine Wärmepumpe mit 1 Kilowatt (kW) Strom 3,8 Kilowatt (kW) Wärme produziert. In Deutschland wird der COP nach den standardisierten Laborbedingungen der Norm DIN EN 14511 ermittelt.