Die Pumpe, aus der die Wärme kommt

Ein unsteter Ölpreis, Risiken der Energieversorgung und die globale Klimaerwärmung geben zu denken: Wer heute ein Haus baut oder umbaut, sucht immer öfter nach Alternativen. Hoch im Kurs stehen Wärmepumpen, deren Marktanteil in den letzten Jahren sukzessive gestiegen ist: Um die 20'000 Stück sind es inzwischen, die jährlich verkauft werden.

Immer mehr Pumpen in der Schweiz

Wärmepumpen: jährliche Verkaufszahlen seit 2002

Das Prinzip der Wärmepumpe in Kürze: Sie entzieht dem Boden, dem Grundwasser oder der Luft Energie und erzeugt so Wärme zur Gebäudeheizung oder Warmwasseraufbereitung. Dabei kommen Kompressoren zum Einsatz, die mit Strom betrieben werden und das Temperaturniveau anheben. Besonders interessant ist diese Technik, weil sie hoch effizient arbeitet – der Stromverbrauch macht meist weniger als einen Drittel der produzierten Energie für Heiz- oder Warmwasser aus.

Wärmepumpen eignen sich prinzipiell genauso zur Kühlung von Gebäuden an heissen Sommertagen. Wer diese Funktion nutzen will, muss das aber beim Installateur oder Planer in Auftrag geben.

Es werden je nach der jeweiligen Wärmequelle drei Varianten unterschieden:

Wärmequelle Erde

Eine Sole-Wasser-Wärmepumpe funktioniert über eine Sonde, die 50 bis 300 Meter tief ins Erdreich getrieben wird. Diese Variante ist mit Mehrinvestitionen verbunden, verspricht aber viele Vorzüge. So ist die Temperatur in der Tiefe im Vergleich zur Aussenluft fast konstant; sie schwankt nur leicht zwischen 12 und 15 Grad. In U-förmigen Rohren zirkuliert eine Flüssigkeit, die die Energie nach oben zur Wärmepumpe transportiert.

Am besten erkundigt man sich beim kantonalen Umweltamt, ob ein bestimmter Standort für eine Erdsonde überhaupt in Frage kommt. Das ist meist der Fall. «Ich schätze, dass an 80 bis 90 Prozent aller Wohnstandorte in der Schweiz die Voraussetzungen für eine solche Bohrung gegeben sind», sagt Stephan Peterhans, Geschäftsführer der Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz (FWS).

Nicht gebohrt werden darf in behördlich festgelegten Gewässerschutzgebieten wie auch in Gegenden, die für die regionale Trinkwasserversorgung sensibel sind. In Moränen und Gebieten mit lockerem Gestein kann man oft nur mit zusätzlichen technischen Massnahmen in die Tiefe dringen, während Fels ein günstiges Bohrfeld ist.

Eine Wärmepumpe mit Erdwärmesonde kostet für ein Einfamilienhaus 15'000 bis 20'000 Franken. Hinzu kommt der Aufwand für die Bohrung von meist etwa 10'000 Franken oder rund 80 Franken pro Meter. Wird ein älteres Gebäude modernisiert, sind die Kosten oft höher, weil zum Beispiel die frühere Heizanlage entsorgt werden muss und verschiedene Anpassungsarbeiten nötig werden.

Wärmequelle Wasser

In ähnlicher Höhe liegen die Auslagen für eine Wärmepumpe, die die Energie aus Grund- oder Oberflächenwasser bezieht. Grundwasser ist eine besonders günstige Energiequelle, da es oft schon in geringer Tiefe und bei konstanter Temperatur verfügbar ist.

Wärmequelle Luft

Luftwärmepumpen sind mit Gesamtkosten von rund 15'000 bis 25'000 Franken günstiger. Anders als für die Varianten mit einer Bohrung braucht man für sie nicht unbedingt eine behördliche Bewilligung. Luftwärmepumpen arbeiten aber weniger effizient: Sie entziehen der Umgebungsluft Wärme, und es bedarf einer beträchtlichen Antriebsenergie, um bei winterlichen Aussentemperaturen überhaupt ein wenig Wärme fürs Haus zu erzeugen.

«Vor allem in höheren Lagen – ab etwa 900 Metern – sind solche Typen weniger interessant», sagt Christof Meier, Energieberater beim Hausverein Ostschweiz. Zu beachten ist auch, dass solche Pumpen beim Luftansaugen einen Klang wie ein lautes Blätterrauschen erzeugen. Auch den Nachbarn zuliebe sollten sie also sorgfältig geplant und clever platziert werden.

Alle drei Gerätetypen brauchen wenig Platz im Haus. Eine Wärmepumpe weist etwa die Standfläche einer Waschmaschine auf und lässt sich – abgesehen von den Geräten mit Aussenluft – problemlos im Technik- oder Hauswirtschaftsraum im Keller unterbringen.

Wärmepumpen lassen sich als Heizsystem für Einfamilien- und Mehrfamilienhäuser realisieren, ja für ganze Siedlungen, für grosse Hotels oder ganze Gebäudekomplexe. Auch Gemeinschaftsanlagen mehrerer Hauseigentümer sind möglich, hinsichtlich der notwendigen Installationen und Kosten aber nicht unbedingt vorteilhaft. Ab einer Grösse von mindestens sieben Wohnungen sind Contracting-Lösungen sinnvoll. Das heisst, ein Energieunternehmen finanziert und betreibt die Anlage und liefert den angeschlossenen Haushalten die Energie direkt.

Eine Wärmepumpe sollte sorgfältig geplant sein, auch terminmässig. Bei einem Neubau muss man ohnehin frühzeitig die Weichen stellen und seine Wünsche schon in der Planungsphase formulieren. Dann bedeutet eine Wärmepumpe – von der Bohrung in den Untergrund abgesehen – keinen zusätzlichen Zeit- oder Kostenaufwand.

Im Rahmen einer Hausmodernisierung jedoch sind zuerst verschiedene Abklärungen vorzunehmen, und es gilt, die Liefer- und Installationsfristen zu beachten. Von der Bewilligung für die Bohrung bis zur Inbetriebnahme der Wärmepumpe sind zehn bis zwölf Monate einzuplanen.

Gerade bei Sanierungen macht es sich bezahlt, das Haus zunächst unter die Lupe zu nehmen und sich unabhängig beraten zu lassen. Die meisten Kantone bieten eine kostenlose Energieberatung an. Stephan Peterhans von der Branchenvereinigung FWS: «Wir sind der Meinung, dass nicht bei jeder Sanierung zwingend gleich eine Wärmepumpe installiert werden soll.» Ein Haus muss als Gesamtsystem verstanden werden – es ist zum Beispiel nicht sinnvoll, einen technisch überholten Altbau mit einer modernen Wärmepumpe auszustatten. Da ginge über eine schlecht gedämmte Fassade viel Energie verloren.

Zweckmässig ist es, ein Sanierungskonzept erarbeiten zu lassen und sich von einem unabhängigen Fachmann die wichtigsten Massnahmen, Etappen und Kosten aufzeigen zu lassen. Die richtige Wahl des Heizungsvorlaufs (Temperatur des Heizwassers) und die korrekte Dimensionierung der Sonde sind dabei entscheidend.

Inwiefern lassen sich Wärmepumpen sinnvoll mit Sonnenenergie kombinieren? Hier sind die Meinungen geteilt. Natürlich passt es nicht recht ins Konzept, dass für die wachsende Zahl von Wärmepumpen zusätzliche Anlagen zur Stromerzeugung nötig sein könnten. Doch da muss man die Relationen sehen: Bis jetzt beträgt der Strombedarf aller Wärmepumpen nur etwa 1,5 Prozent des Gesamtverbrauchs in der Schweiz. Grundsätzlich könnte eine Fotovoltaikanlage auf dem Dach den Strom zum Betrieb der Pumpe beisteuern. Das ist heute zwar noch nicht wirtschaftlich, doch um zur weiteren Entwicklung der Technik beizutragen, kann es sehr wohl sinnvoll sein, solche Varianten auszuprobieren.

Wärmepumpen werden von Schweizer wie von ausländischen Herstellern geliefert. Abzuraten ist vom Kauf übers Internet, weil dann wichtige Punkte bei der Qualität und der Garantie oftmals unklar sind. Wichtig ist, dass die Wärmepumpe und die ganze Technik zu Beginn richtig installiert und justiert werden. Läuft die Anlage einmal, beschränken sich Unterhalt und Kontrollen auf ein absolutes Minimum.

Ob die Ziele punkto Energieverbrauch erreicht werden, lässt sich leicht einschätzen: Der Stromverbrauch sollte bei einem Einfamilienhaus nicht mehr als 500 bis 1000 Franken pro Jahr kosten. Eine moderne Energietechnik zahlt sich also für die Umwelt und im Portemonnaie aus.n

Energie aus der Umwelt: Die Quellen für die Wärmepumpen

Erdreich: Eine Sonde wird 50 bis 300 Meter tief installiert. Darin zirkuliert ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, das von der Abwärme des Erdreichs aufgeheizt wird und so die Ausgangsenergie für die Wärmepumpe liefert.

Wasser: Grundwasser oder Seewasser wird angesaugt, gibt seine Wärme an die Pumpe ab und fliesst wieder zurück ins Grundwasser.

Luft: Grosse Mengen Aussenluft werden angesaugt, denen der Wärmetauscher die gespeicherte Energie entzieht.

A - Verdampfen: Das Kältemittel verdampft bereits bei tiefen Temperaturen an der Wärme von Wasser oder Luft.

B - Verdichten: Der Kompressor verdichtet den Dampf. Dieser erhitzt sich dadurch stark.

C - Verflüssigen: Der Dampf gibt seine Wärme an das Heizwasser ab und kondensiert.

D - Entspannen: Der Ursprungsdruck wird wiederhergestellt. Der Kreislauf beginnt von neuem.

Quelle: Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz (FWS); Infografik: Beobachter/MB/DR