Einführung
Wie Sie sehen können, gehören Wärmepumpen zu den wichtigsten Varianten von HLK-Systemen. Sie können sowohl im Sommer als auch im Winter für Kühlung und Heizung sorgen.
Es gibt verschiedene Arten von Wärmepumpen. Nicht jeder Wärmepumpentyp ist für Sie geeignet, je nach Ihren Bedürfnissen.
Hier vergleichen wir eine Luftwärmepumpe mit einer Erdwärmepumpe. Dies sind die beiden wichtigsten Wärmepumpentypen, die es heute gibt.
Sie lernen die wesentlichen Unterschiede zwischen diesen beiden Wärmepumpentypen kennen. Außerdem erfahren Sie etwas über die Bedeutung, die Funktionen, die Vorteile und die Nachteile der beiden Wärmepumpenvarianten.
Abschließend werden wir einige wichtige Überlegungen anstellen, die Ihnen helfen werden, sich für eine zu entscheiden.
Wärmepumpen verstehen
Wärmepumpen sind mechanische Geräte, die Wärme von einem Ort zum anderen transportieren. Sie werden mit Strom betrieben und nutzen einen Kältekreislauf, um Wärme zu transportieren.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Heizsystemen, die fossile Brennstoffe verbrennen, erzeugen Wärmepumpen keine Wärmeenergie. Sie kühlen und heizen, was sie zu einer Allround-Option für Hausbesitzer macht.
Im Sommer entzieht das Gerät der Raumluft Wärmeenergie und gibt sie an die Außenluft ab. So bleibt Ihr Zuhause auch an heißen Tagen angenehm kühl.
Bei kälterem Wetter arbeitet eine Wärmepumpe umgekehrt. Sie pumpt Wärmeenergie aus der Außenluft oder dem Erdreich (je nach Typ). Anschließend überträgt sie die Wärme in die Innenräume.
Dieser Prozess ist energieeffizient, da das Gerät Wärmeenergie transportiert, anstatt sie zu erzeugen. Neben dem Kühlen und Heizen erwärmt es auch Wasser, insbesondere für den Hausgebrauch, wenn es richtig konfiguriert ist.
Geothermie vs. Lufterwärmung - Was ist der Unterschied?
Wie bereits erwähnt, gibt es zwei Haupttypen von Wärmepumpen. Dazu gehören Erdwärmepumpen (GSHPs) und Luftwärmepumpen (ASHPs).
Beide Wärmepumpenvarianten sind saubere und energiesparende Technologien. Dennoch gibt es einige wesentliche Unterschiede zwischen ihnen, die Sie kennen sollten.
| Variante Wärmepumpe | Erdwärmepumpe oder Geothermie-Wärmepumpe | Luft-Wärmepumpe |
| Kosten | Zwischen $10000 und $30000 | Zwischen $3500 und $20000 |
| Platzbedarf | Mehr Platz erforderlich | Weniger Platzbedarf |
| Effizienz | Mehr Effizienz | Im Allgemeinen weniger effizient |
| Lebenserwartung | Bis zu 25 Jahre für die Innengeräte; über 50 Jahre für die unterirdische Erdschleife | Zwischen 15 und 25 Jahren |
| Anreize | Verfügbar | Verfügbar |
Gehen wir näher auf die Unterschiede zwischen den beiden Wärmepumpenvarianten ein.
Kosten
Insgesamt sind die Kosten für die Installation einer APS höher als die einer ASHP.
Der Grund dafür sind die zusätzlich benötigten Außenkomponenten und die Installation allein für GSHPs. So müssen die Bauunternehmer Ihr Grundstück aufgraben, um die Erdschleife zu installieren, wofür schwere Maschinen erforderlich sind. ASHP-Installationen sind weniger arbeitsaufwändig und benötigen weniger Zeit.
Die voraussichtlichen Kosten für die Installation einer KWK-Anlage liegen also zwischen $10000 und $30000. Je nach Immobilie können sie bis zu $50000 betragen.
Umgekehrt kosten ASHPs zwischen $3500 und $6000 für jeden Innenraumkopf bei kanalfreien Systemen. Bei zentralen Kanalsystemen liegen die Kosten zwischen $12000 und $20000.
Platzbedarf
Der Platzbedarf ist ein entscheidender Faktor bei der Wahl einer Wärmepumpe. GSHPs benötigen mehr Platz als ASHPs.
Bei ASHPs liegen die einzelnen Teile über dem Boden und werden entlang Ihres Hauses oder Gebäudes verlegt. Das ist der Grund, warum sie weniger Platz benötigen.
Im Gegensatz dazu müssen Sie für die Installation der Erdschleifen-Elemente Ihr Grundstück aufgraben. Außerdem haben sie zusätzliche Außenelemente. Außerdem kann die Installation von GSHPs einige Änderungen an der Landschaft Ihres Grundstücks erfordern.
Daher eignen sich Luftwärmepumpen für Häuser ohne großen Garten.
Effizienz
Wie bereits erwähnt, werden Wärmepumpen als saubere und effiziente Technologie eingestuft. Vergleicht man GSHPs und ASHPs hinsichtlich ihrer Effizienz, sind GSHPs die Gewinner.
Luft-Wärmepumpen können eine Heizleistung von etwa 400% erreichen. Das bedeutet, dass sie für je 100 kW (Kilowatt) verbrauchten Stroms 400 kW Wärmeenergie liefern.
GSHPs können Wirkungsgrade von bis zu 600% erreichen. Im Vergleich zu Luftwärmepumpen können sie den Energieverbrauch um 25-50% senken.
Außerdem sparen GSHPs bis zu 70% an Heizkosten im Vergleich zu Systemen, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden. Bei Luft-Wärmepumpen liegt diese Zahl bei bis zu 60%. Allerdings kann die Effizienz von ASHPs bei extrem kalten Wetterbedingungen abnehmen.
Lebenserwartung
Erdwärmepumpen haben in der Regel eine längere Lebensdauer als Luftwärmepumpen. Die Hauptbestandteile einer GSHP befinden sich in Ihrem Haus oder unter der Erde.
ASHPs sind den Witterungs- und Außenbedingungen stärker ausgesetzt und bauen schneller ab.
Die übliche Lebensdauer der meisten ASHPs liegt zwischen 15 und 25 Jahren. In der Zwischenzeit können GSHPs für Innengeräte 25 Jahre lang halten. Beachten Sie, dass der (unterirdische) Erdungskreislauf einer KWK-Anlage über 50 Jahre halten kann.
Anreize
Bei der Installation von GSHPs oder ASHPs können Sie Steuergutschriften oder -nachlässe erhalten. Das kann helfen, die Anfangskosten zu senken.
Schauen wir uns die USA an. Hier können Sie eine Steuergutschrift für 30% Ihrer förderfähigen Wärmepumpenkosten erhalten. Von 2023 bis 2033 können Sie über den "Energy Efficiency Home Improvement Credit" jährlich bis zu $2000 erhalten. Dies wird durch das Gesetz zur Verringerung der Inflation (Inflation Reduction Act, IRA) ermöglicht. Dieses Gesetz deckt auch staatlich verwaltete Rabatte von bis zu $8.000 für Wärmepumpen ab.
Sie können auch höhere Anreize erhalten, wenn Sie zusätzlich ein geothermisches System installieren. Solche Haushalte, die ein solches System installieren, sind für den ITC (Investment Tax Credit) qualifiziert. Sie können 30% der GSHP-Installationskosten als Bundessteuergutschrift geltend machen. Sie gilt für die Installation eines solchen Systems zwischen 2022 und 2032.
Was ist eine Luft/Wasser-Wärmepumpe?
Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei einer ASHP um ein mechanisches Gerät. Es transportiert Wärmeenergie von der Außenluft ins Innere Ihres Hauses oder umgekehrt.
Im Winter entzieht es der Außenluft Wärmeenergie und wärmt Ihre Wohnung auf. Beachten Sie, dass die kalte Außenluft immer noch Wärmeenergie enthält, die das Gerät nutzt. Im Sommer kehrt sich der Vorgang um, denn das Gerät entzieht Ihrer Wohnung Wärme. Dies führt dann zu einer Kühlung in Ihrer Wohnung.
ASHPs können kanalfrei oder kanalisiert sein. Zusätzlich zur Kühlung und Heizung können sie auch Warmwasser erzeugen.
Es gibt zwei Hauptvarianten von ASHPs. Luft-Luft-Wärmepumpen wärmen oder kühlen Ihr Haus nur und liefern kein Warmwasser.
Luft-Wasser-Wärmepumpen fangen Wärme aus der Außenluft ein und nutzen sie für zwei Zwecke. Sie sorgen für Heizung und Warmwasser in Ihrem Haus.
Wie funktioniert eine Luft/Wasser-Wärmepumpe?
Wir haben bereits die beiden ASHP-Typen beschrieben. Sowohl die Luft-Luft- als auch die Luft-Wasser-Variante entziehen der Außenluft Wärmeenergie. Ermöglicht wird dies durch eine Außeneinheit, die wie ein Kühlschrank funktioniert, allerdings in umgekehrter Richtung.
Beide ASHP-Typen haben bis auf wenige Unterschiede eine ähnliche Funktionsweise.
Lassen Sie uns die Funktionsweise der beiden ASHP-Varianten besprechen:
Funktionsweise der Luft-Luft-Wärmepumpe
Die wichtigsten Komponenten solcher Wärmepumpen sind Kältemittel und Kompressoren.
Im Heizbetrieb entzieht ein kühles flüssiges Kältemittel dem Außengerät Wärmeenergie. Das Kältemittel verwandelt sich dann in ein kaltes Gas.
Danach presst ein Kompressor das kalte Gas zusammen. Das erhöht den Druck und die Temperatur des kalten Gases.
Anschließend wird das "heiße" Gas durch eine Kondensatorspule geleitet. Dadurch wird die Wärmeenergie an das Heizungssystem des Hauses abgegeben.
Danach kühlt das Kältemittel ab und geht wieder in den flüssigen Zustand über. Damit ist es bereit, den Zyklus erneut zu beginnen.
Dieser Prozess transportiert Wärme aus der Außenluft in Ihr Haus, auch an kalten Tagen. Der Vorgang kann auch umgekehrt werden, um die Innenluft zu kühlen.
Funktionsweise der Luft/Wasser-Wärmepumpe
Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe hat eine ähnliche Funktionsweise. Sie erwärmt jedoch Wasser, anstatt Luft zu erwärmen.
So kann das Gerät über Heizkörper oder eine Fußbodenheizung für Raumwärme sorgen. Außerdem liefert es heißes Leitungswasser für Ihr Haus. So kann es den gesamten Heizbedarf Ihres Hauses decken.
Eine Luft/Wasser-Wärmepumpe verfügt nicht über eine Rückkühlfunktion wie eine Luft/Luft-Wärmepumpe.
Vor- und Nachteile von Luftwärmepumpen
Betrachten wir einige bemerkenswerte Vor- und Nachteile von Luftwärmepumpen. Diese sind:
Vorteile
- Luft-Wärmepumpen können praktisch an jedem Ort installiert werden. Sie sind ideal, wenn Sie einen kleinen Garten haben oder in einer Stadt wohnen.
- ASHPs sind wirtschaftlich und einfacher zu installieren als ihre geothermischen Gegenstücke. Deshalb entscheiden sich viele Hauseigentümer für ASHPs.
- Eine ASHP ist weniger schwierig zu warten als eine GSHP. Das liegt daran, dass ihre Reparaturen und Wartung einfacher und kostengünstiger sind. Außerdem haben sie keine unterirdischen Elemente.
- ASHPs müssen nicht in Ihrem Garten ausgegraben werden. Außerdem sind sie viel flexibler und können am Installationsort angepasst werden.
Benachteiligungen
- Luftwärmepumpen sind in der Tat sehr effizient und zuverlässig. Aber sie sind in diesem Bereich nicht so effizient wie ihre geothermischen Pendants.
- Luft-Wärmepumpen können etwa 15-25 Jahre halten. Aber das ist nicht ganz so lang wie bei ihren geothermischen Pendants.
- ASHPs sind im Winter auf die Wärmeenergie der Außenluft angewiesen. Daher können sie bei übermäßig kaltem Wetter Probleme haben.
- ASHPs sind in Häusern, die nicht vollständig isoliert sind, möglicherweise nicht sehr effektiv.
Was ist eine geothermische Wärmepumpe?
Eine geothermische Wärmepumpe wird gemeinhin als erdgekoppelte oder Erdwärmepumpe bezeichnet. Sie nutzt die nahezu gleichmäßige Temperatur der Erde (etwa 55 °F), die einige Meter unter der Oberfläche herrscht. Diese Temperatur reicht für eine APS aus, um Ihr Haus zu kühlen und zu heizen. Sie kann auch Warmwasser für Gebäude bereitstellen.
Eine solche Wärmepumpe transportiert im Winter Wärme aus dem Erdreich in ein Gebäude. Im Sommer kehrt sich dieser Prozess um.
Sie sehen, dass vor allem im Winter die Bodentemperatur konstant wärmer ist als die Umgebungsluft. Dadurch kann eine AKW in den kalten Monaten zuverlässig heizen.
GSHPs sind eine der effizientesten Technologien für Kühlung, Heizung und Warmwasserbereitung.
Wie funktioniert eine geothermische Wärmepumpe?
Eine Erdwärmepumpe besteht aus drei Hauptbestandteilen:
- Wärmetauscher oder Erdschleife: Eine horizontale oder vertikale Rohrschleife, die unterirdisch verlegt ist.
- Wärmepumpeneinheit: Eine Wärmepumpen-Inneneinheit, die an den Erdkreislauf angeschlossen ist.
- Verteilersystem: Dieses System sorgt für angenehme Innentemperaturen
Operation
Die Erdschleife transportiert Wärme zwischen dem Erdreich und der Oberfläche. Ermöglicht wird dies durch eine Flüssigkeit auf Wasserbasis, die durch die Rohre fließt.
In den wärmeren Monaten wird die Wärme aus der warmen Luft des Gebäudes zum Wärmetauscher transportiert. Dann geht sie in die Flüssigkeit über. Während sich die Wärmeenergie durch die Rohre bewegt, wird sie an das Erdreich, die Felsen und das Grundwasser weitergegeben.
Im Winter erhöht die Wärmeenergie des warmen Bodens die Temperatur der Flüssigkeit. Die Flüssigkeit transportiert dann diese Wärmeenergie zur Wärmepumpe. Infolgedessen wird die Luft im Gebäude warm. Das bedeutet, dass der Betrieb im Winter umgekehrt ist als im Sommer.
Vor- und Nachteile von geothermischen Wärmepumpen
Geothermische Wärmepumpen haben zahlreiche Vor- und Nachteile. Hier sind einige besonders erwähnenswert:
Vorteile
- GSHPs sind effizienter und beständiger in ihrer Funktion als ASHPs. Das liegt daran, dass die Temperatur im Untergrund beständiger ist als die der Luft. Die Lufttemperatur kann sehr stark schwanken, vor allem im Winter.
- GSHPs sind potenziell langlebiger als ASHPs. Das liegt daran, dass die unterirdischen Teile der APS länger überleben.
- GSHPs sind nicht auf die Außenluft angewiesen. Dadurch wird ihre Effizienz bei extrem kaltem Wetter erhöht.
- Da sie unterirdisch installiert werden, verursachen GSHPs weniger Lärm als ASHPs.
Benachteiligungen
- Geothermische Wärmepumpen sind sehr kostspielig. Sie können bis zu doppelt so teuer sein wie Luftwärmepumpen. Der Grund dafür ist der zusätzliche Arbeits- und Materialaufwand für die Installation. Ein hochwertiges geothermisches System kann bis zu $45000 oder mehr kosten.
- Solche Wärmepumpen müssen in Ihrem Rasen gegraben und gebohrt werden. Das kann Ihrer Landschaft und Ihrem Rasen schaden.
- GSHPs benötigen mehr Platz für die Installation im Freien als ASHPs.
- Die Effizienz einer AKW kann durch die Bodenbeschaffenheit des Grundstücks beeinflusst werden. So kann zum Beispiel ein sandiger Boden den Wirkungsgrad leicht verringern.
Welche sollte ich wählen?
Die folgende Tabelle hilft Ihnen bei der Auswahl eines GSHP oder ASHP:
| Sie sollten sich für eine Erdwärmepumpe entscheiden, wenn: | Sie sollten eine Luft-Wärmepumpe wählen, wenn: |
| Sie verfügen über einen großen Außenbereich, um die benötigten unterirdischen Komponenten zu installieren. | Sie haben nicht genügend Platz im Freien für ein AKW. Oder Sie wollen Ihren Garten nicht zerstören. |
| Sie benötigen eine äußerst energieeffiziente Wärmepumpe und sind bereit, eine große Investition zu tätigen. | Sie wollen die Energieeffizienz und den Komfort einer Wärmepumpe, aber zu einem niedrigeren Preis. |
| Sie wohnen in einem sehr kalten Klima und wollen ein hocheffizientes Gerät. Es sollte auch bei sehr niedrigen Temperaturen (unter -13 °C) optimal funktionieren. | Sie leben an einem Ort, an dem nicht häufig extrem niedrige Temperaturen (unter -13 °C) herrschen. |
| Sie wollen eine Wärmepumpe mit der längsten Lebensdauer, unabhängig vom Preis. | Sie wollen alle Vorteile, die eine Wärmepumpe bieten kann, ohne viele Unannehmlichkeiten. |
Schlussfolgerung
Sie haben sicher schon genügend Einblick in den Vergleich von GSHPs und ASHPs gewonnen.
Wir haben die Funktionsweise sowie die Vor- und Nachteile der beiden Wärmepumpenvarianten näher beleuchtet. Wir haben auch die Unterschiede zwischen GSHPs und ASHPs untersucht und was Sie wählen sollten.
Durch die Installation einer KWK-Anlage oder einer ASHP können Sie Ihre Kühl- und Heizkosten senken. Dies hängt jedoch in erster Linie von Ihrem Budget, den Anforderungen Ihres Hauses oder Gebäudes und Ihren Prioritäten ab.