Gibt es Einschränkungen bei der Installation von Wärmepumpen?

Wärmepumpen weisen eine recht gute Energieeffizienz auf, ihre Umsetzung stösst aber auf einige Hindernisse: technische (Platzverbrauch, Lärm), ökologische (Risiko der Wasserverschmutzung) und v. a. wirtschaftliche (Kosten notwendigen Stroms zum Antrieb).

Wärmepumpen für die Raumheizung entziehen dem in der Umwelt vorhandenen Reservoir mit niedriger Temperatur Wärme, um sie ins zu heizende Gebäude zu übertragen [→ F59]. Damit diese Technologie effizient ist, muss sie eine Voraussetzung erfüllen, die von den physikalischen Gesetzen diktiert wird: Der Temperaturunterschied zwischen dem Reservoir mit niedriger Temperatur (Boden, Umgebungsluft, See usw.) und der Vorlauftemperatur des Heizsystems muss so gering wie möglich sein. Je grösser der Unterschied, umso mehr Strom verbraucht die Wärmepumpe für ihren Betrieb, was ihre Rentabilität senkt.

Diese Einschränkung spielt natürlich zu Ungunsten von Systemen, die die Aussenluft als Wärmequelle nutzen. Da die Aussenluft im Winter viel tiefere Temperaturen aufweist als im Sommer, sind diese Systeme im Winter viel weniger effizient – genau dann, wenn in den Gebäuden der grösste Wärmebedarf besteht.

Es ist im Allgemeinen nicht wirtschaftlich, Wärmepumpen in Einzelgebäuden für Heiztemperaturen über 65 °C oder in Fernwärmenetzen für Temperaturen über 80 °C zu verwenden. Der Einsatz einer Wärmepumpe ist besonders dann angebracht, wenn man sie mit Fussbodenheizsystemen mit relativ niedriger Vorlauftemperatur kombiniert (Systeme mit etwa 35 °C warmem Wasser). Insbesondere in bereits bestehenden Gebäuden kann der Einbau einer Fussbodenheizung teuer zu stehen kommen. Wärmepumpen würden sich aber für angepasste Heissluftheizungssysteme eignen, wenn die dort zirkulierende Luft nicht über 40 °C liegt (die Temperatur der klassischen Heissluftheizungen ist viel höher).

In Bezug auf die Installationsbeschränkungen gilt es zu unterscheiden, ob die von der Wärmepumpe entzogene Wärme aus dem Boden, der Luft oder dem Wasser stammt.

Wenn die Wärme dem Boden entzogen wird (Erdwärme), muss man in diesem Zusammenhang zwischen Einschränkungen mit oberflächennahen Systemen und jenen mit Erdwärmesonden unterscheiden. Die oberflächennahen Systeme, die darauf abzielen, die Wärme zu nutzen, die dem Boden durch die Sonne zugeführt wird (oder vom Gebäude selber gespeichert wird [→ F77]), nutzen einen Kollektor, der aus einem Netz horizontaler Serpentinen besteht, die ausserhalb des Gebäudes (Garten, Vorplatz) einen Meter unter dem Boden eingegraben sind. Ein anderer Zugang besteht darin, die Gebäudestruktur zu nutzen. In diesem Fall liegt die Haupteinschränkung in der Notwendigkeit, dieses auf sogenannten „energetischen Geostrukturen beruhende System beim Bau der Fundamente des Gebäudes zu installieren. Die Wärmepumpen mit Erdwärmesonden setzen sich aus zwei vertikalen Rohren zusammen, die sich in eine Tiefe von 50 bis 200 Meter erstrecken. Je nach Unterboden kann es zu schwierig (und zu teuer) sein, so tief zu bohren.

Bei den Wärmepumpen, die Wärme aus einer Wasserquelle (Grundwasser, See, Fluss) gewinnen, muss die Gefahr einer Umweltverschmutzung im Fall von Schäden an den Erdwärmesonden berücksichtigt werden, in welchen die Wärmeübertragungsflüssigkeit zirkuliert (meist eine Mischung aus Wasser und Glykol). Für solche Anlagen bedarf es deshalb einer vorgängigen Genehmigung.

Wärmepumpen, die die Aussenluft als Wärmequelle nutzen, sind einfach zu installieren (insbesondere ausserhalb bestehender Gebäude) und viel billiger als bodengebundene Systeme. Sie weisen aber zwei Nachteile auf: Lärm und Platzbedarf. Trotz der bedeutenden technischen Fortschritte zur Lärmminderung, die in den letzten Jahren erzielt wurden, erzeugen die Ventilatoren Lärm, der die Nachbarschaft stören kann, insbesondere in der Nacht. Ausserdem brauchen diese Wärmepumpen bei einer Installation im Gebäude grosse Rohre für die Luftzufuhr, wodurch sie relativ viel Platz beanspruchen.