Wärmepumpe

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Ein Wärmepumpenheizgerät entnimmt der Umgebung (Umgebungsluft, Grund-/Oberflächenwasser oder Erdreich) Energie und bringt sie mittels einer Wärmepumpe auf ein nutzbares erhöhtes Niveau, um Häuser oder andere Anlagen heizen zu können. Man unterscheidet zwischen elektrischen und gasbetriebenen Wärmepumpen-Heizgeräten. Durch die Wärmepumpe wird einem Speicher (Luft, Boden, Grundwasser) Energie entzogen und damit die Heizquelle gekühlt, allerdings nur entlang eines Temperaturgefälles.

Je niedriger jedoch die Quelltemperatur, desto niedriger ist der Wirkungsgrad der Wärmepumpe in Bezug auf den Leistungskoeffizienten. Der technische Aufbau der Wärmepumpe ist wie ein Kühlgerät mit dem Vorteil, dass die Warmseite (Kondensator der Wärmepumpe) zum Beheizen verwendet wird. Je niedriger die Solltemperaturdifferenz zwischen dem Wärmespeicher (z.B. 7 C Grundwasser) und der "Vorlauftemperatur" (= "Heizungsvorlauf" = die Wassertemperatur, bei der das Heizwasser in den Heizkreislauf geleitet wird), desto effektiver ist die Anwendung.

Der Leistungsfaktor der Wärmepumpe nimmt mit zunehmendem Arbeitstakt ab. Bei den meisten WÃ?rmepumpen sind sie fÃ?r eine Vorlauftemperatur bis max. 60 C konzipiert. Als Wärmequelle für die Wärmepumpe dienen entweder Wärme aus dem Boden, feuchtem Boden oder feuchter Abluft. Fällt die Verdunstungstemperatur unter 0 C, bilden sich Eisflächen auf den Platten. Ice ist eine isolierende Schicht und verschlimmert den Wärmetransport erheblich.

Mit neueren Techniken (Gaskühlung) können nun bis zu einer Aussentemperatur von -25 C erreicht werden. Die Wärmepumpe, die einem Warmwasserspeicher in 10 Metern Wassertiefe (ca. 5 C Erdtemperatur) entnimmt, kann außerhalb der Wassertemperatur arbeiten (unterhalb des Gefrierpunktes, da die Eisschicht heller ist als die Wasseroberfläche und daher an der Wasseroberfläche schwimmt).

Die Wärmeausbeute muss mit elektrischer Spannung versorgt werden ("Input"). Die Ausbeute ( "Output") wird als Performancezahl bezeichnet. Ein Leistungskoeffizient von mehr als 4 wird als ökonomisch angesehen. Der Energiebedarf kann durch elektrischen oder Brennstoff gedeckt werden. Die Wärmepumpe mit dem Vuilleumier-Zyklus ist noch nicht zur Marktreife gekommen. Weil die Wärmepumpe zum Teil beträchtliche Einschaltströme hat, die zu Netzstörungen (Spannungseinbrüchen) führen können, muss der Anschluß vom Energieversorger freigegeben werden.

Es handelt sich um einen Wärmetauscher, der auf der gegenüberliegenden Seite mit einem Wärmeträgermedium, meist Trinkwasser oder einem Wasser/Sole-Gemisch (Frostschutzmittel), versorgt wird. Bei der Kälteverflüssigung wird die freigesetzte Hitze vom Wärmeträgermedium absorbiert und auf die Radiatoren oder Heizungsflächen abgegeben. Mit zunehmender Temperaturdifferenz zwischen Verdampfungs- und Kondensationstemperatur im Kältekreislauf der Wärmepumpe nimmt die Heizleistung zu, die am Kondensator im Verhältnis zur elektrischen Motorleistung des eingesetzten Kompressors ausgenutzt wird.

Als Leistungskoeffizient (COP) einer Wärmepumpe wird das VerhÃ?ltnis von Heizleistung zu elektrischer Leistungsaufnahme bezeichne. Vor allem bei Fußbodenheizungsanlagen kann eine tiefe Temperatur des Wärmeträgermediums (Vorlauftemperatur) realisiert werden, da die Wärmeträgerfläche sehr groß ist. Zusätzlich muss eine sehr gute Wärmeisolierung des zu beheizenden Gebäudes erreicht werden, um eine tiefe Strömungstemperatur des Wärmeträgermediums mit niedrigem Heizwärmebedarf betreiben zu können.

Dieses Problem führt auch dazu, dass die Wärmepumpe die Lagertemperatur nur auf eine gewisse Zeit anhebt. Beim Beheizen von Speichertanks mit Erdwärmesonden ist darauf zu achten, dass die Erdwärmesonde nicht mit mehr als 100 W(thermisch)/m Probe beladen wird, um eine übermäßige Eisbildung der Elektrode zu verhindern. Bei Verwendung eines billigen Heizleistungstarifs können Energielieferanten die Wärmepumpe zu Spitzenlastzeiten, z.B. morgens und früh am Morgen, gemäß den TAB (Technical Connection Conditions) bis zu drei Mal am Tag für jeweils zwei Std. absperren.

Viele Energieversorger (EVU) können jedoch von dieser Option nach unten hin abweicht, da sie die Blockierzeiten über den Empfänger der Rundsteuerung in Abhängigkeit vom tatsächlichen Lastgang aussteuern. Puffertanks können auch nur eingeschränkt zur überbrückung von Blockierzeiten eingesetzt werden, da das EVU kein Vorzeichen für die Stillstandszeit der Wärmepumpe gibt. Sollte die Leistungsfähigkeit der Wärmepumpe bei tiefen Außentemperaturen und zugleich hoher Wärmeanforderung nicht ausreichen, haben die meisten Wärmepumpen-Heizgeräte eine elektrische Heizung (Heizelement) im Warmwasserkreis oder Speicher als Nachtrag.

Die Temperatur des Heizelementes wird durch einen Massenfluss mt {\frac {m}{t}}, die spezielle thermische Kapazität c{\displaystyle c}, eine Flüssigkeit und die Stabilität der Heizung definiert ? {\displaystyle \Phi } }. Die Temperaturabweichung bei einem Massendurchfluss von 1000 Kilogramm pro Stunde ist ??=0,86K {\vartheta \vartheta =0, }86, \mathrm {K}}.

Liegt die Schaltdifferenz bei 1 K, die Heizleistung bei 1 K und das Gewicht des Wassers bei 1 kg, wird das Heizelement nach 4,176 Sekunden ausgeschaltet. Der Leistungsfaktor ? - auch Coefficient of Performance (COP) oder Leistungskoeffizient der Wärmepumpe bezeichnet - wird zur Bewertung von Wärmetauschern verwendet. Je nach eingesetzter Temperatur ist der erzielbare Leistungskoeffizient auf den Reziprokwert des Carnot-Effizienz für eine verlustfreie Kraft-Wärme-Maschine nach dem zweiten Prinzip der Wärmelehre beschränkt; der Carnot-Leistungskoeffizient: Elektrische Kompressionswärmepumpen zur Gebäudebeheizung erzielen im Dauereinsatz unter vorgegebenen Standardbetriebsbedingungen Qualitätsgrade von etwa 50%.

Anhand dieses Wertes wird vor allem die Güte der Wärmepumpe selbst beurteilt. Bei einer Wärmepumpe mit Erdsonde ((Verdampfungstemperatur Tcalt=273K{\displaystyle T_{\text{cold}}}}=273\ \mathrm {K} Wird eine Heizkörperheizung mit 55 C (Twarm=328K{\displaystyle T_{ \text{warm}}}=328\ \mathrm {K} }) an denselben Wärmepumpenkreis geschaltet, resultiert ein wesentlich geringerer Leistungsfaktor: Bei Verwendung einer Erdsonde als Heizquelle ist die Verdunstungstemperatur von der Raumtemperaturunabhängigkeit.

Bei einer Wärmepumpe, die Raumluft als Heizquelle verwendet, ist die Verdunstungstemperatur wesentlich niedriger als bei einer Geothermieanlage. Steigt der Heizwärmebedarf, nimmt die Raumtemperatur und damit auch der Leistungskoeffizient ab. Außerdem ist der Wärmedurchgangskoeffizient der Verdampferoberfläche gering. Ein Gebläse wird benötigt, um die Druckluft durch die Oberflächen des Verdampfers zu drücken.

Wenn die Temperatur im Verdunster oft unter den Drucktaupunkt fällt, muss das entstehende Kondenswasser (Wasser) entfernt werden. Bei der nachfolgenden Leistungsberechnung wird eine Aussentemperatur von etwa 7 C bei einer Differenz von 12 C zwischen Lufteintritts- und Verdunstungstemperatur des Kühlmittels angenommen, so dass für die Kaltseite (Tkalt=268K{\displaystyle T_{\text{cold}}} = 268 \mathrm {K} }, etwa -5 °C) verwendet wird:

Der Leistungskoeffizient einer Wärmepumpe wird durch die Auslegung der Wärmetauscher, Kondensatoren und Verdunster maßgeblich mitbestimmt. Bei der Erdsonde steht ungeachtet der vorherrschenden Aussentemperatur eine Heizquelle mit verhältnismässig hohen Temperaturen zur Auswahl, während die Aussenluft eine nachteilige Heizquelle ist. Seitlich des Kühlkörpers sollte eine kleine Differenz zwischen der Umgebungstemperatur und der Vorlauftemperatur der Wärmeträgerflüssigkeit mit größtmöglicher Oberfläche anstreben.

Bei den gezeigten Anwendungsbeispielen schwankt der Leistungskoeffizient um den Faktor 1,8 zwischen Erdwärmesonden/Fußbodenheizungswärmepumpe und Außenluft/Heizkörperwärmepumpe. Um die Energieeffizienz einer Wärmepumpenheizung zu bewerten, wird der so genannte Jahresleistungsfaktor (JAZ), auch Seasonal Performance Factor (SPF) bezeichnet, eingesetzt. Er gibt das VerhÃ?ltnis von Heizleistung zu aufgenommener elektrischer Leistung Ã?ber das Jahr an und ist nicht zu vergleichen mit dem unter genormten Bedingungen im Labor zu ermitteln.

Außerdem verändern sich die Betriebstemperaturen der Wärmepumpe im Laufe des Jahres. Die Gesamtkonzeption einer Wärmepumpenheizung, z.B. die Wassertiefe der Erdwärmesonde, die Auswahl des Speicher- oder Wärmeverteilungssystems, hat ebenfalls Auswirkungen auf deren Wirkungsgrad. Bei einer Kompressionswärmepumpe wird die Umweltfreundlichkeit durch mehrere Einflussfaktoren beeinflusst: Stromerzeugungsart (CO2-Bilanz, Schadstoffausstoß), Gaserzeugungsart (Gewinnung, Einfuhr, Biogasaufbereitung), Verlust der Stromleitung, Jahresleistungsfaktor der Wärmepumpe, Treibhauseffekt des Kühlmittels.

Die Wärmepumpe kann klimaschädigende Kühlmittel wie R134a (1,1,1,1,2-Tetrafluorethan), 404A (Ersatzkühlmittel für die Typen 502 und 22 (Chlordifluormethan)), R407C (Ersatzkühlmittel R22) oder R-410A beinhalten. Durch den seit 2016 in Deutschland gültigen Primär-Energiefaktor von 1,8 können nun auch im Vergleich zu Brennwertgeräten mit externer Heizquelle Primär-Energie eingespart werden. Am meisten Geld wird eingespart, wenn die Wärmepumpe mit regenerativen Energieträgern arbeitet, die ohne thermische Verlustenstromerzeugung auskommen.

Mit einem JAZ von 3,5, die mit Elektrizität aus einem Gaskraftwerk angetrieben werden, liefert eine Primärenergiezufuhr von 1,7 Kilowattstunden 3,5 Kilowattstunden Wärme. UnabhÃ?ngig von dieser PrimÃ?renergiebetrachtung können WÃ?rmepumpen auch zur Reduzierung gewisser Schadstoffemission (Kohlendioxid, Stickstoffoxid, Feindioxid, Schwefelverbindungen, uvm. ) beitragen, da der Einsatz von Fest- und Fossilbrennstoffen (Steinkohle, Braunkohle) im Regelfall eine hochwirksame, speziell emissionsarme Abreinigung des Abgases (zumindest mit dem gleichen Brennstoff) im Vergleich zur lokalen Befeuerung bewirkt.

Bei der Einteilung der Wärmepumpe nach ihrer Heizquelle werden in der Regel drei Kategorien unterschieden: Der Klassiker im Drei-Wege-Design findet sich im Firmenlogo der European Heat Pump Association wieder ( "Hellblau, Dunkelblau, Braun für die Bereiche Wind, Wetter und Erde"). 14 ] Andere Niedertemperaturquellen können auch für Wärmepumpenheizsysteme verwendet werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass mehrere Wärmepumpenanlagen miteinander verbunden werden können, z.B. über einen Sole-Kreislauf.

Bivalent - der Parallelbetrieb von WÃ?rmepumpen mit gewissen Kombinationssystemen kann den Wirkungsgrad erhöhen, indem ein anderes Heizsystem eingeschaltet wird, um in diesen FÃ?llen die erforderliche Spitzenbelastung bereitzustellen. Wasser-Luftwärmepumpen nehmen die Raumluft über einen Wärmeaustauscher auf und leiten sie an die vorhandenen Heiz- und/oder Warmwasserkreise (Fußbodenheizung, Heizkörper o.ä.) weiter.

Air-to-air WÃ?rmepumpen nehmen die WÃ?rme aus der Raumluft auf und machen sie fÃ?r eine Luftheizung oder LÃ?ftungsanlage nutzbar. Mit der Direkt-Wärmepumpe wird der Raumluft durch direkte Kondensation ohne weitere Wärmeaustauschverluste Energie entnommen und in die im Estrich verlegte Fußbodenheizung eingebracht. Verglichen mit anderen Wärmetauschern sind Luftheizungen in der Regel billiger in der Beschaffung, aber teuerer im Unterhalt.

Lufterhitzer können in renovierten Altgebäuden und im Neubau mit Flächenheizkreisläufen installiert und sowohl im monovalenten als auch im bivalenten Bereich betrieben werden (siehe oben unter Kältemittel). Für Geothermiekollektoren oder Erdsonden wird in Deutschland in der Regel eine Wassertemperatur von 0 C und für Grund- und Oberflächenwasser von 8 C angenommen. sind "Heizschlangen" in geringen Tiefen (ca. 1 bis 1,5 Meter, Entfernung ca. 1 Meter) im Erdreich verlegt.

Sie können im Laufe des Winters zu massiven Beschädigungen führen, da sich bei längerer Wärmeabfuhr ein Eisblock (eine Form von Permafrost) um die Schlange ausbildet. Der Wärmeeintrag erfolgt hauptsächlich durch abfließendes Niederschlagswasser oder durch fließendes Wasser, weshalb die oberflächennahen Sammler nicht unter abgedichteten Oberflächen installiert werden sollten. Reichen die Leistungen einer Erdsonde nicht aus, werden auf der Grundlage der errechneten Förderleistung mehrere Brunnen gebohrt.

Das Bohren ist eine simple und sichere Art, eine Wärmepumpe zu bedienen, da nicht der gesamte Park ausgehoben werden muss (wie bei Kollektoren) und auch die Absaugleistung am größten ist. Aus einem Pumpbrunnen wird das Wasser über einen so genannte Aufnahmebrunnen abgelassen. So gibt es Anlagen, die das Wasser über den Wärmepumpenverdampfer-Wärmeaustauscher ( "Edelstahl") und Anlagen, die das Wasser zunächst durch einen vorgelagerten Wärmeaustauscher ("Edelstahl") transportieren, bevor die Wärme an den Verdampfer-Wärmeaustauscher (oft aus Kupfer) abfließen kann.

Bevor die Anlage installiert wird, sollte eine Probe entnommen und mit den Vorgaben des Wärmepumpenherstellers verglichen werden. Aufgrund der etwas gestiegenen Grundwassertemperaturen im Jahresdurchschnitt (ca. 9-11 C) können Grundwasserwärmepumpen somit mit Jahresarbeitszahlen von über 5, jedoch mit erhöhter Anforderung an den Wärmeaustauscher gegen Ochination oder Oxidation mit eisen- und manganhaltigen Wässern betrieben werden.

Zudem ist in der Praxis in der Regel eine wasserrechtliche Bewilligung (Wasserbehörde) erforderlich, da der Vorgang einen Einfluss auf den Wasserhaushalt hat. Gas-Ottomotoren, die für den Einsatz mit Gas oder anderen gasförmigen Medien (Propan, Butan, etc.) geeignet sind, werden als Kompressorantrieb eingesetzt. Etwas komplexere Systeme rechnen sich nur in grösseren Objekten oder in lokalen Wärmenetzen, aber mit der Abwärme des Motors (zwischen 75 C und 90 C) und der Abgaswärme (mehrere 100 C möglich) sowie der Kühlung am Verdunster bietet sie drei weitere, simultane Temperaturkreise für eine Vielzahl von Applikationen.

Im Solareisspeicher handelt es sich um einen großen Wasserspeicher, der beim Einfrieren auf 0 C die so genannte Kristallwärme zur Wärmeausnutzung durch ein Kältemittel (z.B. ein Wasser-Glykol-Gemisch) zur Verfügung stellt. Die Vereisung bei der weiteren Wärmeauskopplung ist beabsichtigt, da der Phasenübergang von Kühlwasser zu Speiseeis einen weiteren energetischen Gewinn einbringt. Obwohl die Wassertemperatur bei 0 C gehalten wird, werden weitere 93 Wh/(kg K) Kristallenergie freigesetzt, die von der Wärmepumpe verwendet werden kann.

Dies ist die selbe Menge an Energie, die freigesetzt wird, wenn von 80 auf 0 °C gekühlt wird. Doch das gekühlte Kaltwasser strömt nicht nur als Grund-, sondern auch als Kühlmittel im Hochsommer unmittelbar weiter, das im Reversierbetrieb (Klimakälteanlage) über eine Zirkulationspumpe im Hausheizsystem eingesetzt werden kann und so den Pufferspeicher ohne erneutes energieintensives Wärmetauschverfahren teilweise wieder aufbereitet.

Der Regenerationsprozess findet ständig bei allen Energieträgern statt, die über 0°C sind. Der Enthalpiegehalt - also der "Wärmegehalt" des "Eisspeichers" - beträgt 333,5 kJ/kg oder 85 kWh/m3. Herkömmliche Ausführungen mit einem Solareisspeicher von ca. 12 m und 5 Solarluftkollektoren (je 2 m²) auf dem Hallendach ermöglichen im monovalenten Dauerbetrieb ca. 1800 Vollaststunden pro Jahr für den Heizungsbetrieb mit einer max.

Überschüssige Wärme aus anderen Quellen wie der Solarwärme wird zwischengespeichert. Dies führt zu einer Erhöhung der Quellentemperatur der Wärmepumpe um im Mittel 10 °C gegenüber Erdkollektoren. Dem Erdreich können auch Wärmeerzeuger mit verhältnismäßig tiefen Wassertemperaturen beigemischt werden. Neben (Sole) oder einem Gemisch aus Glykol und Salzwasser kann auch Reinwasser als Wärmeträgermedium verwendet werden.

Ein frostfreier Lauf erlaubt den Gebrauch in Trinkwasser-Schutzgebieten. Die primären Wärmeerzeuger sind überschüssige Mengen aus Solarsystemen oder Prozeßwärme. Mit einem unterirdischen Speicher von ca. 100-120 m³, einer angepassten Wärmepumpe und ca. 12-14 m solarthermischen Flachkollektoren wird eine Heizleistung von ca. 10 Kilowatt im Heizfall abgedeckt. Wenn möglich, sollte das Wasser nicht durch den Raum fließen, in dem der unterirdische Speicher installiert ist, da sonst höhere Ansprüche an die Dichtung bestehen.

Langzeit-Energiespeicher sind nur den niederen Wasserwerken meldepflichtig, da die Installation in der Regel nur 1,20-1,50 Meter unter der Grundplatte erfolgt und das Erdmaterial nicht als Heizquelle dient. Dadurch hebt sich dieses hybride System von anderen Anlagen ab, die ebenfalls zumindest zwei Heizquellen haben. Bei der Luft/Wasser Sole/Wasser-Wärmepumpe (Hybrid-Wärmepumpe) sind zwei Verdampfer (ein Außenluftverdampfer und ein Soleverdampfer) an den Wärmepumpenkreis angebunden.

Dadurch kann bei der Anpassung an die Außenbedingungen (z.B. Lufttemperatur) jederzeit prioritär die günstigste Heizquelle eingesetzt werden. Abhängig von der Betriebsart können die Energieträger Luft und Geothermie gleichzeitig oder wahlweise ausgenutzt werden. Monovalenter Antrieb = nur Wärmepumpe, für alle Niedertemperatur-Heizgeräte bis zu einer maximalen Vorlauftemperatur von 55 C einsetzbar.

Bivalent - alternativ = die Wärmepumpe versorgt die komplette Heizungswärme bis zu einer definierten Aussentemperatur. Bei Unterschreitung des Wertes wird die Wärmepumpe abgeschaltet und ein zweiter Heizgenerator nimmt die Heizung auf. Bei vielen WÃ?rmepumpen ist auch ein Reversierbetrieb fÃ?r die KÃ?hlung des Wohnhauses möglich. Man unterscheidet zwischen passiver Grundwasserkühlung oder Tiefenkühlung und aktiver Umkehrkühlung.

Die klassischen Radiatoren sind jedoch nicht für die Kühlung von Räumen ausgelegt, da die verhältnismäßig kleine Oberfläche der Radiatoren nur einen begrenzten Wärmeübergang zulässt. Wärmepumpen-Heizgeräte nutzen diese Anlagenform schon lange. Dabei wird die Salzlake als Wärmeträger in einem abgeschlossenen Kreis geführt und absorbiert die Erdwärme, um sie in den Kältekreislauf der Wärmepumpe zu leiten.

In dem dritten Kreislauf, dem Raumheizgerät, fließt warmes Brauchwasser, das von der Wärmepumpe über einen Wärmeaustauscher aufbereitet wird. Eine Wärmeübertragung vom Kollektorkreislauf (Sole) auf den Arbeitskreislauf der Wärmepumpe findet nicht statt. Der Kälteträger absorbiert die Hitze unmittelbar (Direktverdampfung). Bei Verwendung von Erdspieß als Heizquelle ist eine Direktverdunstung nicht möglich; es muss ein Solekreislauf eingesetzt werden.

Hier fließt das Kühlmittel in den Leitungen der Zimmerheizung, in der Wärmepumpe und im Sammler im Außenbereich in einem gemeinsam geregelten Kreislauf. Die Wärmeübertragung auf das Heizungsmedium des Hauses ist damit ausgeschlossen. Diese Anlage hat energietechnische Vorzüge, da die Zirkulationspumpe und der Temperaturrückgang am Wärmetauscher zum Heizkreislauf unterdrückt werden. Nur wenige (ca. zwei bis drei) Anbieter haben es 2007 gewagt, ein solches Gerät zu implementieren, da es in Bezug auf die Anlagentechnik (Druck und Temperaturen des Kühlmittels und Laufzeiten der Wärmepumpe) schwer zu beherrschen war.

Wird die von der Wärmepumpe zugeführte Wärmemenge vorübergehend nicht genügend entnommen/genutzt, kann das Heißwasser in einem großen wärmegedämmten Speicher, einem Zwischenspeicher, zwischengespeichert werden. In diesem Behälter befinden sich in der Regel mehrere hundert l/h. Mit der Wärmepumpe wird das im Behälter befindliche Trinkwasser aufbereitet. In Österreich wurden zwischen 1975 und 2005 190.200 Wärmepumpensysteme installiert.

In den Jahren 1986 und 1987 wurden die meisten Pumpen pro Jahr eingebaut (mit über dreizehntausend installierten Pumpen pro Jahr). In Wärmepumpensysteme wird zunächst mehr investiert als in konventionelle Heizkessel, die mit Erdgas oder Erdöl betrieben werden. Wärmepumpenheizsysteme auf Basis von Erdwärmekollektoren oder Erdwärmesonden sind aufgrund ihrer Verlegung (mehrere Bohrlöcher bis mindestens 50 m oder großflächige Baugruben) sehr kostspielig und können nur in Neubauten kostengünstig eingesetzt werden.

Eine Wärmepumpe, die das Wasser als Energieträger nutzt, erfordert ebenfalls einen hohen Investitions- und Flächenbedarf. Der Bohrlochdurchmesser beträgt 15 bis 30 cm oder bei hohen Grundwasserständen bis ca. 4 Meter als Bohrloch. Bei Luft-Wasser- oder Luft-Luft-Systemen wird jedoch ein deutlich geringerer Leistungskoeffizient im Vergleich zu erdgebundenen Systemen erwartet, so dass die Kosten für den Betrieb deutlich steigen.

Eine Luft-Wasser Wärmepumpe ist daher gut geeignet für den zweiwertigen Einsatz mit einem vorhandenen fossilien Heizungssystem, das Spitzenlasten und sehr tiefe Aussentemperaturen ausgleicht. Zur Zeit ( "Stand 20. September 2016") beträgt ein Liter Treibstoff rund 50 Cents und enthält etwa 9 bis 10 Kilowattstunden Wärme. Öl-Brennwerttechnik -Kessel haben im Durchschnitt einen Wirkungsgrad von ca. 90 Prozent im Echtbetrieb.

Daraus resultiert ein Wärmepreis von 5,6 bis 6,6 Cent/kWh für die Nutzwärmeerzeugung. Darin nicht enthalten ist der Energieverbrauch der Kompressionspumpe des Ölbrenners oder des Ventilators, der das Zerstäubungsöl mit dem Luftstrom durchmischt. Mit einem aktuellen Bruttostrompreis von 22,51 Cent/kWh (Wärmepumpenstromtarif, Stand 04/2013, inkl. aller Gebühren und Abgaben) und einem Jahresleistungsfaktor JAZ für Wärmepumpenheizungen von 4,0 im besten Falle beträgt die Nutzwärmeerzeugung mit einer Luftwasser-Wärmepumpe bestenfalls 5,6 Rp.

Die vom Stromlieferanten angebotenen Wärmepumpentarife sind deutlich billiger als die verwendeten Haushaltstarife. Aus ökonomischer Sicht sind die im Vergleich zu einem Öl- oder Erdgasbrenner erhöhten Anschaffungskosten der Wärmepumpe, der für die Wärmepumpe gebotene Stromverbrauch und deren Betriebszeiten sowie der Leistungsfaktor der Wärmepumpe wie bei jeder Wirtschaftlichkeitsberechnung zu berücksichtigen. In Abhängigkeit vom Leistungsfaktor der Wärmepumpe und dem Nutzungsgrad und Treibstoff des Grenzkraftwerkes verschiebt sich der Heiz- oder Erdgasverbrauch in fossilen Heizkraftwerken von der heimischen Feuerung auf Steinkohle oder Kohle.

Durch den steigenden Einsatz erneuerbarer Energieträger (Anteil am Strom-Mix 2013: 25%) und den Aufbau von effizienteren konventionellen Kraftwerken wird auch die Energieimportabhängigkeit im Wärmebereich weiter sinken. Eine vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie in Auftrag gegebene Untersuchung kam zudem zu dem Schluss, dass Wärmepumpen-Heizsysteme zur verbesserten Netzanbindung erneuerbarer Energieträger, vor allem der Windkraft, und zum Dezentralisierten Last Management im Elektrizitätsmarkt führen können.

50] Der netzbasierte Wärmepumpenbetrieb könnte die Netzanbindung von schwankenden Einspeisungen wirtschaftlicher machen. Hierzu wird beispielsweise mit einer Wärmepumpe Solarenergie zur Brauchwassererwärmung genutzt, die in einem Pufferspeicher (ähnlich einer isolierten Dose) gepuffert wird. Bundeverband WärmePumpe (BWP) e. V. Valentin Crastan: Elektrische Energieversorgung 2, Berlin - Heidelberg 2012, ISBN 978-3-642-19855-7: Rechenzentrum, Springer, Schramek: Taschenbuch für Heizungsklima.

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