Ratgeber Wärmepumpen

In der Schweiz sind rund 200'000 Elektro-Wärmepumpen in Betrieb. Sie produzieren rund 5'000 GWh Wärme pro Jahr und verbrauchen rund 1’600 GWh Strom. Im Jahr 2020 werden voraussichtlich ca. 400’000 Wärmepumpen im Betrieb stehen, die etwa 4% des Schweizer Stromverbrauchs umsetzen.

Hohe Gesamteffizienz plus Betrieb mit naturemade star

Oft werden Wärmepumpen als umwelt- und klimafreundliches Heizssystem dargestellt, obwohl die Elektrizitätsproduktion grosse Umweltbelastungen mit sich bringt wie Klimawandel, nukleare Risiken und Erreichung des Fördermaximums der Erdölproduktion (Peak Oil).

Damit eine Wärmepumpe als umweltfreundlich bezeichnet werden kann, muss sie einen möglichst tiefen Stromverbrauch aufweisen und mit Ökostrom betrieben werden. Der Stromverbrauch der Wärmepumpe ist tief, wenn der Gebäude-Wärmedämmstandard hoch ist, zusätzlich Sonnenenergie und/oder Holz genutzt werden und hocheffiziente Geräte mit aufeinander abgestimmten Komponenten zum Einsatz kommen. Wärmepumpenanlagen sind in Planung und Ausführung anspruchsvoller als Gas- und Ölfeuerungen. Eine nicht gut dimensionierte, falsch ausgelegte und schlecht eingestellte Wärmepumpenanlage kann teuer und ökologisch unsinnig werden. Eine gute Beratung ist deshalb unerlässlich. Vor allem bei grösseren Objekten sollte eine unabhängige, zertifizierte Fachperson beigezogen werden.

Sauberer Strom reduziert die Umweltbelastungen entscheidend. Das gewählte Stromprodukt sollte naturemade star-zertifiziert sein, denn diese Produkte erfüllen in der Schweiz die höchsten ökologischen Ansprüche. Mit der eigenen Photovoltaikanlage kann der für den Betrieb der Wärmepumpe benötigte Strom weit gehend selber produziert werden. Die Wärmepumpen-Energiebilanz beträgt damit übers ganze Jahr betrachtet im Idealfall 0 kWh.

Eine Wärmepumpe ist effizient und umweltfreundlich, wenn folgende Potentiale auf das konkrete Bauvorhaben abgestimmt sind und best möglichst kombiniert und ausgeschöpft werden:

Hoher Gebäude-Standard

Die Gebäudehülle soll hoch wärmegedämmt sein. Idealerweise verfügt das Gebäude zusätzlich über eine Komfortlüftung. Diese Anforderungen werden insbesondere mit dem Minergie(-P)-Standard erfüllt.
Prinzipiell gilt: zuerst in die Wärmedämmung des Gebäudes investieren und erst dann, wenn der Wärmebedarf optimiert ist, in eine dafür geeignete Heizung oder in Sonnenkollektoren etc. investieren.


 

Nutzung von Sonnenenergie

  • Solarthermie: (teilweise) Produktion des Warmwassers bzw. Heizungsunterstützung.
  • Photovoltaik: Produktion von elektrischer Energie. Im Idealfall beträgt die Wärmepumpen-Energiebilanz übers ganze Jahr betrachtet 0 kWh.
 

Holz als Ergänzung

Ein Cheminéeofen für die rasche Temperaturanhebung kann eine sinnvolle Ergänzung zur Wärmepumpe sein.

 

Einsatz hocheffizienter Wärmepumpen

Bestgeräte finden Sie auf www.topten.ch
Sole-Wasser
Luft-Wasser
Wasser-Wasser

 

Zertifizierte Anlagen

Eine Topten-Wärmepumpe, die  gemäss dem Wärmepumpen-System-Modul zertifiziert ist, erhöht die Energieeffizienz weiter. Das Modul beinhaltet

  • verbindlich geregelte und standardisierte Abläufe von der Planung bis zur Inbetriebnahme der Wärmepumpenanlage,
  • umfassende Dokumentation über die Planung und die Installation der Anlage,
  • alle System-Komponenten aufeinander abgestimmt sind,
  • standardisiertes Verfahren für die Inbetriebnahme der Wärmepumpenanlage,
  • schriftliche Leistungsgarantie durch den Installateur
 

Planung und Installation durch zertifizierte Fachkräfte und zertifizierte Erdwärmesonden-Bohrfirmen

 

Betrieb der Wärmepumpe nur mit sauberem Strom

Anbieter von naturemade star-Produkten finden Sie auf www.topten.ch unter der Rubrik Ökoenergie. Hier
können Sie grünen Strom in 3 Minuten bestellen.

 

Checkliste zu Vorabklärungen

  • Habe oder erhalte ich ein Wärmeabgabesystem mit tiefer Vorlauftemperatur wie Fussbodenheizung oder in bestehenden Gebäuden Niedertemperatur-Radiatoren bzw. eine starke Absenkung der benötigten Vorlauftemperatur durch Wärmedämmung? Wenn nein: kommt eine etwas teurere und weniger effiziente «Sanierungs-Wärmepumpe» in Frage, welche Heiztemperaturen bis über 60°C liefern kann? Oder eine «bivalente» Anlage, d.h. eine Anlage mit zusätzlichem Heizkessel für die kalten Tage? Dies ist jedoch meist nur in grösseren, bestehenden Bauten sinnvoll und erfordert besondere Abklärungen zur geeigneten Wärmepumpen-Heizleistung.
  • Welche Wärmequelle ist nutzbar: Wasser, Sole, Luft? Am effizientesten sind Wasser/Wasser-Wärmepumpen, welche Grund-, Fluss- oder Seewasser als Wärmequelle nutzen. Erdsonden sowie die Nutzung von Wasser als Wärmequelle sind bewilligungspflichtig. Die Wärmequelle Aussenluft wird interessant bei hohem Anteil Wärme für Warmwasser (ganzjährig!) und mit drehzahlgeregelten und geräuschoptimierten («stadtverträglichen», siehe unten) Wärmepumpen.
  • Welche Heizleistung benötigt meine Anlage? Beim Neubau muss sie der Architekt berechnen (lassen) und ist sie den Unterlagen für die Baueingabe zu entnehmen. Bei bestehenden, älteren Bauten kann sie aus dem Energieverbrauch in der Vergangenheit abgeschätzt werden (1’000 Liter Öl entsprechen etwa 9'000 kWh Wärme). Die richtige Heizleistung ist entscheidend für die Wahl der richtigen Wärmepumpe: Zu klein bedeutet frieren oder teure Zusatzheizung. Eine überdimensionierte Wärmepumpe führt dagegen zu höheren Anschaffungskosten und einem höheren Verbrauch bzw. ungenügender Effizienz.

Checkliste zu Planung und Ausführung

  • Offerten durch eine Fachperson einholen lassen, mit den jeweils gleichen Anforderungen, damit sie vergleichbar sind. Offerten durch Fachperson beurteilen lassen, insbesondere auch die Dimensionierung der Heizleistung.
  • Zusammenstellen der für das Einholen von Offerten wichtigsten Anforderungen:
    • Wärmequelle, die in Frage kommt bzw. gewünscht ist (Luft, Sole, Wasser).
    • Wärmeabgabesystem (Fussbodenheizung, in bestehenden Bauten evtl. Radiatoren, Auslegungstemperatur).
    • Wärmeleistungsbedarf (Neubau: Berechnung durch Architekt, Altbau: Abschätzung anhand des bisherigen Brennstoffverbrauchs).
    • Warmwasserversorgung unbedingt in die Wärmepumpen-Anlage integrieren! Es wäre unsinnig, einen Elektroboiler neben die Wärmepumpe zu stellen.
    • Effiziente Wärmepumpe gemäss www.topten.ch anfordern.
    • Im städtischen Umfeld die Anforderungen für stadtverträgliche Luft-Wasser-Wärmepumpen gemäss Kriterien der Stadt Zürich verlangen.
    • Einfache Messinstrumente zur Erfolgskontrolle verlangen: separater Stromzähler (ca. 500 Fr.), idealerweise auch Wärmezähler (ca. 1'000 Fr.).
    • Leistungsgarantie zur Offerte verlangen.
  • Auslegung: Die korrekte Auslegung einer Wärmepumpe ist schwieriger als für eine Öl- oder Gasheizung, da die Wärmepumpe viel sensibler auf Fehlplanungen reagiert. Allgemein zu beachten ist, dass eine Wärmepumpe im Sanierungsfall oft höhere Vorlauftemperaturen benötigt. Eine ausreichend hohe Vorlauftemperatur im Winter soll garantiert werden können. Es gibt Wärmepumpen, die nicht in der Lage sind bei tiefen Aussentemperaturen 55°C Vorlauf zu erreichen. Diese Geräte sind auch nicht für die Warmwasser-Erwärmung zu empfehlen.
  • Mit Anbieter und Fachperson eine Garantie für die Jahresarbeitszahl vertraglich festhalten. Kontrollen sind durch die eingebauten Messinstrumente (in der Offerte zu verlangen) möglich.
  • Bau der Anlage, Einregulierung, Einstellungen (auch Warmwasser) und insbesondere die Abnahme durch Fachperson überwachen lassen. Ein Abnahmeprotokoll mit Mängelliste erstellen und unterzeichnen lassen.

Tech-Wegweiser

Was ist eine Wärmepumpe?

Wärmepumpen sind Maschinen, welche «kalte Wärme» von tiefer Temperatur (von Wärmequellen wie Umgebungsluft oder Erdreich) auf eine höhere, zum Heizen und Erwärmen von Warmwasser brauchbare Temperatur «pumpen». Dazu benötigt der Kompressor der Wärmepumpe elektrische Energie – allerdings macht diese dank dem «Wärmepumpen-Prinzip» nur rund einen Viertel der gelieferten Heizenergie aus. Dieses Verhältnis zwischen Heizenergie und elektrischer Energie heisst Jahresarbeitzahl JAZ, jenes zwischen Heizleistung und elektrischer Leistungsaufnahme Leistungszahl (Coefficient of Performance COP). Die Leistungszahl ist das wichtigste energetische Qualitätsmerkmal einer Wärmepumpe. Für die jährlichen Stromkosten ist allerdings die Planungs- und Ausführungs-Qualität der Gesamtanlage ebenso wichtig, denn erst die durchschnittliche Leistungszahl der ganzen Anlage über ein Jahr (Jahresarbeitszahl JAZ) bestimmt den Energieverbrauch und damit die Stromkosten. Wärmepumpen arbeiten um so besser, je kleiner die zu überwindende Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Heiztemperatur ist.

Anforderungen an das Heizsystem

Ein Niedertemperatur-Wärmeabgabesystem ist deshalb eine wichtige Voraussetzung für eine gute Jahresarbeitszahl und dadurch eine effiziente Wärmepumpenanlage. Eine Fussbodenheizung eignet sich für den Einsatz einer Wärmepumpe im Normalfall sehr gut, während Radiatoren oft hohe Vorlauftemperaturen bedingen. Wird nur das Heizsystem ersetzt, müssen deshalb die Heizflächen oft vergrössert werden. Bei Gesamtsanierungen von Gebäuden reicht das bestehende Heizsystem hingegen meist aus, denn das Heiztemperatur-Niveau sinkt nach Wärmedämmungsmassnahmen an der Gebäudehülle auf für Wärmepumpen vertretbare Werte.

Wärmequellen

Umgebungsluft als Wärmequelle ist überall verfügbar und kostengünstig, bringt aber im Vergleich zu Sole und Wasser als Wärmequelle tiefere COP bei tiefen Aussentemperaturen. Auch bringt die erforderliche grosse Luftumwälzung oftmals Geräuschprobleme. Bei gemässigtem Klima und hohem Anteil Warmwasser-Energiebedarf (ganzjährig!) und mit drehzahlgeregelten Kompressoren können Jahresarbeitszahlen (JAZ) resultieren, die an jene von Erdsondenanlagen herankommen. Teurer sind Erdsonden, die 50 m bis über 200 m tief ins Erdreich gebohrt werden, sie liefern aber das ganze Jahr annähernd konstante Wärmequellentemperaturen von 0°C bis 5°C und damit auch im kalten Winter eine gute Effizienz. Eine geologische Vorabklärung ist notwendig (beim Gemeindebauamt anfragen). Zunehmend muss auch eine allfällige Beeinträchtigung von benachbarten Erdsonden im Bewilligungsverfahren geklärt werden. Am effizientesten sind Wasser/Wasser-Wärmepumpen, welche Grund-, Fluss- oder Seewasser als Wärmequelle nutzen. Sie werden aber nur selten realisiert. Erdsonden sowie die Nutzung von Wasser als Wärmequelle sind bewilligungspflichtig.

Unterschied von COP und JAZ

Der COP ist der sogenannte «Coefficient of Performance» oder die «Leistungszahl» und ist ein Mass für die Effizienz der Geräts, also der Wärmepumpe. Er gibt das Verhältnis zwischen Heizleistung und aufgenommener elektrischer Leistung der Wärmepumpe bei einem bestimmten Betriebspunkt an. Ein COP von beispielsweise 5 bei B0/W35 bedeutet, dass bei einer Sole-Temperatur von 0°C (B0) und einer Nutztemperatur von 35°C (W35, Heizung oder Warmwasser) das 5-fache der eingesetzten elektrischen Leistung als nutzbare Wärmeleistung zur Verfügung steht. Der Zugewinn stammt aus der entzogenen Umgebungswärme.

Die Leistungszahlen von Wärmepumpen werden in Testzentren, wie beispielsweise am Wärmepumpen-Testzentrum WPZ in Buchs SG, bei verschiedenen vorgegebenen Betriebspunkten gemessen. Die gemessenen Leistungszahlen zeigen, wie gut die betreffende Wärmepumpe im jeweiligen Betriebspunkt arbeitet und ermöglichen Effizienzvergleiche mit anderen Geräten. Bezüglich dem tatsächlich zu erwartenden Energieverbrauch im alltäglichen Betrieb haben sie jedoch nur eine begrenzte Aussagekraft, denn im praktischen Einsatz arbeiten Wärmepumpen über das ganze Jahr gesehen nur selten im angegebenen Betriebspunkt (z.B. B0/W35), sondern durchlaufen unterschiedlichste Betriebspunkte.

Die JAZ ist die sogenannte «Jahresarbeitszahl». Auch sie ist ein Mass für die Energieeffizienz, jedoch nicht wie der COP für das Gerät, sondern für das Gesamtsystem über ein ganzes Jahr betrachtet. Sie gibt also das Verhältnis zwischen produzierter Heizenergie und aufgenommener elektrischer Energie über ein ganzes Jahr an. Eine hohe JAZ, und damit eine hohe Effizienz, erfordert eine optimierte Dimensionierung der Gesamtanlage, da die Vorlauftemperaturen und die Wärmequellentemperatur einen entscheidenden Einfluss auf die Effizienz haben. Die JAZ wird aber auch vom Benutzerverhalten der BewohnerInnen und den klimatischen Bedingungen stark beeinflusst. Eine genaue Vorhersage der Jahresarbeitszahl und damit der Stromrechnung ist somit eine nicht einfach. Abschätzungen erfolgen mit dem Berechnungsprogramm WPesti.

Wärmepumpen mit Drehzahlregelung

Sie erreichen eine bessere Anpassung der Wärmeleistung an den effektiven Bedarf, haben weniger Ein-/Ausschalt-Zyklen und eine bessere Ausnützung der Wärmetauscher. Daraus resultiert eine höhere JAZ bei gleichem COP (der bei voller Leistung gemessen wird). Ein höherer Preis für die Drehzahlregelung lohnt sich also in der Regel. Diese Wärmepumpen werden auch als «modulierende» oder «Inverter-Wärmepumpen» bezeichnet und werden bei Aussenluft-Wärmepumpen mehr und mehr eingesetzt, nicht zuletzt auch wegen des bei Teillast tieferen Geräuschpegels der Luftumwälzung.

Geräusch

Innen: Ist die Wärmepumpe innen aufgestellt (z.B. in einem Raum im Untergeschoss), ist ein «Schallleistungspegel innen» von 50 bis 60 dB(A) gemessen nach EN 12102 in der Regel problemlos, da Entkopplungsmassnahmen der Geräte bzw. Installation gegen Schallübertragung auf den Baukörper (Körperschall) dienen.

Aussen: Aussen aufgestellte Luft-Wärmepumpen können in Wohngebieten, insbesondere im städtischen Umfeld, bei einem «Schallleistungspegel aussen» von 50 und mehr dB(A) zu (Nachbarschafts-)Problemen führen. Die Aufstellung der Geräte sowie evtl. Abschirmungsmassnahmen müssen sorgfältig geplant werden. Die Stadt Zürich hat Kriterien für eine stadtverträgliche Luft-Wasser-Wärmepumpe ausgearbeitet, die insbesondere auch den Schall miteinbeziehen.

Kältemittel

Künstliche Kältemittel wie R134A, R407C, R404A, R410A wirken sich im Falle einer Leckage negativ auf das Klima aus. Sie besitzen ein Treibhauspotential, das 2000-5000 mal grösser ist als das von CO2. Natürliche Kältemittel wie Propan (R290) und CO2 (R744) sind in dieser Hinsicht wesentlich besser, sind aber nur sehr begrenzt am Markt erhältlich.

Förderprogramme

Wärmepumpen

In den meisten Kantonen wird die Umstellung auf Wärmepumpen gefördert. Einige Kantone fördern aus Gründen der Energieeffizienz nur Sole-Wasser oder Wasser-Wasser Wärmepumpen. Es gibt Kantone, die Luft-Wasser-Wärmepumpen dann fördern, wenn keine Erdwärmesonden abgeteuft werden können oder dürfen. Einzelne Kantone fördern Luft-Wasser-Wärmepumpen auch dann, wenn damit Elektroheizungen ersetzt werden. In der Regel werden Wärmepumpen im Neubau nicht gefördert. Zudem gibt es auch Fördermöglichkeiten durch Gemeinden, Energieanbieter und Banken. Weitere Infos: Gebäudeprogramm und kantonale Programme, EnergiefrankenBaufördergelder & Energiesparrechner

Bauten

Für MINERGIE-zertifizierte Bauten und Modernisierungen gewähren einige Banken Hypotheken zu Vorzugsbedingungen.

Solaranlagen

Alle Kantone und viele Gemeinden fördern den Einsatz von Sonnenkollektoren zur Wärmegewinnung. Auf Bundesebene werden Photovoltaikanlagen mit der kostendeckenden Einspeisevergütung KEV gefördert. Einzelne Kantone und Energieversorger fördern zusätzlich mit Investitionsbeiträgen oder kantonalen Einspeisevergütungen. Weitere Infos.

Zertifikate und Gütesiegel

In der Schweiz werden von der «Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz (FWS)»  folgende vier Auszeichnungen im Bereich Wärmepumpen vergeben:

Wärmepumpen-System-Modul

Das Wärmepumpen-System-Modul ist ein neuer Schweizer Standard für die Planung und den Bau von Wärmepumpenanlagen bis 15 kW Wärmepumpen-Heizleistung. WP-System-Module können sowohl im Neubau als auch in der Sanierung 
eingesetzt werden. Es wurde mit Mitteln von EnergieSchweiz und der Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz FWS entwickelt und baut auf dem bestehenden internationalen Gütesiegel für Wärmepumpen auf.

Das WP-System-Modul ist so aufgebaut, dass weniger Schnittstellenfragen in der Planungs- und Installationsphase auftreten. Dank der fachlich korrekten und umfassenden Inbetriebnahme und der nachfolgenden Betriebskontrolle erhält der Kunde eine Anlage, die den Ansprüchen nach optimaler Energieeffizienz und Betriebssicherheit gerecht wird. Der Hausbesitzer erhält ein Zertifikat für seine Wärmepumpenanlage. Die Zertifizierung erfolgt durch eine unabhängigen Fachkommission der FWS, welche die Unterlagen prüft und die Anlage zertifiziert.

Grundsätzlich kann jede Heizungs-Installationsfirma mit ausgebildeten Heizungs-Fachleuten Wärmepumpen-System-Module planen und installieren. Als «qualifizierte Installateure» gelten Unternehmen, in denen mindestens eine Person eine entsprechende Weiterbildung besucht hat und die sich schriftlich verpflichten, alle das WP-System-Modul betreffenden Vorschriften in allen Teilen einzuhalten, insbesondere das Pflichtenheft, das Reglement und die Vorgaben der Hersteller / Lieferanten. Eine Übersicht über qualifizierte Installateure finden Sie hier.

Fachpartner mit Zertifikat

Damit werden Wärmepumpenfachleute (Heizungsplaner und -installateure) ausgezeichnet, welche eine zweistufige Weiterbildung der Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz (FWS) und die anschliessende Fachprüfung erfolgreich absolviert haben. Sie erkennen Einsatzmöglichkeiten für Wärmepumpenanlagen in Kleinobjekten (Neubau / Sanierung), können die notwendigen Daten vor Ort zu erfassen sowie eine Anlage korrekt planen, installieren und in Betrieb nehmen. Adressen finden Sie hier.

Wärmepumpen-Gütesiegel

Damit werden Wärmepumpen bzw. eine Wärmepumpenreihe ausgezeichnet, die die Anforderungen des internationalen Gütesiegels für elektrisch angetriebene Heiz-Wärmepumpen erfüllen. Parameter sind: COP, Schall, Planungsunterlagen, Einbau- und Betriebsanleitung und Garantie für ein flächendeckendes Kundendienstnetz garantieren.

Die Anforderungen an den COP – die wichtigste Grösse bezüglich Effizienz einer Wärmepumpe – sind allerdings schwach und werden von fast allen Geräten erfüllt. Die Topten-Kriterien sind deshalb wesentlich strenger.

Wärmepumpen-Typ

Gütesiegel
COP

Topten
COP
Sole/Wasser (B0/W35) 4.3 4.6
Luft/Wasser (A2/W35) 3.1 3.6
Wasser/Wasser (W10/W35) 5.1 5.7

Gütesiegel für Erdwärmesonden-Bohrfirmen

Das Gütesiegel für Erdwärmesonden-Bohrfirmen garantiert eine Arbeit nach dem Stand der Technik. Die Gütesiegelträger haben sich verpflichtet, eine Reihe von Regeln beim Einsatz und bei der Auswahl von Materialien und Geräten sowie bei der Arbeitsausführung einzuhalten und ihre Mitarbeiter regelmässig in fachliche Weiterbildungskurse zu schicken. Adressen zu Bohrfirmen mit Gütesigel hier.

Infoplus

Publikationen

  • Wärmepumpen – häufig gestellte Fragen. Antworten für Laien und Interessierte über Wärmepumpen und deren Anwendungen. Richard Phillips, Februar 2010. Bundesamt für Energie BFE Sektion Erneuerbare Energien, Fachvereingung Wärmepumpen Schweiz FWS.
  • Weitere Fachpublikationen, Informations-Broschüren, Leistungsgarantien, Berechnungen zur Wirtschaftlichkeit, Technik, Merkblätter, Checklisten und Offert-Formulare befinden sich auf der FWS-Homepage.

Normen und Labels

Organisationen

Links

  • www.energiefranken.ch: So einfach gelangen Sie zu Förderbeiträgen.
  • www.faktor.ch: Magazin zu ausgewählten Themen wie Geräte, Licht, Gebäude, Wohnen, Minergie-P, Wärmepumpen.
  • www.naturemade.org: naturemade ist das Qualitätszeichen für ökologisch produzierte Energie (naturemade star) und Energie aus erneuerbaren Quellen (naturemade basic).
  • www.topten.info: internationale Online-Suchhilfe für die besten Produkte.

Info für Hersteller und Anbieter

Bitte melden Sie uns zusätzliche Geräte, welche die Topten-Kriterien erfüllen: redaktion(at)topten.ch

03/2015 Nipkow/Bush/Josephy/Berger-Wey