Wärmepumpe im Winter: Ausreichend Leistung bei Minusgraden?

Ob Umgebungsluft, Erdreich oder Grundwasser: Auch an kalten Wintertagen liefert die Natur in der Regel ausreichend Wärme, um ein Gebäude angemessen zu beheizen. Selbst bei Temperaturen von minus 20 Grad Celsius arbeiten Luft-Wasser-Wärmepumpen und sind technisch in der Lage Umweltenergie für Heizzwecke zu nutzen. In der Regel reicht dies aber nicht umfänglich aus. Daher gibt es technische Hilfe.

So funktioniert eine Wärmepumpe im Winter

Wärmepumpe ist nicht gleich Wärmepumpe. Grundsätzlich wird zwischen drei Arten von Wärmepumpen unterschieden: Je nachdem, ob die Energie aus der Luft, der Erde oder dem Grundwasser stammt, die auf das Heizwasser übertragen wird, unterscheidet man Luft-Wasser-, Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen. Jede Art hat ihre spezifischen Vor- und Nachteile. Das grundsätzliche Funktionsprinzip ist aber auch im Winter gleich:

1. Wärmeaufnahme: Eine Wärmepumpe entzieht Wärme aus einer Quelle (z.B. Luft, Wasser, Erde).
2. Verdampfer: In diesem Teil der Wärmepumpe wird ein Kältemittel, das bei niedrigen Temperaturen verdampft, durch die aufgenommene Wärme zum Verdampfen gebracht.
3. Kompressor: Das dampfförmige Kältemittel wird durch einen Kompressor verdichtet. Bei dieser Verdichtung erhöht sich die Temperatur des Dampfes.
4. Kondensator: Im Kondensator gibt der heiße Dampf seine Wärme ab. Die Wärme wird an das Heizsystem (z.B. Fußbodenheizung, Heizkörper) übertragen. Dabei kondensiert das Kältemittel .
5. Expansionsventil: Das Kältemittel wird durch ein Expansionsventil geleitet, wo es entspannt und vollständig verflüssigt wird. Dabei sinkt seine Temperatur. Anschließend fließt das abgekühlte Kältemittel zurück zum Verdampfer, wo der Prozess von neuem beginnt.

Dass dieser Kreislauf bei Temperaturen um den Gefrierpunkt ins Stocken kommt, ist ein Wärmepumpen-Mythos. Moderne Luft-Wasser-Wärmepumpen können auch bei minus 20 Grad Celsius arbeiten. Denn die Luft enthält immer noch Wärme, um das Kältemittel zum Verdampfen zu bringen. Je nach eingesetztem Kältemittel liegt der Siedepunkt zwischen minus 25 und minus 40 Grad Celsius. Technischer Fortschritt macht es möglich : Mittlerweile können Hochleistungswärmepumpen bis rund minus 30 Grad Celsius arbeiten.

Bei niedrigen Temperaturen springt der Zuheizer  ein

Bei Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen ist der Winterbetrieb unproblematisch, weil diese Arten auf Energiequellen mit relativ konstanter Temperatur zurückgreifen. Daher werden sie von Minusgraden kaum oder gar nicht beeinflusst. Doch auch für Luft-Wasser-Wärmepumpen gibt es eine technische Lösung, die normalerweise bereits bei der Planung der Heizungsanlage (Leistungsstufe, Vorlauftemperatur des Heizsystems etc.) berücksichtigt wird: Sollte es einmal so kalt werden, dass die Wärmepumpe nicht mehr ausreichend heizen kann, springt automatisch die oben genannte technische Hilfe ein.

Dabei handelt es sich meist um einen Heizstab, der in das System eingebunden ist und das Heizwasser erwärmt. Bei Außenaufstellung schützt der Heizstab zudem die Leitungssysteme vor Frost. Normalerweise verfügen diese Wärmepumpen-Anlagen über einen solchen Heizstab. Üblicherweise wird bei einer professionellen Planung ein entsprechendes Gerät berücksichtigt.

Wichtig zu Wissen: Bei extrem niedrigen Temperaturen benötigen Luft-Wasser-Wärmepumpen mehr Strom, um die Umweltenergie in Wärme umzuwandeln. Dadurch sinkt die Effizienz der Wärmepumpe in diesem Zeitraum. Allerdings ist dieser kurzfristig erhöhte Stromverbrauch in der Praxis nicht weiter problematisch. Denn bei Angaben zum Wirkungsgrad, etwa dem COP-Wert, ist der Einsatz des Heizstabes bereits miteinkalkuliert. Außerdem sind hierzulande extrem tiefe Temperaturen, bei denen die Wärmepumpe nicht mehr richtig arbeitet, in vielen Regionen selten.

Bivalente Systeme sorgen im Altbau für Wärme

Modernisierte Bestandsgebäude verfügen häufig über bivalente Heizungen. Hier wird die Wärmepumpe mit einem bestehenden Heizsystem, etwa einem Gas-Brennwertkessel, kombiniert. Bivalente Systeme haben meist einen Umschaltpunkt, bei dem von der Wärmepumpe auf den Gas-Brennwertkessel gewechselt wird, oder beide Heizsysteme sogar parallel laufen. Dieser sogenannte Bivalenz-Punkt wird bei der Planung festgelegt. Der Gas-Brennwertkessel ist in diesem Fall die Ergänzungsheizung für die Wärmepumpe im Winter.

Ein Schutzdach kann dabei helfen, Außeneinheiten von Luft-Wasser-Wärmepumpen vor Schnee und Eis zu schützen.

Im Winter Außengeräte richtig schützen

Während Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen meist im Keller aufgestellt werden und daher Witterungseinflüssen nicht ausgesetzt sind, sieht die Situation bei Luft-Wasser-Wärmepumpen häufig etwas anders aus. Außen aufgestellte Geräte bzw. Außeneinheiten (bei der Split-Variante) müssen im Winter richtig geschützt werden, um ihre Leistungsfähigkeit und Langlebigkeit zu erhalten. Zum Schluss daher noch einige Tipps, wie Sie Außengeräte vor Kälte, Schnee und anderen Gefahren schützen können:

• Freihalten von Schnee und Eis: Stellen Sie sicher, dass die Außeneinheit frei von Schnee und Eis ist. Schneeansammlungen können die Luftzirkulation behindern und die Effizienz der Wärmepumpe verringern. Entfernen Sie regelmäßig Schnee und Eis von der und um die Einheit.
• Schutzdach: Überlegen Sie, ein Schutzdach über der Einheit zu installieren, um sie vor herabfallendem Schnee zu schützen. Beachten Sie aber den Luftstrom, diesen dürfen Sie nicht beeinflussen.
• Regelmäßige Wartung: Lassen Sie Ihre Wärmepumpe regelmäßig von einem Fachmann warten. Dies beinhaltet die Überprüfung der Kältemittel, die Reinigung der Filter sowie Lamellen der Wärmetauscher und die Kontrolle der elektrischen Komponenten.
• Vermeidung von Salz und chemischen Auftaumitteln: Verwenden Sie keine Chemikalien oder Salz an der Wärmepumpe, da diese Materialien korrosiv sein können.
• Installieren eines Windschutzes: In besonders windigen Gebieten kann ein Windschutz helfen, die Effizienz der Wärmepumpe bei starkem Wind zu erhalten. Weiterhin schützt dieser vor Verunreinigung, denn Wind bringt auch immer Schmutzpartikel mit sich.

Leistungsstarke Luftwärmepumpen wie die Eureka-Modelle des österreichischen Herstellers Lambda arbeiten selbst bei minus 25 Grad Celsius noch sehr effizient.