Initiative Gaswärmepumpe – Gaswärmepumpe – FAQ

Unter den konventionellen Energieträgern ist Erdgas derjenige mit den niedrigsten Emissionen. Gaswärmepumpen sind somit als Weiterentwicklung der effizienten Gasbrennwerttechnik eine echte Alternative zu anderen innovativen Energiesystemen. Denn es wird zusätzlich Umweltwärme aus Erde, Sonne, Luft oder Wasser genutzt. Durch diese Nutzung regenerativer Energie wird der CO₂-Ausstoß gegenüber der Brennwerttechnik um 20 bis 30 Prozent reduziert.

Mit bislang bei Gasheizungen unerreichten Wirkungsgraden werden Gaswärmepumpen zur ökologisch sinnvollen Weiterentwicklung der Brennwertgeräte. Einen zusätzlichen ökologischen Nutzen versprechen Kombinationsmöglichkeiten mit weiteren erneuerbaren Energien, wie zum Beispiel Solarwärme oder Bioerdgas.

Durch die Einkopplung von Umweltwärme in den Heizprozess wird mit der Gaswärmepumpe auf hocheffiziente Art und Weise der Primärenergieträger Erdgas/Bio-Erdgas zur Erzeugung von Wärme und Warmwasser genutzt. Gegenüber konventionellen Heizungen, auch gegenüber der Brennwerttechnik, wird durch die Einbindung regenerativer Umweltwärme ein deutlich verringerter Primärenergiebedarf erzielt. Der Erdgasverbrauch einer gut ausgelegten Gaswärmepumpe ist um bis zu 30 Prozent niedriger als der eines Gasbrennwertkessels.

Im Vergleich zu konventionellen Heizgeräten, auch zu Brennwertgeräten, kann durch die zusätzliche Nutzung regenerativer Energie aus Erde, Sonne, Luft und Wasser der CO₂-Ausstoß um bis zu 30 Prozent reduziert werden. Noch besser ist die Umweltbilanz, wenn Bio-Erdgas zum Einsatz kommt.

Gaswärmepumpen nutzen Erdgas, Bio-Erdgas, Erdgas aus Ökostrom und Umweltwärme. Regenerative Umweltwärme verursacht keinerlei Emissionen. Und Erdgas ist der emissionsärmste aller fossilen Energieträger.

Erdwärmebohrungen müssen systembedingt bei Gaswärmepumpen weniger tief als bei Elektrowärmepumpen ausgeführt werden: ein Drittel bis die Hälfte der Bohrtiefe genügt. Auch bei der Nutzung der Außenluft als Wärmequelle kommen Gaswärmepumpen bei niedrigen Außentemperaturen auf vergleichsweise hohe Effizienz. Bei Einsatz von Solarkollektoren als Umweltwärmequelle benötigt man im Vergleich zu einer Anlage mit solarer Heizungsunterstützung deutlich weniger Kollektorfläche. Deshalb ist bei allen Umweltwärmequellen in der Regel kein zusätzlicher Wärmeerzeuger erforderlich. Die Geräte können monovalent betrieben werden.

Über das Marktanreizprogramm wird der Einbau von Gaswärmepumpen in Bestandsgebäuden gefördert. Die Basisförderung für Anlagen bis 10 kW Nennwärmeleistung beträgt pauschal 2.400 Euro. Für Anlagen mit mehr als 10 kW bis einschließlich 20 kW wird für jede kW über 10 kW zusätzlich 120 Euro gezahlt, für Anlagen mit mehr als 20 kW bis einschließlich 100 kW zusätzlich 100 Euro je kW über 10 kW, mindestens jedoch 1.200 Euro.Für den Einbau in Neubauten gibt es seitens des Bafa keine Förderung (Stand Oktober 2011). Einzelne Gasversorgungsunternehmen und Landesbanken bieten jedoch auch im Neubau Fördermittel an.

Ja, Gaswärmepumpen erfüllen mit ihrer Nutzung regenerativer Energien die Anforderungen des zum 01.05.2011 novellierten Erneuerbare-Energien-Wärmegesetzes (EEWärmeG). Das Gesetz stellt dabei zwei Bedingungen an die Technik bzw. an das System im Neubau: Zum einen muss die Gaswärmepumpe eine Jahresarbeitszahl von mindestens 1,2 aufweisen. Und zum anderen müssen durch die Wärmepumpe mindestens 50 Prozent des Wärmeenergiebedarfs gedeckt werden. Beide Bedingungen werden bei entsprechender Einbausituation von den heute schon erhältlichen bzw. vor der Markteinführung stehenden Gaswärmepumpen erfüllt. Darüber hinaus ist die Kombination von Gaswärmepumpen mit anderen regenerativen Energieformen wie Solarwärme oder Bioerdgas möglich. Allerdings hat die Verwendung von Bioerdgas keinen Einfluss auf die Erfüllung des EEWärmeG.

Gesetzliche Regelungen wie das EEWärmeG auf Bundesebene und entsprechende Gesetze auf Landesebene sowie die Energieeinsparverordnung (EnEV) unterstützen den verstärkten Einsatz von Effizienztechnologien – also auch den Einsatz von Gaswärmepumpen.

In öffentlichen Gebäuden, die grundlegend renoviert werden, ist im Zusammenhang mit dem EEWärmeG grundsätzlich der Einsatz regenerativer Energien vorgeschrieben. Bei Einsatz einer Gaswärmepumpe muss der regenerative Anteil mindestens 15 Prozent ausmachen und die Jahresarbeitszahl mindestens 1,2 aufweisen. Auch ist der Einsatz von Bio-Erdgas zur Erfüllung der Anforderungen in öffentlichen Gebäuden möglich, wenn eine Kesselanlage nach dem heutigen Stand der Technik zum Einsatz kommt und zugleich der Wärmebedarf zu 25 Prozent mit Bio-Erdgas gedeckt wird. Die verschiedenen Maßnahmen sind auch miteinander kombinierbar, um die Anforderungen des EEWärmeG zu erfüllen.

Wärmepumpen entziehen der Umgebung Wärme auf einem niedrigen Temperaturniveau, bringen diese auf ein höheres Temperaturniveau und übertragen sie an das Heizsystem. Dabei nutzen alle Wärmepumpen ein Arbeitsmedium, das durch Aufnahme und Abgabe von Wärme ständig seinen Aggregatzustand ändert: es verdampft und wird wieder flüssig.

Der entscheidende Unterschied von Gas- und Elektrowärmepumpen besteht darin, dass Erdgas (Primärenergie) und nicht Strom (Sekundärenergie) als Antriebsenergie verwendet wird. Dabei gibt es verschiedene Funktionsprinzipien von Gaswärmepumpen:

Gasmotor-Wärmepumpen arbeiten wie Elektrowärmepumpen mit einem mechanischen Kompressor. Diese verfahrenstechnisch einfache Variante ist Stand der Technik und wird im höheren Leistungsbereich seit Jahren eingesetzt.

Die Entwicklung von Gaswärmepumpen im kleineren Leistungsbereich setzt dagegen auf das Prinzip der Sorption, also auf eine thermische Verdichtung über Sorptions- und Desorptionsprozesse. Auch hier gibt es verschiedene Varianten: Absorptions- und Adsorptions-Wärmepumpen.

Bei Sorptions-Gaswärmepumpen findet die Verdichtung auf thermischem Weg statt. Dabei stellt ein modulierender Gasbrenner die nötige Antriebsenergie zur Verfügung. Diese Gaswärmepumpen-Variante wird vor allem im Leistungsbereich bis 40 kW eingesetzt. Man unterscheidet Absorptions- und Adsorptions-Wärmepumpen.

Eine Absorptions-Wärmepumpe absorbiert das verdampfte Kältemittel in einer flüssigen Lösung, zum Beispiel einem Ammoniak-Wasser-Gemisch. Das flüssige Gemisch wird über eine Lösungspumpe in den Austreiber befördert. Dort erfolgt eine Wärmezufuhr durch einen Erdgasbrenner. Dies erhöht den Druck und die Temperatur. Das Kältemittel verdampft und kondensiert anschließend im Verflüssiger unter Wärmeabgabe an das Wärmenetz.

Im Gegensatz zum kontinuierlich verlaufenden Kreis der Absorption verläuft der Prozess bei Adsorptions-Wärmepumpen in zwei taktenden Phasen, der Adsorption und der Desorption. In beiden Phasen entsteht Nutzwärme, die an den Heizkreislauf abgegeben wird. Aufgrund der Trägheit des Heizkreislaufs, insbesondere einer Flächenheizung, ist die Taktung nicht wahrnehmbar. In der Adsorptionsphase verdampft durch die Zuführung von Umweltwärme das Kältemittel Wasser unter Vakuum bereits auf niedrigem Temperaturniveau. Der Wasserdampf wird an der Oberfläche eines Feststoffes adsorbiert. Bei der Gaswärmepumpe von Vaillant dient hierfür das keramische Material Zeolith. Hierbei wird Adsorptionswärme auf einem höheren Temperaturniveau freigesetzt, die zum Heizen genutzt werden kann. Ist das Sorptionsmittel Zeolith gesättigt, beginnt die Desorptionsphase: Das Wasser wird aus dem Zeolith ausgetrieben. Hierfür wird Wärmeenergie eines Gasbrenners genutzt. Am Kondensator verflüssigt sich der Wasserdampf unter Abgabe der ebenfalls nutzbaren Kondensationswärme. Der Prozess der Verdampfung und Kondensation findet unter Vakuum statt und kann beliebig oft ohne Abnutzung des Zeoliths wiederholt werden.

Sorptions-Gaswärmepumpen haben nur wenige mechanisch bewegte Teile. Ihr Wartungsaufwand ist deshalb sehr gering. Ein weiterer Vorteil: Gerade bei den Zeolith-Gaswärmepumpen sind die wartungsrelevanten Bauteile im Handwerk weitgehend bekannt. Es handelt sich um ein Gasbrennwert- und ein Umweltwärmemodul. Bei Vaillant ist dies eine Solarwärmeanlage, bei Viessmann eine Erdsonde bzw. ein Luftkollektor. Das Zeolith-Modul selbst ist wartungsfrei. Bei den Robur-Absorptions-Wärmepumpen kommt bei der Wartung die Überprüfung des Keilriemens hinzu.

Wie für alle Wärmepumpensysteme gilt auch für Gaswärmepumpen der Grundsatz: Nur bei optimaler Auslegung der Anlage und Einhaltung wichtiger Randbedingungen - zum Beispiel Gebäudeheizwärmebedarf, Heizsystem und Einbringung der Umweltwärme – können hohe Einsparungen erzielt werden. Hierzu sind exakte Abstimmungen zwischen Geräteindustrie und Handwerk erforderlich.

Gaswärmepumpen bieten eine große Flexibilität bezüglich der Einbaubedingungen. Das betrifft die Systembedingungen vor Ort und auch den Einsatz der Umwelt-Wärmequellen Erde, Luft, Wasser oder Solar, die im Vergleich zu Elektrowärmepumpen deutlich kleiner dimensioniert werden müssen.

Der bauliche Aufwand bei einer Modernisierung oder Neuinstallation mit Gaswärmepumpe ist insgesamt überschaubar. Denn Planung und Installation basieren auf dem bekannten Knowhow aus der Heizungstechnik. Neben den etablierten Komponenten Gasbrenner und Solar-, Luft- oder Erdwärme-Modul können für die Abgasabführung die von der Gas-Brennwerttechnik bekannten Systeme eingesetzt werden. Bei einer Nachrüstung können in der Regel vorhandene Flächenheizungen, Heizkörper und Heizungsrohrnetze weiter genutzt werden. Für die Nutzung von Heizkörpern mit hohen Vorlauftemperaturen ist allerdings die Absorptionstechnologie vergleichsweise besser geeignet.

Bei der Gaswärmepumpe des Herstellers Robur ist in der Regel eine gebäudespezifische Planung durch einen Fachplaner erforderlich. Dieses Gerät arbeitet mit einem Pufferspeicher.

Gaswärmepumpen haben einen nahezu identischen Einsatzbereich wie die etablierten Gas-Brennwertgeräte. Die verschiedenen Gaswärmepumpen-Varianten bieten vielfältige Einsatzmöglichkeiten in Neubauten und Bestandsgebäuden unterschiedlicher Größe. Größere Objekte und Mehrfamilienhäuser im Bestand und im Neubau deckt beispielsweise die Robur-Gaswärmepumpe mit einem modulierenden Leistungsbereich von 15 bis 40 kW ab. Für höhere Leistungen muss die Gaswärmepumpe in Kaskade angeordnet oder mit einem Brennwertgerät kombiniert werden.

Derzeit am Markt erhältliche Gaswärmepumpen weisen eine Jahresarbeitszahl (bei Sorptionswärmepumpen auch Jahresheizzahl genannt) von rund 1,3 auf. Damit können die Bedingungen des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetzes erfüllt werden, das eine Mindest-Jahresarbeitszahl von 1,2 fordert, ebenso wird die Forderung des Marktanreizprogrammes der Bafa erfüllt, die bei einer Jahresarbeitszahl von mindestens 1,3 liegt.

Ja, mit dem Einsatz von Bioerdgas erhöht sich der regenerative Anteil und damit der ökologische Nutzen einer Gaswärmepumpe nochmals. Bioerdgas wird schon jetzt ins Erdgasnetz eingespeist und trägt zur CO₂-Minderung bei. Allerdings findet dies derzeit keine gesetzliche Berücksichtigung hinsichtlich der Erfüllung des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetzes.