Luftwärmepumpen vs. Erdwärmepumpen

Wärmepumpen verstehen

Wärmepumpen sind mechanische Geräte, die Wärme von einem Ort zum anderen transportieren. Sie werden mit Strom betrieben und nutzen einen Kühlkreislauf zum Wärmetransport.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Heizungssystemen, die fossile Brennstoffe verbrennen, erzeugen Wärmepumpen keine Wärmeenergie. Sie kühlen und heizen und sind damit eine Allround-Option für Hausbesitzer.

Im Sommer entzieht das Gerät der Raumluft Wärmeenergie und gibt diese nach draußen ab. So bleibt Ihr Zuhause auch an heißen, glühend heißen Tagen angenehm kühl.

Bei kälterem Wetter arbeitet eine Wärmepumpe umgekehrt. Sie pumpt Wärmeenergie aus der Außenluft oder dem Boden (je nach Typ). Anschließend überträgt sie die Wärme in den Innenraum.

Dieser Vorgang ist energieeffizient, da das Gerät Wärmeenergie transportiert, anstatt sie zu erzeugen. Neben dem Kühlen und Heizen erwärmt es bei richtiger Konfiguration auch Wasser, insbesondere für den Einsatz in Wohngebäuden.

Geothermie vs. Luftwärme – Was ist der Unterschied?

Wie bereits erwähnt, gibt es zwei Haupttypen von Wärmepumpen. Dazu gehören Erdwärmepumpen (GSHPs) und Luftwärmepumpen (ASHPs).

Beide Wärmepumpenvarianten sind saubere und energiesparende Technologien. Dennoch gibt es einige wichtige Unterschiede, die Sie kennen sollten.

Wärmepumpenvariante	Erdwärme- oder Geothermie-Wärmepumpe	Luftwärmepumpe
Kosten	Zwischen $ 10000 bis $ 30000	Zwischen $ 3500 bis $ 20000
Platzanforderungen	Mehr Platz nötig	Weniger Platzbedarf
Wirkungsgrad	Effizienter	Im Allgemeinen weniger effizient
Lebensdauer	Bis zu 25 Jahre für Innengeräte; über 50 Jahre für die Erdschleife	Zwischen 15 und 25 Jahren
Incentives	Verfügbar	Verfügbar

Lassen Sie uns genauer auf die Unterschiede zwischen den beiden Wärmepumpen-Varianten eingehen.

Kosten

Insgesamt sind die Kosten für die Installation einer Erdwärmepumpe höher als die einer Luftaufbereitungsanlage.

Der Grund dafür sind die zusätzlichen Außenkomponenten, die benötigt werden, und die Installation allein für Erdwärmepumpen. Daher graben Bauunternehmer auf Ihrem Grundstück, um die Erdschleife zu installieren, was schwere Maschinen erfordert. Die Installation von Erdwärmepumpen ist weniger arbeitsintensiv und benötigt weniger Zeit.

Somit liegen die voraussichtlichen Kosten für die Installation einer Erdwärmepumpe zwischen 10000 und 30000 US-Dollar. Abhängig von Ihrem Grundstück können diese Kosten manchmal bis zu 50000 US-Dollar betragen.

Umgekehrt kosten ASHPs zwischen 3500 und 6000 US-Dollar pro Innenkopf für kanallose Systeme. Die Kosten liegen zwischen 12000 und 20000 US-Dollar für zentrale Kanalsysteme.

Platzanforderungen

Der Platzbedarf ist ein entscheidender Faktor bei der Auswahl einer Wärmepumpe. Erdwärmepumpen benötigen mehr Platz als Asche-Wärmepumpen.

Bei ASHPs liegt jeder Teil über dem Boden und wird neben Ihrem Haus oder Gebäude verlegt. Deshalb benötigen sie weniger Platz.

Im Gegensatz dazu müssen Erdwärmepumpen in Ihr Grundstück graben, um die Erdwärmepumpenelemente zu installieren. Außerdem verfügen sie über zusätzliche Außenelemente. Darüber hinaus kann die Installation von Erdwärmepumpen einige Änderungen an der Landschaft Ihres Grundstücks erfordern.

Daher eignen sich Luftwärmepumpen für Häuser ohne großen Garten.

Wirkungsgrad

Wie bereits erwähnt, gelten Wärmepumpen als saubere und effiziente Technologie. Vergleicht man die Effizienz von Erdwärmepumpen und Asche-Wärmepumpen, sind die Erdwärmepumpen die Gewinner.

Luftwärmepumpen können einen Heizwirkungsgrad von etwa 400 % erreichen. Das heißt, pro 100 kW (Kilowatt) verbrauchter Elektrizität erzeugen sie 400 kW Wärmeenergie.

Erdwärmepumpen können Wirkungsgrade von bis zu 600 % erreichen. Im Vergleich zu Luftwärmepumpen können sie den Energieverbrauch um 25–50 % senken.

Außerdem sparen Erdwärmepumpen im Vergleich zu Systemen auf Basis fossiler Brennstoffe bis zu 70 % der Heizkosten. Bei Luftwärmepumpen liegt dieser Wert bei bis zu 60 %. Allerdings kann die Effizienz von Luftwärmepumpen bei extrem kaltem Wetter nachlassen.

Lebensdauer

Erdwärmepumpen haben in der Regel eine längere Lebensdauer als Luftwärmepumpen. Die Hauptteile einer Erdwärmepumpe liegen in Ihrem Haus oder unter der Erde.

ASHPs sind stärker der Witterung und den äußeren Bedingungen ausgesetzt und zerfallen schneller.

Die übliche Lebensdauer der meisten ASHPs beträgt zwischen 15 und 25 Jahren. GSHPs können dagegen als Innengeräte 25 Jahre halten. Beachten Sie, dass die Erdschleife einer GSHP (unterirdisch) über 50 Jahre bestehen kann.

Incentives

Sie können beim Einbau von Erdwärmepumpen oder Hochdruckwasserpumpen Steuergutschriften oder Rabatte erhalten. Das kann dabei helfen, die Vorlaufkosten zu senken.

Betrachten wir die USA. Hier können Sie 30 % Ihrer förderfähigen Wärmepumpenkosten steuerlich absetzen. Über den „Energy Efficiency Home Improvement Credit“ können Sie von 2000 bis 2023 jährlich bis zu 2033 US-Dollar erhalten. Dies ist durch das Inflation Reduction Act (IRA) möglich. Dieses Gesetz deckt auch staatlich verwaltete Rabatte von bis zu 8,000 US-Dollar für Wärmepumpen ab.

Sie erhalten möglicherweise auch höhere Anreize, wenn Sie zusätzlich ein Erdwärmesystem installieren. Hausbesitzer, die es installieren, haben Anspruch auf den ITC (Investment Tax Credit). Sie können 30 % der Installationskosten für die Erdwärmepumpe als Bundessteuergutschrift geltend machen. Dies gilt für die Installation eines solchen Systems zwischen 2022 und 2032.

Was ist eine Luftwärmepumpe?

Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei einer ASHP um ein mechanisches Gerät. Sie transportiert Wärmeenergie von der Außenluft ins Innere Ihres Hauses oder umgekehrt.

Im Winter entzieht es der Außenluft Wärmeenergie und wärmt Ihr Zuhause auf. Beachten Sie, dass die kalte Außenluft immer noch Wärmeenergie enthält, die das Gerät nutzt. Im Sommer ist der Vorgang umgekehrt, da es Ihrem Zuhause Wärme entzieht. Dies führt dann zu einer Abkühlung Ihres Zuhauses.

ASHPs können kanallos oder kanalisiert sein. Neben der Kühlung und Heizung können sie auch Warmwasser erzeugen.

Es gibt zwei Hauptvarianten von ASHPs. Luft-Luft-Wärmepumpen heizen oder kühlen Ihr Zuhause nur und liefern kein Warmwasser.

Luft-Wasser-Wärmepumpen gewinnen Wärme aus der Außenluft und nutzen diese für zwei Zwecke: Sie sorgen für Heizung und Warmwasser in Ihrem Zuhause.

Wie funktioniert eine Luftwärmepumpe?

Wir haben bereits die beiden ASHP-Typen beschrieben. Sowohl die Luft-Luft- als auch die Luft-Wasser-Varianten beziehen Wärmeenergie aus der Außenluft. Dies wird durch eine Außeneinheit ermöglicht, die wie ein Kühlschrank funktioniert, nur umgekehrt.

Beide ASHP-Typen haben bis auf einige Unterschiede eine ähnliche Betriebsweise.

Lassen Sie uns die Funktionsweise beider ASHP-Varianten besprechen:

Funktionsweise einer Luft-Luft-Wärmepumpe

Die wesentlichen Komponenten solcher Wärmepumpen sind Kühlmittel und Kompressoren.

Im Heizbetrieb entzieht ein kühles flüssiges Kältemittel der Außeneinheit Wärmeenergie. Das Kältemittel verwandelt sich dann in ein kaltes Gas.

Anschließend verdichtet ein Kompressor das Kaltgas. Dadurch erhöhen sich Druck und Temperatur des Kaltgases.

Anschließend durchläuft das „heiße“ Gas eine Kondensatorspule. Dadurch wird die Wärmeenergie an das Heizsystem des Hauses abgegeben.

Anschließend kühlt sich das Kühlmittel ab und wird wieder flüssig. Damit ist es bereit, den Zyklus erneut zu starten.

Dieser Prozess transportiert Wärme aus der Außenluft in Ihr Haus, auch an kalten Tagen. Der Vorgang kann umgekehrt werden, um die Innenluft abzukühlen.

Funktionsweise einer Luft-Wasser-Wärmepumpe

Eine Luft/Wasser-Wärmepumpe funktioniert ähnlich, allerdings erwärmt sie Wasser statt Luft.

Dadurch kann das Gerät die Raumwärme über Heizkörper oder Fußbodenheizung erzeugen. Außerdem versorgt es Ihr Zuhause mit Warmwasser. Somit kann es den gesamten Heizbedarf Ihres Zuhauses decken.

Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe verfügt nicht über eine umgekehrte Kühlfunktion wie eine Luft-Luft-Wärmepumpe.

Vor- und Nachteile von Luftwärmepumpen

Lassen Sie uns einige bemerkenswerte Vor- und Nachteile von Luftwärmepumpen betrachten. Diese sind:

Vorteile

1. Luftwärmepumpen können praktisch überall installiert werden. Sie sind ideal, wenn Sie einen kleinen Garten haben oder in der Stadt wohnen.
2. ASHPs sind kostengünstiger und einfacher zu installieren als ihre geothermischen Gegenstücke. Deshalb entscheiden sich viele Hausbesitzer für ASHPs.
3. Eine ASHP ist weniger schwierig zu warten als eine GSHP. Das liegt daran, dass ihre Reparaturen und Wartung einfacher und weniger teuer sind. Außerdem haben sie keine unterirdischen Elemente.
4. Für ASHPs müssen Sie in Ihrem Garten nicht graben. Außerdem sind sie viel flexibler und können an den Installationsort angepasst werden.

Nachteile

1. Luftwärmepumpen sind zwar hocheffizient und zuverlässig, aber in diesem Punkt sind sie den geothermischen Pendants nicht ebenbürtig.
2. Luftwärmepumpen haben eine Lebensdauer von etwa 15 bis 25 Jahren. Das ist jedoch nicht ganz so lange wie bei ihren geothermischen Gegenstücken.
3. ASHPs sind im Winter auf die Wärmeenergie aus der Außenluft angewiesen. Daher können sie bei extrem kaltem Wetter Probleme haben.
4. In Häusern, die nicht vollständig isoliert sind, sind ASHPs möglicherweise nicht besonders effektiv.

Was ist eine Erdwärmepumpe?

Eine Erdwärmepumpe wird allgemein als erdgekoppelte oder Erdwärmepumpe bezeichnet. Sie nutzt die nahezu gleichmäßige Temperatur der Erde (etwa 55 °C) einige Meter unter der Oberfläche. Eine solche Temperatur reicht aus, damit eine Erdwärmepumpe Ihr Haus kühlen und heizen kann. Sie kann auch Gebäude mit Warmwasser versorgen.

Eine solche Wärmepumpe transportiert im Winter Wärme aus der Erde in ein Gebäude. Im Sommer läuft dieser Prozess umgekehrt ab.

Sie sehen, dass die Bodentemperatur insbesondere im Winter dauerhaft wärmer ist als die Umgebungsluft. Dadurch kann eine Erdwärmepumpe in den kalten Monaten eine zuverlässige Heizung liefern.

Erdwärmepumpen sind eine der effizientesten Technologien zum Kühlen, Heizen und Warmwasserbereiten.

Wie funktioniert eine Erdwärmepumpe?

Eine Erdwärmepumpe besteht aus drei Hauptteilen:

• Wärmetauscher oder Erdschleife: Eine horizontale oder vertikale Rohrschleife, die unterirdisch installiert wird.
• Wärmepumpeneinheit: Eine Wärmepumpeneinheit für den Innenbereich, die an die Erdschleife angeschlossen ist
• Verteilsystem: Dieses System sorgt für angenehme Innentemperaturen

Produktion

Der Erdwärmekreislauf transportiert Wärme zwischen Erde und Oberfläche. Dies wird durch eine wasserbasierte Flüssigkeit ermöglicht, die durch die Rohre fließt.

In den wärmeren Monaten wird Wärme aus der warmen Luft des Gebäudes zum Wärmetauscher transportiert. Anschließend gelangt sie in die Flüssigkeit. Während die Wärmeenergie durch die Rohre fließt, verteilt sie sich im Boden, in Gestein und im Grundwasser.

Im Winter erhöht die Wärmeenergie im warmen Erdreich die Temperatur der Flüssigkeit. Diese Wärmeenergie wird dann von der Flüssigkeit zur Wärmepumpe transportiert. Dadurch erwärmt sich die Luft im Gebäude. Im Winter läuft der Vorgang also umgekehrt ab wie im Sommer.

 

Vor- und Nachteile von Erdwärmepumpen

Geothermie-Wärmepumpen haben zahlreiche Vor- und Nachteile. Hier sind einige bemerkenswerte:

Vorteile

1. Erdwärmepumpen sind effizienter und funktionieren zuverlässiger als Aschwemmpumpen. Das liegt daran, dass die Temperatur unter der Erde konstanter ist als in der Luft. Die Lufttemperatur kann besonders im Winter stark schwanken.
2. Erdwärmepumpen sind potenziell langlebiger als Aschwemmpumpen. Das liegt daran, dass die unterirdischen Teile von Erdwärmepumpen länger halten.
3. Erdwärmepumpen sind nicht auf Außenluft angewiesen. Dadurch wird ihre Effizienz bei extrem kaltem Wetter erhöht.
4. Da sie unterirdisch installiert sind, verursachen Erdwärmepumpen weniger Lärm als Aschwemmpumpen.

Nachteile

1. Geothermie-Wärmepumpen sind sehr teuer. Sie können bis zu doppelt so teuer sein wie Luftwärmepumpen. Der Grund dafür sind die zusätzlichen Arbeits- und Materialkosten für die Installation. Ein wertvolles Geothermiesystem kann bis zu 45000 $ oder mehr kosten.
2. Für solche Wärmepumpen müssen Sie in Ihrem Rasen graben und bohren. Das kann Ihre Landschaftsgestaltung und Ihren Rasen beschädigen.
3. Für die Installation von Erdwärmepumpen ist mehr Platz im Freien erforderlich als für die Installation von Aschwemmepumpen.
4. Die Effizienz einer Erdwärmepumpe kann durch die Bodenart des Grundstücks beeinflusst werden. Sandiger Boden kann beispielsweise die Effizienz leicht verringern.

Welches sollte ich wählen?

Die folgende Tabelle kann Ihnen bei der Auswahl einer Erdwärmepumpe oder einer Hochdruckwasserpumpe behilflich sein:

Sie sollten sich für eine Erdwärmepumpe entscheiden, wenn:	Sie sollten sich für eine Luftwärmepumpe entscheiden, wenn:
Ihnen steht ein großer Außenbereich zur Verfügung, in dem Sie die benötigten unterirdischen Komponenten installieren können.	Sie haben nicht genügend Platz im Freien für eine Erdwärmepumpe. Oder Sie möchten Ihren Garten nicht zerstören.
Sie benötigen eine Wärmepumpe mit höchster Energieeffizienz und sind bereit, eine hohe Investition zu tätigen.	Sie möchten die Energieeffizienz und den Komfort einer Wärmepumpe, jedoch zu einem niedrigeren Preis.
Sie leben in einem sehr kalten Klima und möchten ein hocheffizientes Gerät. Es sollte auch bei sehr niedrigen Temperaturen (unter -13 °C) optimal funktionieren.	Sie leben an einem Ort, an dem extrem niedrige Temperaturen (unter -13 °C) nicht häufig auftreten.
Sie möchten eine Wärmepumpe mit der längsten Lebensdauer, unabhängig vom Preis.	Sie möchten alle Vorteile einer Wärmepumpe ohne viele Unannehmlichkeiten nutzen.

Fazit

Sie haben jetzt sicherlich ausreichend Einblick in den Vergleich von GSHPs und ASHPs gewonnen.

Wir gehen ausführlich auf die Funktionsweise, Vor- und Nachteile beider Wärmepumpenvarianten ein. Außerdem untersuchen wir die Unterschiede zwischen Erdwärmepumpen und Aschewärmepumpen und was Sie auswählen sollten.

Durch die Installation einer Erdwärmepumpe oder einer Luftaufbereitungsanlage können Sie Ihre Kühl- und Heizkosten senken. Dies hängt jedoch in erster Linie von Ihrem Budget sowie den Anforderungen und Prioritäten Ihres Hauses oder Gebäudes ab.