Die für die Wärmeerzeugung gängigsten Brennstoffe sind Gas, Öl, Fernwärme und Strom.
Der Marktanteil für die Jahre 1995 und 2021 gliedert sich wie folgt auf:

Quelle: Statista Juli 2023

Der Absatz von Wärmeerzeugern im Jahr 2021 gliedert sich wie folgt auf:

Quelle: Statista Juli 2023

Von wann sind die im Bestand befindlichen Wärmeerzeuger? Die restlichen Anlagen sind vor 1980 bzw. nach 2019 erstellt worden.

Quelle: Statista Juli 2023

Vorsorglich weisen wir darauf hin, dass die nachfolgenden Preise stark schwanken können. Jedoch werden diese Preise für die nachfolgenden Berechnungen genutzt, um die Beispiele mit Kosten zu belegen.

Quelle: Wegatech Juli 2023

Durch den hohen Anteil von Gas- und Ölheizungen werden nur diese beiden Werte herangezogen. Der Ausstoß an CO₂ pro kWh (thermisch) liegt für: Bei einem durchschnittlichen Jahresverbrauch von 18.000 kWh ergeben sich folgende Jahresmengen:

Quelle: Verbraucherzentrale Februar 2023

Es gibt zahlreiche Hersteller von Wärmepumpen aus Deutschland, Europa, Asien und den USA. Die erste deutsche Wärmepumpe wurde 1968 konstruiert und 1976 in ein größeres Fertigungs­programm aufgenommen. 2022 waren 1,45 Mio. Wärmepumpen in Betrieb, ca. 980.000 Luft/Wasser- und ca. 405.000 Sole/Wasser-Wärmepumpen. Hinzu kommen noch ca. 300.000 Trinkwasserwärmepumpen.

Im Jahr 2022 wurden 236.000 Wärmepumpen neu installiert – davon 176.000 im Altbau und ca. 60.000 im Neubau. Der Hauptanteil waren 140.000 Monobloc-Varianten und ca. 65.000 Split-Anlagen sowie 31.000 Sole–Wärmepumpen. Hinzu kommen noch 45.500 Trinkwasserwärmepumpen.

Im gesamten Jahr 2022 wurden ca. 929.000 Wärmeerzeuger in den deutschen Markt gebracht, die Wärmepumpe hatte einen Marktanteil von ca. 25%.

Der nachfolgende Auszug basiert auf Zahlen der European Heat Pump Association für das Jahr 2022:

Die Kosten einer Luft/Wasser-Wärmepumpe für ein Einfamilienhaus liegen zwischen 20.000,00 € und 35.000,00 € für den Endkunden. Wir gehen – wie Punkt 4.11 in unserer Beispielrechnung verdeutlicht – von 35.000,00 € aus. Dies soll darlegen, dass Wärmepumpen nicht, wie oft publiziert wird, unverhältnismäßig teurer im Vergleich zu Gasthermen oder Ölanlagen sind.

Hier wird nicht nur die Investition, sondern auch der Betrieb einer Luft/Wasser-Wärmepumpe betrachtet. Ausschlaggebend sind Leistungsangaben, die jeder Hersteller veröffentlichen sollte, da diese erheblichen Einfluss auf die Betriebskosten haben.

Ist eine durch die BAFA geförderte Wärmepumpe inkl. aller Zusatzkomponenten nicht richtig ausgelegt, kann durch die Betriebsprüfung festgestellt werden, dass diese Anlage nicht die Voraussetzungen für die Förderung erfüllt. Dies kann dazu führen, dass die Förderung zurückerstattet werden muss – zusätzlich entstehen erhöhte Energiekosten.

COP steht für „Coefficient of Performance“. Der COP gibt das Verhältnis zwischen der abgegebenen Heizleistung zur aufgenommenen elektrischen Energie an. Es werden 4 Außentemperaturen (+12°C, +7°C, +2°C und -7°C) und 2 Vorlauftemperaturen (35°C und 55°C) als Ausgangswerte im Heizmodus herangezogen. Umso höher dieser Wert ist, desto wirtschaftlicher ist die Wärmepumpe.

Beispiel: Der COP wird im Labor gemäß EN 255 und EN 12511 ermittelt. Dieser Wert dient der Vergleichbarkeit der verschiedenen Wärmepumpen der jeweiligen Hersteller. Bei der Ermittlung des COP wird immer nur „eine“ Betriebsbedingung (Beispiel: Außentemperatur -7°C; Vorlauftemperatur 55°C) zugrunde gelegt.

SCOP steht für „Seasonal Coefficient of Performance“. Die zugrunde gelegten Temperaturen sind die gleichen wie beim COP in Punkt 3.1, jedoch werden hier zusätzlich noch die drei Klimazonen innerhalb Europas (Nord, Mittel und Südeuropa) herangezogen. Die vier Außentemperaturen sollen die Jahreszeiten simulieren, in denen die Wärmepumpe in Betrieb ist. Grundlage ist die DIN EN 14825.

Die Jahresarbeitszahl (JAZ) beschreibt die Effizienz des gesamten Heizsystems über ein Jahr. Der Wert gibt wie beim COP / SCOP das Verhältnis zwischen der benötigten elektrischen Energie und der daraus erzeugten thermischen Energie aus. Die JAZ kann im Vorfeld z. B. durch den JAZ-Rechner vom BWP berechnet, aber erst im reellen Betrieb ermittelt werden. Seit dem 01.01.2023 ist die JAZ wieder relevant für die BAFA-Förderung. Sie muss mindestens einen errechneten Wert von 2,7 ausweisen.

Als zentrale Komponente dient ein Pufferspeicher der Aufnahme der erzeugten thermischen Energie durch vorhandene Wärmeerzeuger wie Wärmepumpe, Solarthermie, Kaminofen mit Wassertasche oder einem weiteren Öl- oder Gaskessel.

Berechnungsgrundlage (laut VDI 4645): Dies sind Mindestanforderungen. Weitere Faktoren wie Solarthermie können die Speichergröße beeinflussen.

Warmwasserspeicher

Warmwasserspeicher sind in der Art der Beheizung zu unterscheiden. Die direkt beheizten haben einen eigenen Brenner mit der entsprechen Gasanlage und einer ständig vorhandenen Zündflamme. Aus energetischen Gründen wurden diese in den letzten Jahren immer weniger. Diese wurden in den 80ern und 90ern beim Austausch des Heizsystem durch indirekt beheizte Warmwasserspeicher ersetzt. Die heutigen Speicher sind aus emaillierten Blech mit Opferanode als Korrosionsschutz oder aus Edelstahl. Warmwasserspeicher sind vom Volumen in der Regel so ausgelegt, dass sie den Tagesbedarf der Nutzer decken können. Überschlägig werden 50l/Person und Tag bei normalen Komfortansprüche. Das bedeutet, dass in einem Einfamilienhaus schnell Speicher von 200l bis 300l betrieben werden müssen. Um ein Legionellenwachstum zu minimieren liegt die Speichertemperatur gemäß den Regeln des DVGW´s bei 60°. Insgesamt steht hier eine hohe Energiemenge um abgerufen zu werden bereit. Hinzu kommen Stillstandsverluste die ständig durch nachheizen ausgeglichen werden müssen. Aus rein energetischen und somit aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten, sollte geprüft werden, ob es nicht Sinn macht, diesen Speicher gegen ein effizienteres System auszutauschen. Hier kann es je nach Wärmeerzeuger sein, dass nur 75% der Primärenergie (Öl oder Gas) im Speicher ankommt. Der Rest sind Verluste. Die erforderliche Leistung für die Versorgung mit Warmwasser muss zur Wärmebedarfsberechnung nach DIN 12831 auf addiert werden.

Trinkwasserwärmepumpe

Trinkwasserwärmepumpen (Hisense Hi-Water) sind an der Selle wesentlich effizienter. Dies liegen bei bis zu 4,1(1kW elektrische Energie = 4,1kW thermische Energie). Durch den Austausch des vorhandenen Speichers durch eine Trinkwasserwärmepumpe erhöht sich je nach Heizsystem auch die Effizienz der Wärmepumpe, da diese nicht mehr die hohen Vorlauftemperaturen für die Warmwasserbereitung erzeugen muss. Die Hisense Hi – Water gibt es in nom. Größen von 200l und 300l und zukünftig auch mit einem Anschluss an die Solarthermie.

Durchlauferhitzer

Durchlauferhitzer erzeugen nur nach der erforderlichen Menge das Warmwasser durch Strom. Durchlauferhitzer gibt es in 2 Varianten. Der hydraulische hat in der Regel 3 Stufen. Die 3 Stufen sind mit Leistungen der an das Wasser abzugebende Energie gebunden. Hier findet keine Messung der Wassertemperatur statt und dadurch ist die Effizienz eher gering anzusehen. Der elektronische Durchlauferhitzer misst die Ausgangstemperatur (Führungsgröße) und gibt nur so viel elektrische Energie zu, um die eingestellte Temperatur zu erreichen. Die Effizienz ist an der Stelle höher als bei einem hydraulischen Durchlauferhitzer.

Frischwasserstation

Frischwasserstation funktionieren wie ein hydraulischer Durchlauferhitzer. Die notwendige Energie wird mittels Umwälzpumpe (in der Frischwasserstation integriert) aus dem Pufferspeicher entnommen und sobald durch die Entnahme der Druck im System sinkt (Fließdruck) und der Wasserdruckschalter die Umwälzpumpe frei schaltet. Durch den ebenfalls in der Frischwasserstation vorhandener Plattenwärmetauscher wird die Energie von der Heizseite auf die Trinkwasserseite übertragen. Wenn die Entnahme von Warmwasser beendet ist, steigt der Druck im System (Ruhedruck) und die Umwälzpumpe wird nicht mehr mit Strom versorgt. Frischwasserstationen arbeiten sehr effizient. Dies geschieht dadurch das keine Warmwasserbevorratung von 200l oder 300l notwendig ist. Eine Versorgung des Pufferspeichers, der auch als Energiespeicher für die Versorgung der Frischwasserstation dient, mit Solarthermie oder einer PV – Anlage steigert die Gesamteffizienz des Gesamtsystem Heizung.

Nachfülleinrichtungen werden benötigt, wenn im Heizkreis regelmäßig Wasser nachgefüllt werden muss. Sie stellen sicher, dass die Heizungsanlage automatisch und normgerecht mit Wasser nachgespeist wird.

Ausdehnungsgefäße nehmen das sich bei Erwärmung ausdehnende Wasser im Heizsystem auf und halten so den Anlagendruck konstant. Sie sind ein wichtiger Bestandteil für einen sicheren und stabilen Heizungsbetrieb.

Magnetitabscheider entfernen magnetische Schmutzpartikel wie Rost und Eisenoxid (Magnetit) aus dem Heizungswasser. Dadurch werden Schäden an Pumpen, Ventilen und Wärmetauschern reduziert und die Lebensdauer des Gesamtsystems verlängert.

Die VDI-Richtlinie 4645 beschreibt die Planung, Errichtung und den Betrieb von Wärmepumpenanlagen für Heiz- und Trinkwassererwärmung in Ein- und Mehrfamilienhäusern. Sie dient als praxisnaher Leitfaden und Qualitätsstandard für Fachplaner und Installateure.

Die DIN EN 12831 regelt die Berechnung der Heizlast von Gebäuden. Sie ist Grundlage für die Dimensionierung von Heizsystemen und damit auch für die Auswahl der passenden Wärmepumpenleistung.

Die Trinkwasserverordnung (TrinkwV) legt verbindliche Anforderungen an die Qualität von Trinkwasser in Deutschland fest. Sie regelt Grenzwerte, Pflichten der Betreiber und Maßnahmen zur Sicherstellung der hygienischen Unbedenklichkeit.