Artikel erstellt am 07.12.2023
von Boris Stippe | ca: 12 Min. zu lesen

Zusatzenergie – Was ist das?

Hilfsenergie ist die Energie, die benötigt wird, um eine Wärmepumpe zu betreiben und den Wärmeaustauschprozess zu ermöglichen. Diese Energie kann aus Strom, Gas oder anderen Quellen stammen und wird zusätzlich zur natürlichen Wärmequelle benötigt.

Reihen leuchtender Glühbirnen
Reihen leuchtender Glühbirnen (Bildquelle: Giada Canu/Stocksy – stock.adobe.com)

Hilfsenergie ist die Energie, die zusätzlich zur Umweltenergie von außen zugeführt werden muss, um eine Wärmepumpe zu betreiben. Eine Wärmepumpe nutzt die Umgebungstemperatur, um Wärme zu erzeugen und in ein Heizsystem einzuspeisen. Dabei wird jedoch auch Energie benötigt, um den Verdichter und andere Komponenten der Wärmepumpe zu betreiben. Diese Energie wird Hilfsenergie genannt.

Wie viel Hilfsenergie benötigt wird, hängt von verschiedenen Faktoren wie der Größe der Wärmepumpe, der gewünschten Heizleistung und der Außentemperatur ab. In der Regel wird die Hilfsenergie durch Strom bereitgestellt, daher ist es wichtig, eine möglichst effiziente Wärmepumpe zu wählen, um den Stromverbrauch zu minimieren.

Zur Reduzierung der Hilfsenergie können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden, wie z.B. die Optimierung der Wärmepumpenregelung, die Nutzung von Solarstrom oder die Kombination mit einem Pufferspeicher. Eine möglichst geringe Zusatzenergie ist nicht nur ökologisch sinnvoll, sondern auch ökonomisch, da sie die Betriebskosten der Wärmepumpe senkt.

Was ist Hilfsenergie und wann wird sie bei einer Wärmepumpe benötigt?

Hilfsenergie bezieht sich auf die zusätzliche Energie, die eine Wärmepumpe benötigt, um Wärme von einem kalten an einen wärmeren Ort zu transportieren. Obwohl eine Wärmepumpe eine effiziente Methode zur Erzeugung von Heiz- und Kühlwärme ist, wird eine gewisse Menge an externer Energie benötigt, um den Prozess zu ermöglichen. Diese zusätzliche Energie wird Hilfsenergie genannt.

Der Hauptmechanismus einer Wärmepumpe zur Übertragung von Wärme von einem Ort zu einem anderen ist der Kältemittelkreislauf. Ein typischer Kältemittelkreislauf besteht aus einem Verdampfer, einem Verdichter, einem Kondensator und einem Expansionsventil. Der Verdampfer entzieht dem kalten Ort (z. B. der Umgebung oder dem Boden) Wärme, indem er das Kältemittel verdampft. Der Verdichter erhöht den Druck des verdampften Kältemittels, wodurch dessen Temperatur steigt. Das heiße Kältemittel gibt dann die aufgenommene Wärme im Kondensator ab, der an einen wärmeren Ort (z. B. das Innere eines Gebäudes) angeschlossen ist. Schließlich wird das abgekühlte Kältemittel durch das Expansionsventil entspannt und kehrt zum Verdampfer zurück, um den Zyklus von neuem zu beginnen.

Die Hilfsenergie wird hauptsächlich zum Antrieb des Verdichters benötigt. Der Kompressor ist das Herzstück der Wärmepumpe und erzeugt den Druck, der erforderlich ist, um das Kältemittel zu erwärmen und durch den Kreislauf zu bewegen. Der Kompressor benötigt elektrische Energie, um mechanische Arbeit zu verrichten und das Kältemittel zu verdichten. Diese elektrische Energie wird Hilfsenergie genannt.

Die Menge an Hilfsenergie, die eine Wärmepumpe benötigt, hängt von verschiedenen Faktoren ab, unter anderem von der Leistung der Wärmepumpe, der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Orten und dem Wirkungsgrad der Wärmepumpe selbst. Moderne Wärmepumpen sind sehr effizient und können das Verhältnis zwischen abgegebener Wärme und eingesetzter Hilfsenergie (Leistungszahl oder COP) deutlich verbessern. Ein COP von 4 bedeutet beispielsweise, dass die Wärmepumpe viermal so viel Wärmeenergie erzeugt, wie sie an Hilfsenergie verbraucht.

Um den Hilfsenergiebedarf einer Wärmepumpe zu minimieren, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden. Dazu gehören die Verbesserung der Isolierung des zu beheizenden oder zu kühlenden Raumes, die Optimierung des Wärmeverteilungssystems, die Nutzung erneuerbarer Energiequellen für die Hilfsenergie (z.B. Sonnen- oder Windenergie) und die Wahl einer Wärmepumpe mit einem hohen COP-Wert. Durch diese Maßnahmen kann der Energieverbrauch der Wärmepumpe erheblich reduziert werden, was zu niedrigeren Betriebskosten und einer geringeren Umweltbelastung führt.

Wie kann ich den Zusatzenergiebedarf meiner Wärmepumpe reduzieren?

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Zusatzenergiebedarf einer Wärmepumpe zu reduzieren und die Effizienz des Systems zu verbessern. Hier sind einige detaillierte Maßnahmen, die du ergreifen kannst:

  • Isolierung: Eine gute Wärmedämmung des Hauses oder Gebäudes ist wichtig, um Wärmeverluste zu minimieren. Achte darauf, dass Dach, Wände, Fenster und Türen gut isoliert sind. Dadurch verringert sich der Wärmeverlust und die Wärmepumpe muss weniger hart arbeiten, um den gewünschten Komfort zu erreichen.
  • Effiziente Regelung: Verwenden Sie eine effiziente Regelung, die die Wärmepumpe entsprechend dem tatsächlichen Heiz- und Kühlbedarf steuert. Ein intelligenter Thermostat kann den Betrieb der Wärmepumpe optimieren und den Energieverbrauch senken, indem er die Temperatur in den verschiedenen Räumen an den Bedarf anpasst.
  • Hydraulischer Abgleich: Um sicherzustellen, dass die Heizungsanlage effizient arbeitet, sollte ein hydraulischer Abgleich durchgeführt werden. Dabei wird der Durchfluss des Heizwassers in den Heizkreisen ausgeglichen, um eine gleichmäßige Wärmeverteilung zu gewährleisten und den Energieverbrauch der Wärmepumpe zu optimieren.
  • Erdwärme oder Luftwärme: Je nach Art der Wärmepumpe (z.B. Erdwärmepumpe oder Luftwärmepumpe) ist es wichtig, die Wärmequelle optimal zu nutzen. Stellen Sie sicher, dass Erdkollektoren oder Erdwärmesonden richtig dimensioniert und installiert sind, um eine maximale Wärmeaufnahme zu gewährleisten. Bei Luftwärmepumpen ist es wichtig, den Luftstrom nicht zu blockieren und das Gerät vor Verschattung oder Verschmutzung zu schützen.
  • Erneuerbare Energiequellen: Wenn möglich, können erneuerbare Energiequellen genutzt werden, um die Hilfsenergie für die Wärmepumpe zu reduzieren. Solarthermie- oder Photovoltaikanlagen können einen Teil der benötigten Energie liefern. Dadurch wird der Betrieb der Wärmepumpe nachhaltiger und kostengünstiger.
  • Wartung und regelmäßige Inspektion: Eine regelmäßige Wartung und Inspektion der Wärmepumpe ist wichtig, um sicherzustellen, dass sie effizient arbeitet. Ein Fachmann kann die Wärmepumpe überprüfen, um sicherzustellen, dass alle Komponenten ordnungsgemäß funktionieren, und gegebenenfalls die Einstellungen optimieren, um den Energieverbrauch zu minimieren.

Durch diese Maßnahmen kann der zusätzliche Energiebedarf der Wärmepumpe erheblich reduziert und gleichzeitig der Wohnkomfort aufrechterhalten werden. Es ist ratsam, einen Fachmann zu Rate zu ziehen, der bei der Optimierung des Systems entsprechend den spezifischen Anforderungen und Eigenschaften des Hauses helfen kann.

Ist es normal, dass meine Wärmepumpe zusätzliche Energie benötigt und wie wirkt sich das auf meine Energiekosten aus?

Ja, es ist normal, dass eine Wärmepumpe zusätzliche Energie in Form von Hilfsenergie benötigt, um Wärme von einem kälteren an einen wärmeren Ort zu transportieren. Dies liegt an den physikalischen Gesetzen und dem Funktionsprinzip einer Wärmepumpe. Das Grundprinzip besteht darin, dass die Wärmepumpe Arbeit aufwenden muss, um Wärmeenergie gegen den natürlichen Wärmestrom zu bewegen.

Die benötigte Hilfsenergie hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der Leistung der Wärmepumpe, der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Orten und dem Wirkungsgrad der Wärmepumpe. Moderne Wärmepumpen sind jedoch in der Regel effizient und können ein hohes Verhältnis von abgegebener Wärme zu eingesetzter Hilfsenergie (COP – Coefficient of Performance) erreichen. Ein COP von z.B. 4 bedeutet, dass die Wärmepumpe 4 mal mehr Wärmeenergie erzeugt, als sie an Hilfsenergie verbraucht.

Der Einfluss auf die Energiekosten hängt von verschiedenen Faktoren ab, unter anderem von der Effizienz der Wärmepumpe, den Strompreisen und den spezifischen Bedingungen des Hauses (z.B. Isolierung, Größe der zu beheizenden oder zu kühlenden Fläche). Eine effiziente Wärmepumpe mit einem hohen COP-Wert kann die Betriebskosten im Vergleich zu herkömmlichen Heiz- oder Kühlsystemen erheblich senken. Durch die Verringerung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe für die Wärmeerzeugung kann eine Wärmepumpe auch zur Verringerung der CO2-Emissionen beitragen und umweltfreundlicher sein.

Wichtig ist, dass die konkreten Auswirkungen auf die Energiekosten vom individuellen Energieverbrauch und den örtlichen Energiepreisen abhängen. Eine sorgfältige Planung und Abschätzung der Betriebskosten im Vorfeld sowie die Berücksichtigung der Effizienz der Wärmepumpe können helfen, die Auswirkungen auf die Energiekosten besser zu verstehen.

Es kann auch hilfreich sein, sich über Förderprogramme oder staatliche Anreize für die Installation einer Wärmepumpe zu informieren. In einigen Regionen gibt es finanzielle Anreize oder Steuervergünstigungen, um den Einsatz energieeffizienter Technologien wie Wärmepumpen zu fördern. Diese können die anfänglichen Investitionskosten senken und die Wirtschaftlichkeit des Systems verbessern.

In jedem Fall ist es ratsam, sich von einem Fachmann beraten zu lassen, der die spezifische Situation beurteilen und genaue Informationen über die zu erwartenden Energiekosten geben kann.

Wie wirkt sich die Außentemperatur auf den Zusatzenergiebedarf meiner Wärmepumpe aus?

Die Außentemperatur hat einen direkten Einfluss auf den zusätzlichen Energiebedarf einer Wärmepumpe. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Wärmepumpe Wärme von einem kälteren Ort (Außenluft) zu einem wärmeren Ort (Innenraum) transportiert. Je größer der Temperaturunterschied zwischen der Außenluft und der gewünschten Innentemperatur ist, desto mehr Hilfsenergie benötigt die Wärmepumpe, um diese Wärmeübertragung zu bewerkstelligen.

Bei niedrigen Außentemperaturen wird die Arbeit der Wärmepumpe erschwert, da der Unterschied zwischen der Außenlufttemperatur und der gewünschten Innentemperatur größer ist. Um diese größere Temperaturdifferenz zu überwinden, muss die Wärmepumpe härter arbeiten und mehr Hilfsenergie aufwenden, um den gewünschten Heiz- oder Kühlbedarf zu decken.

Bei sehr niedrigen Außentemperaturen kann die Leistung einer Wärmepumpe abnehmen, da es schwieriger wird, Wärme aus der Umgebung aufzunehmen. Dies kann dazu führen, dass die Wärmepumpe weniger effizient arbeitet und mehr Hilfsenergie benötigt, um die benötigte Wärmeenergie zu erzeugen. Einige Wärmepumpen sind jedoch speziell für den Betrieb bei niedrigen Temperaturen ausgelegt und können diese Herausforderung besser bewältigen.

Um den Einfluss der Außentemperatur auf den Hilfsenergiebedarf zu minimieren, gibt es verschiedene Möglichkeiten:

  • Dimensionierung der Wärmepumpe: Eine angemessene Dimensionierung der Wärmepumpe ist wichtig, um sicherzustellen, dass sie den Heiz- oder Kühlbedarf auch bei niedrigen Außentemperaturen decken kann. Eine überdimensionierte Wärmepumpe kann ineffizient arbeiten und unnötig hohe Betriebskosten verursachen.
  • Verbesserte Wärmedämmung: Eine gute Wärmedämmung des Gebäudes ist entscheidend, um Wärmeverluste zu minimieren und die Auswirkungen niedriger Außentemperaturen auf den Heizbedarf zu reduzieren. Eine effektive Dämmung von Wänden, Dach, Fenstern und Türen trägt dazu bei, den Wärmeverlust zu verringern und die Wärmepumpe zu entlasten.
  • Erweiterte Systeme: Einige Wärmepumpensysteme können mit Zusatzelementen wie einem elektrischen Widerstandsheizstab oder einem Brenner ausgestattet werden. Diese Zusatzelemente können bei sehr niedrigen Außentemperaturen zugeschaltet werden, um den Wärmebedarf zu decken und die Wärmepumpe zu entlasten. Sie erhöhen jedoch den Energieverbrauch und sollten nur bei Bedarf eingesetzt werden.
  • Betriebsstrategie: Eine intelligente Betriebsstrategie kann ebenfalls dazu beitragen, den Zusatzenergiebedarf bei niedrigen Außentemperaturen zu reduzieren. Dies kann die Anpassung der Heizkurve oder die Verwendung von Vorrangschaltungen beinhalten, um die Wärmepumpe nur bei Bedarf einzuschalten und alternative Wärmequellen zu nutzen, wenn diese effizienter sind.

Es ist wichtig, die spezifischen Betriebsanforderungen der Wärmepumpe und die vom Hersteller empfohlenen Betriebsgrenzen zu beachten. Ein Fachmann kann dir helfen, die optimale Betriebsstrategie für deine spezifische Wärmepumpe und die lokalen Klimabedingungen zu entwickeln.

Wie kann ich feststellen, ob meine Wärmepumpe zu viel Hilfsenergie verbraucht?

Um festzustellen, ob deine Wärmepumpe zu viel Hilfsenergie verbraucht, gibt es verschiedene Möglichkeiten:

  • Überwachung des Energieverbrauchs: Beobachte den Energieverbrauch deiner Wärmepumpe über einen längeren Zeitraum. Das kannst du durch regelmäßiges Ablesen des Stromverbrauchs oder durch die Installation eines Energieüberwachungssystems tun. Vergleiche den tatsächlichen Energieverbrauch mit den Angaben des Herstellers oder mit Durchschnittswerten für ähnliche Wärmepumpenmodelle. Ein deutlich höherer Energieverbrauch könnte darauf hindeuten, dass die Wärmepumpe nicht effizient arbeitet oder ein Problem hat.
  • Achte auf den COP-Wert: Der COP-Wert (Coefficient of Performance) gibt das Verhältnis zwischen der abgegebenen Heiz- oder Kühlleistung und der eingesetzten Hilfsenergie an. Ein niedriger COP-Wert kann auf einen ineffizienten Betrieb der Wärmepumpe hindeuten. Überprüfe die technischen Daten deiner Wärmepumpe, um den erwarteten COP-Wert zu erfahren. Ist der COP-Wert deutlich niedriger, kann dies auf einen Effizienzverlust oder ein technisches Problem hindeuten.
  • Vergleiche dich mit anderen Haushalten: Wenn du Zugang zu Informationen über den Energieverbrauch ähnlicher Haushalte mit vergleichbaren Wärmepumpensystemen hast, kannst du deinen Energieverbrauch mit dem Durchschnitt vergleichen. So kannst du feststellen, ob deine Wärmepumpe im Vergleich zu ähnlichen Systemen übermäßig viel Hilfsenergie verbraucht.
  • Fachmännische Bewertung: Wende dich an einen Fachmann oder einen Wärmepumpeninstallateur, um deine Wärmepumpe überprüfen und bewerten zu lassen. Ein Fachmann kann den Betrieb der Anlage überprüfen, die Komponenten auf mögliche Defekte oder Mängel untersuchen und feststellen, ob die Einstellungen und Parameter optimal sind. Er kann auch Messungen durchführen, um die Effizienz der Wärmepumpe zu beurteilen.
  • Vergleiche mit den Herstellerangaben: Vergleiche die Leistung deiner Wärmepumpe mit den Herstellerangaben. Sieh dir die technischen Datenblätter und Handbücher an, um Informationen über den erwarteten Energieverbrauch und die Effizienz zu erhalten. Wenn deine Wärmepumpe erheblich von den angegebenen Werten abweicht, kann dies ein Hinweis auf ein Problem oder einen ineffizienten Betrieb sein.

Es ist wichtig zu beachten, dass der Energieverbrauch einer Wärmepumpe von verschiedenen Faktoren abhängt, unter anderem von der Dimensionierung, der Wärmequelle, der Isolierung und den Betriebsbedingungen. Ein Fachmann kann helfen, den Energieverbrauch der Wärmepumpe genauer zu beurteilen und mögliche Optimierungsmöglichkeiten zu identifizieren.

Fazit

Hilfsenergie ist die zusätzliche Energie, die benötigt wird, um eine Wärmepumpe zu betreiben und den Wärmeaustauschprozess zu ermöglichen. Sie wird zusätzlich zur natürlichen Wärmequelle benötigt. Diese Energie kann aus Strom, Gas oder anderen Quellen stammen und wird als Hilfsenergie eingesetzt, um den Betrieb der Wärmepumpe zu unterstützen. Um den Hilfsenergiebedarf der Wärmepumpe zu reduzieren, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden. Die Optimierung der Regelung der Wärmepumpe ist ein wichtiger Schritt, um sicherzustellen, dass die Wärmepumpe nur dann arbeitet, wenn sie benötigt wird. Dadurch wird der Energieverbrauch minimiert. Eine weitere Möglichkeit ist die Nutzung erneuerbarer Energiequellen, wie z.B. Solarenergie, um die Hilfsenergie zu reduzieren. Eine gut dimensionierte und auf die Anforderungen des Hauses abgestimmte Wärmepumpe ist ebenfalls wichtig, um den Hilfsenergiebedarf zu optimieren. Darüber hinaus ist es ratsam, regelmäßige Wartungsarbeiten durchzuführen, um sicherzustellen, dass die Wärmepumpe effizient arbeitet und mögliche Energieverluste minimiert werden.

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