Effizientestes Heizsystem dank Umgebungswärme
Wärmepumpen nutzen die Umgebungswärme aus, um aus einer kWh Strom typischerweise > 3kWh Wärme zu produzieren. Dadurch erreichen Wärmepumpen mit minimalem Einsatz ein maximales Resultat und sind dadurch 3-5 Mal effizienter als irgend ein anderes Heizsystem. Durch den Einsatz von Wärmepumpen sinkt als der Energieverbrauch im Gebäudebereich massiv und erlaubt so das Erreichen der Klimaziele im Gebäudebereich.
Die Funktionsweise einer Wärmepumpe wird z.B. in diesem Video ausführlich erklärt: Das Funktionsprinzip der Wärmepumpe – YouTube. Zusammengefasst funktioniert die Wärmepumpe nach dem gleichen Prinzip wie der Kühlschrank (mit dem Unterschied dass wir dort innen kühlen wollen statt heizen). Ganz einfach erklärt wird bei einer Wärmepumpe aus der Umgebung Wärme in ein Übertragungsmittel aufgenommen. Im Gebäudeinnern wird diese Wärme dann auf den Heizkreislauf übertragen (getrennter Kreislauf). Damit das funktioniert, wird das Übertragungsmittel komprimiert, bevor es die Wärme abgibt, und expandiert, bevor es die Umgebungswärme aufnimmt. Durch die Kompression wird das Übertragungsmittel wärmer als der Heizkreislauf (höherer Druck des Übertragungsmittels = höhere innere Energie = höhere Temperatur) und kann dadurch Wärme abgeben (d.h. abkühlen auf Heizkreislauftemperatur). Durch die Expansion (geringerer Druck = geringere innere Energie = tiefere Temperatur) wird es kälter als die Umgebungstemperatur draussen (und kann dadurch Wärme aufnehmen und sich auf die Aussentempratur erwärmen). Damit mit wenig Übertragungsmittel viel Wärme transportiert werden kann, nutzt die Wärmepumpe ein Übertragungsmittel dass draussen verdampft und dadurch sehr viel mehr Wärme aufnehmen kann pro Einheit Übertragungsmittel und drinnen kondensiert und so viel mehr Wärme pro Einheit Übertragungsmittel abgeben kann. Der Phasenwechsel zwischen flüssig und gasförmig benötigt sehr viel mehr Energie als nur für die Erhöhung der Temperatur notwendig wäre.
Arten von Wärmepumpen
Unterschiedliche Arten von Wärmepumpen nutzen unterschiedliche Quellen von Umgebungswärme. Die aller häufigste Art der genutzten Umgebungswärme ist Luft – dies wird durch eine Luft/Wasser Wärmepumpe erreicht. D.h. die Wärme wird der Luft entnommen und auf das Heizwasser übertragen. Die folgenden zwei Bilder zeigen eine typische Installation (Felben-Wellhausen):
Weitere Möglichkeiten für die Nutzung von Umgebungswärme bieten Grundwasser (Wasser/Wasser Wärmepumpe) sowie tiefer Untergrund (Geothermie – Sole/Wasser Wärmepumpe). Grundwasser ist sehr gut geeignet, da es auch im Winter Temperaturen von > 10°C hat und damit einiges Wärmer ist als die Umgebungsluft. Auch die Erde in einer gewissen Tiefe ist einiges Wärmer als die Umgebungsluft.
Das Bild unten zeigt eine Wasser/Wasser Wärmepumpeninstallation in Wettingen. Das Grundwasser wird hochgepumpt, zu den Wärempumpen geleitet, wo die Wärme entommen wird, und dann anschliessend wieder versickert. Das Grundwasser wird dabei minimal abgekühlt (< 2°C). Diese Installation kann aus einer kWh Strom ca. 5kWh Wärme erzeugen.
Im Sommer auch schön kühl
Grundwasserwärmepumpen können auch so installiert werden, dass sie im Sommer die Wärme aus dem Gebäude heraus an die Umgebung abgeben (analog dem Kühlschrank). Sehr effizient funktioniert das mit einer Wasser/Wasser oder Sole/Wasser Wärmepumpe. Es geht aber prinzipiell auch mit einer Luft/Wasser Wärmepumpe. Die zusätzlichen Installationskosten dafür sind relativ gering. In Kombination mit einer PV-Anlage kann der Strom fürs Kühlen normalerweise zu 100% selbst erzeugt werden.
Energievergleich/Betriebskostenvergleich Gasheizung vs. Luft/Wasser Wärmepumpe
Die Beispiel-Luft/Wasserwärmepumpe in Felben-Wellhausen hat 2020 eine Gasheizung ersetzt. Der Energieverbrauch sowie die Kosten der Gasheizung von 2019 waren wie folgt:
Rechnet man das alles zusammen, so hat die Gasheizung 2019 25388kWh verbraucht sowie Kosten von CHF 1981.10 verursacht. Der Gaslieferant in Felben-Wellhausen ist Thurplus. Der Tarif 2019 lag ziemlich im Durchschnitt der letzten Jahre. Wenn man sich die Preisentwicklung ansieht (z.B. hier schön dargestellt von Energie 360° Gaspreise: Alle Infos zu unseren Preisen und zur Gaspreisentwicklung | Energie 360°, sieht man dass die Schwankungen extrem hoch waren seit der Gaskrise wegen dem Angriff von Russland auf die Ukraine.
Wie sieht nun die Bilanz der Wärmepumpe aus. Die Zahlen können wir hier leider nicht mit 2019 vergleichen, da das Heizsystem anders war und der Stromverbrauch für die Wärmepumpe (inkl. Warmwasser) erst seit der Installation der neuen PV Anlage bestimmbar ist. Daher vergleiche wir hier mit Zahlen von 2025.
Der Energieverbrauch für Heizung/Warmwasser hat 2025 (inklusive Kühlung im Sommer) 6740kWh elektrische Energie benötigt. Das sind knapp 27% der Gasheizung. Die Wärmepumpe war hier also fast viermal so effizient. Für die Effizienzberechnung müsste die Energie für die Kühlung noch rausgerechnet werden (wahrscheinlich ca. 500kWh). Der Grossteil wurde aber für Heizung/Warmwasser benötigt. Im Sommer wird das Warmwasser vorwiegend über eine thermische Solaranlage erzeugt, was das ganze noch etwas komplexer macht.
Die Bestimmung der Kosten ist auch sehr komplex aufgrund der PV Anlage. Einen Teil des benötigten Stroms für Heizung und Kühlung konnte selbst erzeugt werden. Das wird im Bild unten dargestellt. Positive Balken stellen die PV-Produktion dar, die negativen Balken den Verbrauch der Wärmepumpe. Ein grosser Anteil von November bis Januar musste vom Netz bezogen werden. Der Rest vom Jahr hat die PV einen guten Beitrag geleistet.
Der Einfachheit halber rechnen wir daher mit Netzbezug. Felben-Wellhausen kennt noch den Hoch- und Niedertarif, was das ganze auch nicht einfacher macht. Zur Vereinfachung nehmen wir an, dass 50% Niedertarif genutzt werden konnte. Damit ergeben sich folgende Kosten:
Kosten Wärmepumpe 2025 inkl. Kühlung = (6740kWh/2*0.317Fr/kWh) + (6740kWh/2*0.262Fr/kWh) = CHF 1921.
Die realen Kosten sind natürlich günstiger, da die PV Anlage einen Beitrag leistet. Der minimale monatliche Autarkiegrad lag bei 23% im Dezember 2025.
Die Strompreise 2025 waren in Felben-Wellhausen auch noch vergleichsweise hoch. 2026 sind sie schon einiges gesunken. In den Kosten ist auch noch die Sommerkühlung drin, was einen zusätzlichen Komfortvorteil bietet.
Rechnen wir die Kosten mit einer Selbstproduktion von 20% mit der Einspeisevergütung (die erhalten wird wenn nicht selbst gebraucht), ergibt sich folgendes Bild:
Kosten Wärmepumpe 2025 inkl. Kühlung und PV Beitrag = (5392kWh/2*0.317Fr/kWh) + (5392kWh/2*0.262Fr/kWh) + (1348kWh*0.132Fr/kWh) = CHF 1739.
Im Jahr 2026 werden die Kosten der Wärmepumpe in Felben-Wellhausen sinken, da die Strompreise markant sinken und auch die Einspeisevergütung kleiner wird. Bei gleichem Verbrauch sollten die Kosten (ohne PV Beitrag) wie folgt sein:
Kosten Wärmepumpe 2026 inkl. Kühlung Schätzung = (6740kWh/2*0.2765Fr/kWh) + (6740kWh/2*0.2215Fr/kWh) = CHF 1678.
Mit dem Verbrauch von 2019 würde die Gasheizung mit den Tarifen von 2026 (siehe Gastarif Thurplus 01.01.2026) folgendes kosten:
Kosten Gasheizung 2026 Schätzung = CHF 90 (Grundpreis) + (25388kWh * 0.08808Fr/kWh) = CHF 2326
Die Kosten von Erdgas steigen in Zukunft aufgrund von verschiedenen Faktoren: CO2 Preis muss steigen, Immer weniger Nutzer müssen die Unterhaltskosten für das Gasnetz bezahlen, höhere Anteile von Biogas und LNG Gas verteuern das Gas zusätzlich. Wenn der Ausbau der Erneuerbaren in Europa stark weitergeht sowie in der Schweiz auch mehr Fortschritte macht, sollte der Strompreis eher noch weiter sinken in Zukunft.
Im Gegensatz zur Gasheizung sind die Kosten bei der Wärmepumpe bedeutend stabiler, der Komfort bedeutend grösser und die CO2 Bilanz massiv besser.