The principle of how heat pumps work involves pumping a refrigerant through a network of pipes. The refrigerant flows through the “warm” area (outdoors or underground) and absorbs heat, evaporating into a gas. It is then pumped through a compressor, further increasing the gas’s pressure and temperature. Now, these hot gases enter the “cold” area, where they condense back into a liquid, releasing a significant amount of heat energy into the heating system.

 

Why Are Heat Pumps So Efficient?

Traditional heaters convert electrical or chemical energy into heat energy. Modern gas boilers have an efficiency of over 90%, meaning that for every 1 kilowatt-hour (kWh) of energy burned, more than 0.9 kWh is ultimately used to heat your home. Electric heaters have an efficiency of 100% – they convert 1 kWh of electrical energy into 1 kWh of heat.

 

This may sound impressive, but well-designed heat pump systems can achieve efficiencies of around 350%! The reason is that heat pumps don’t generate heat; they simply move existing heat from one place to another. A heat pump consuming 1 kWh of electrical energy can move 3.5 kWh of heat from the outdoors to indoors.

 

This performance significantly reduces the operating costs of heat pumps compared to traditional electric heating systems. Additionally, unlike gas boilers, you can power heat pumps with renewable energy, making them a carbon-neutral technology.

 

What Are the Drawbacks of Heat Pumps?

Unfortunately, heat pumps do have some drawbacks compared to traditional heating systems. While heat pumps are highly efficient, their efficiency is highest when heating at lower temperatures, typically up to around 40°C, rather than 55°C or higher like gas boilers. Therefore, they are best suited for well-insulated homes with larger heating areas, such as underfloor systems.

 

GSHPs can operate year-round, whereas ASHPs are highly sensitive to outdoor air temperatures. They can work in cold and freezing conditions but need to work harder, resulting in lower efficiency during winter peak demand.

 

All heat pumps have slower heating times compared to traditional systems—you can’t expect to turn on a heat pump and have hot water for a shower in 30 minutes. Additionally, because heat pumps heat water at lower temperatures, larger water tanks are generally required to store more hot water.

 

You can mitigate the primary limitations of heat pumps by installing them in hybrid systems, using the heat pump for basic heating, and relying on a traditional boiler for rapid additional heat when needed. However, new homes designed for heat pumps without boilers will optimize their performance through stricter insulation and windproof standards.

 

What Are the Costs of Heat Pumps?

Typical ASHP installations cost around £5,000-£8,000, considerably higher than the £2,000-£3,000 cost of traditional gas heating. GSHPs are even more expensive, costing around £10,000 or more. However, both systems are eligible for the government’s “Green Homes Grant,” which can provide up to £5,000 toward installation. They also fall within the scope of the Renewable Heat Incentive (RHI), which pays homeowners for using renewable energy for heating. Payments are made quarterly and continue for seven years after installation.

 

These grants can help offset the high installation costs of heat pumps, and over time, heat pumps may become cheaper than traditional heating even without these incentives. According to calculations by the Energy Saving Trust, the cost of heating with natural gas is approximately 4.6 pence per kWh, while electric heating costs about 9 pence per kWh (using Economy 7 rates). The cost of using a heat pump with standard electricity rates is approximately 4.7 pence per kWh.

 

This makes the operating costs of heat pumps comparable to gas heating but potentially cheaper with Economy 7. If you have solar panels installed, your operating costs could be very low.

 

The UK government has consulted on “Future Homes Standards” for energy efficiency measures in new homes. One proposed amendment is to ban the use of gas boilers in new homes from 2025. While this is not yet government policy, boilers as we know them will inevitably be phased out in the coming decades. As one of the primary practical alternatives, heat pumps are set to become more common as we upgrade to the next generation of heating and insulation technologies to meet our future environmental goals.

Das Prinzip, wie Wärmepumpen arbeiten, umfasst das Pumpen eines Kältemittels durch ein Rohrnetz. Das Kältemittel fließt durch den “warmen” Bereich (die Außenluft oder den Boden) und absorbiert Wärme, wodurch es in ein Gas übergeht. Es wird dann durch einen Kompressor gepumpt, wodurch der Druck und die Temperatur des Gases weiter ansteigen. Diese heißen Gase treten nun in den “kalten” Bereich ein, wo sie wieder in Flüssigkeit kondensieren und eine erhebliche Menge an Wärmeenergie in das Heizsystem abgeben.

 

Warum sind Wärmepumpen so effizient?

Traditionelle Heizungen wandeln elektrische oder chemische Energie in Wärmeenergie um. Moderne Gasheizkessel haben eine Effizienz von über 90%, was bedeutet, dass für jede verbrauchte Kilowattstunde (kWh) mehr als 0,9 kWh tatsächlich genutzt werden, um Ihr Zuhause zu beheizen. Elektrische Heizungen haben eine Effizienz von 100% – sie wandeln 1 kWh elektrische Energie in 1 kWh Wärme um.

Das mag beeindruckend klingen, aber gut konzipierte Wärmepumpensysteme können eine Effizienz von etwa 350% erreichen! Der Grund dafür ist, dass Wärmepumpen keine Wärme erzeugen; sie transportieren lediglich vorhandene Wärme von einem Ort zum anderen. Eine Wärmepumpe, die 1 kWh elektrische Energie verbraucht, kann 3,5 kWh Wärme von außen nach innen bewegen.

Diese Leistung reduziert die Betriebskosten von Wärmepumpen im Vergleich zu traditionellen elektrischen Heizsystemen erheblich. Darüber hinaus können Wärmepumpen im Gegensatz zu Gasheizungen mit erneuerbarer Energie betrieben werden, was sie zu einer kohlenstoffneutralen Technologie macht.

 

Was sind die Nachteile von Wärmepumpen?

Leider haben Wärmepumpen im Vergleich zu traditionellen Heizsystemen einige Nachteile. Während Wärmepumpen sehr effizient sind, ist ihre Effizienz am höchsten, wenn sie mit niedrigen Temperaturen heizen, typischerweise bis etwa 40°C, anstatt wie Gasheizkessel mit 55°C oder mehr. Daher eignen sie sich am besten für gut isolierte Häuser mit größeren Heizflächen, wie z. B. Fußbodenheizungen.

Erdwärmepumpen (GSHP) können das ganze Jahr über betrieben werden, während Luft-Wärmepumpen (ASHP) sehr empfindlich auf die Außentemperaturen reagieren. Sie können auch bei Kälte und Frost arbeiten, müssen jedoch härter arbeiten, was zu einer geringeren Effizienz während der Winterspitzenlast führt.

Alle Wärmepumpen haben im Vergleich zu traditionellen Systemen eine langsamere Heizzeit – Sie können nicht erwarten, dass Sie die Wärmepumpe einschalten und nach 30 Minuten heißes Wasser für eine Dusche haben. Zudem erfordern Wärmepumpen, da sie mit niedrigeren Temperaturen heizen, in der Regel größere Wassertanks, um mehr heißes Wasser zu speichern.

Die primären Einschränkungen von Wärmepumpen können durch die Installation in hybriden Systemen gemildert werden, bei denen die Wärmepumpe für die Grundheizung genutzt wird und ein traditioneller Kessel bei Bedarf für schnelle zusätzliche Wärme sorgt. Neue Häuser, die für Wärmepumpen ohne Kessel ausgelegt sind, optimieren jedoch ihre Leistung durch strengere Isolierungs- und Winddichtungsstandards.

 

Was kosten Wärmepumpen?

Typische Installationen von Luft-Wärmepumpen (ASHP) kosten etwa £5.000–£8.000, was deutlich höher ist als die Kosten von £2.000–£3.000 für traditionelle Gasheizungen. Erdwärmepumpen (GSHP) sind noch teurer und kosten etwa £10.000 oder mehr. Beide Systeme sind jedoch für die “Green Homes Grant”-Förderung des Staates berechtigt, die bis zu £5.000 für die Installation bereitstellt. Sie fallen auch unter das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (Renewable Heat Incentive, RHI), das Hausbesitzern Zahlungen für die Nutzung erneuerbarer Energie zur Heizung bietet. Zahlungen werden vierteljährlich geleistet und dauern sieben Jahre nach der Installation an.

Diese Förderungen können helfen, die hohen Installationskosten von Wärmepumpen auszugleichen, und im Laufe der Zeit könnten Wärmepumpen auch ohne diese Anreize günstiger werden als traditionelle Heizsysteme. Berechnungen des Energy Saving Trust zufolge liegen die Kosten für die Heizung mit Erdgas bei etwa 4,6 Pence pro kWh, während elektrische Heizungen etwa 9 Pence pro kWh kosten (bei Economy-7-Tarifen). Die Kosten für den Betrieb einer Wärmepumpe mit Standardstromtarifen betragen etwa 4,7 Pence pro kWh.

Das macht die Betriebskosten von Wärmepumpen vergleichbar mit denen von Gasheizungen, aber möglicherweise günstiger bei Economy-7-Tarifen. Wenn Sie Solarmodule installiert haben, könnten Ihre Betriebskosten sehr niedrig sein.

Die britische Regierung hat eine Konsultation zu den “Future Homes Standards” für Energiemaßnahmen in neuen Häusern durchgeführt. Eine vorgeschlagene Änderung ist es, die Verwendung von Gasheizungen in neuen Häusern ab 2025 zu verbieten. Während dies noch keine Regierungspolitik ist, werden Heizkessel, wie wir sie heute kennen, in den kommenden Jahrzehnten unvermeidlich auslaufen. Als eine der wichtigsten praktischen Alternativen werden Wärmepumpen häufiger eingesetzt werden, während wir auf die nächste Generation von Heiz- und Isolierungstechnologien umsteigen, um unsere zukünftigen Umweltziele zu erreichen.

El principio de funcionamiento de las bombas de calor consiste en bombear un refrigerante a través de una red de tuberías. El refrigerante fluye a través del área “caliente” (aire exterior o tierra) y absorbe calor, evaporándose en gas. Luego, se bombea a través de un compresor, aumentando aún más la presión y la temperatura del gas. Ahora, estos gases calientes entran en el área “fría”, donde se condensan nuevamente en un líquido, liberando una cantidad significativa de energía térmica al sistema de calefacción.

 

¿Por qué son tan eficientes las bombas de calor?

Los calentadores tradicionales convierten energía eléctrica o química en energía térmica. Las calderas de gas modernas tienen una eficiencia superior al 90%, lo que significa que por cada 1 kilovatio-hora (kWh) de energía quemada, más de 0.9 kWh se utilizan finalmente para calentar tu hogar. Los calentadores eléctricos tienen una eficiencia del 100%, lo que significa que convierten 1 kWh de energía eléctrica en 1 kWh de calor.

Esto puede sonar impresionante, pero los sistemas de bomba de calor bien diseñados pueden lograr eficiencias de alrededor del 350%. La razón es que las bombas de calor no generan calor, simplemente trasladan el calor existente de un lugar a otro. Una bomba de calor que consume 1 kWh de energía eléctrica puede mover 3.5 kWh de calor desde el exterior hacia el interior.

Este rendimiento reduce significativamente los costos operativos de las bombas de calor en comparación con los sistemas tradicionales de calefacción eléctrica. Además, a diferencia de las calderas de gas, puedes alimentar las bombas de calor con energía renovable, lo que las convierte en una tecnología neutral en carbono.

 

¿Cuáles son las desventajas de las bombas de calor?

Lamentablemente, las bombas de calor tienen algunas desventajas en comparación con los sistemas de calefacción tradicionales. Aunque las bombas de calor son muy eficientes, su eficiencia es mayor cuando calientan a temperaturas más bajas, generalmente hasta alrededor de los 40°C, en lugar de los 55°C o más que alcanzan las calderas de gas. Por lo tanto, son más adecuadas para hogares bien aislados con áreas de calefacción más grandes, como los sistemas de calefacción por suelo radiante.

Las GSHP (bombas de calor geotérmicas) pueden operar durante todo el año, mientras que las ASHP (bombas de calor de fuente de aire) son muy sensibles a las temperaturas exteriores. Pueden funcionar en condiciones frías y congeladas, pero necesitan trabajar más, lo que resulta en una menor eficiencia durante la demanda máxima de invierno.

Todas las bombas de calor tienen tiempos de calentamiento más lentos en comparación con los sistemas tradicionales: no puedes esperar encender una bomba de calor y tener agua caliente para una ducha en 30 minutos. Además, debido a que las bombas de calor calientan el agua a temperaturas más bajas, generalmente se requieren depósitos de agua más grandes para almacenar más agua caliente.

Puedes mitigar las principales limitaciones de las bombas de calor instalándolas en sistemas híbridos, utilizando la bomba de calor para calefacción básica y recurriendo a una caldera tradicional para calor adicional rápido cuando sea necesario. Sin embargo, las nuevas viviendas diseñadas para bombas de calor sin calderas optimizarán su rendimiento mediante estándares más estrictos de aislamiento y resistencia al viento.

 

¿Cuáles son los costos de las bombas de calor?

Las instalaciones típicas de ASHP cuestan entre £5,000 y £8,000, considerablemente más altas que el costo de calefacción tradicional con gas, que oscila entre £2,000 y £3,000. Las GSHP son aún más caras, con un costo de alrededor de £10,000 o más. Sin embargo, ambos sistemas son elegibles para el “Green Homes Grant” del gobierno, que puede proporcionar hasta £5,000 para la instalación. También están dentro del alcance del “Renewable Heat Incentive” (RHI), que paga a los propietarios por usar energía renovable para calefacción. Los pagos se realizan trimestralmente y continúan durante siete años después de la instalación.

Estos subsidios pueden ayudar a compensar los altos costos de instalación de las bombas de calor, y con el tiempo, las bombas de calor podrían volverse más económicas que la calefacción tradicional incluso sin estos incentivos. Según cálculos del Energy Saving Trust, el costo de la calefacción con gas natural es de aproximadamente 4.6 peniques por kWh, mientras que la calefacción eléctrica cuesta alrededor de 9 peniques por kWh (usando tarifas Economy 7). El costo de usar una bomba de calor con tarifas eléctricas estándar es de aproximadamente 4.7 peniques por kWh.

Esto hace que los costos operativos de las bombas de calor sean comparables a los de la calefacción con gas, pero potencialmente más baratos con Economy 7. Si tienes paneles solares instalados, tus costos operativos podrían ser muy bajos.

El gobierno del Reino Unido ha consultado sobre los “Future Homes Standards” para las medidas de eficiencia energética en nuevas viviendas. Una enmienda propuesta es prohibir el uso de calderas de gas en nuevas viviendas a partir de 2025. Aunque esto aún no es política oficial, las calderas tal como las conocemos serán inevitablemente eliminadas en las próximas décadas. Como una de las principales alternativas prácticas, las bombas de calor están destinadas a volverse más comunes a medida que actualizamos la próxima generación de tecnologías de calefacción y aislamiento para cumplir con nuestros objetivos medioambientales futuros.