Wärmepumpe

Die Wärmepumpe als Heizeinrichtung

Wärmepumpensysteme tragen bei richtiger Auslegung zur Entlastung der Umwelt bei

waermepumpe_skizzeBei rel­a­tiv geringem Ein­satz an Primären­ergie wird eine höhere Aus­beute an Nutzen­ergie erzielt, d.h. die Wärme­ab­gabe ist größer als der Heizen­ergieein­satz. Wärmepumpen tra­gen somit zu ein­er Scho­nung der Ressourcen und zur Ent­las­tung der Umwelt bei.

Wärmepumpen­sys­teme erfreuen sich im pri­vat­en Bere­ich zur Zeit zunehmender Beliebtheit. Im let­zten Jahr wur­den erhe­bliche Fortschritte hin­sichtlich der tech­nis­chen Effizienz und der Zuver­läs­sigkeit dieser Sys­teme gemacht. Durch die Ver­schär­fung der Wärmeschutzan­forderun­gen, die einen gerin­gen und gle­ich­mäßi­gen Wärmebe­darf eines Gebäudes zur Folge haben, wur­den auch ener­getisch gün­stige Rah­menbe­din­gun­gen für den Ein­satz von Wärmepumpen­sys­te­men geschaf­fen. Darüber hin­aus gibt es vielerorts von den Elek­triz­itätsver­sorgung­sun­ternehmen z.Zt. erhe­bliche För­der­mit­tel.

Dies alles führt dazu, dass die Wärmepumpe bei der Auswahl des Heizen­ergiev­er­sorgungssys­tems unter gün­sti­gen Rah­menbe­din­gun­gen als Alter­na­tive zu den kon­ven­tionellen Sys­te­men mit in Betra­ch­tung ein­be­zo­gen wer­den kann.

Für Sie als zukün­ftiger Haus­be­sitzer ist wichtig zu wis­sen, dass die Wärmepumpe als mod­erne und inno­v­a­tive Heizung ein­er gewis­senhaften Pla­nung bedarf. Die ökonomis­che und ökol­o­gis­che Effizienz der Wärmepumpen­heizung wird vor allem durch die Art der Wärme­quelle und die Art der Wärmev­erteilung im Gebäude bes­timmt. Bei­de haben einen entschei­den­den Ein­fluss auf den Wirkungs­grad der Wärmepumpen­heizung im Ver­gle­ich zu den kon­ven­tionellen Wärmeerzeugern.

Das physikalis­che Prinzip der Wärmepumpe beruht darauf, dass ein Arbeitsmedi­um mit Hil­fe eines ther­mo­dy­namis­chen Kreis­prozess­es Wärme aus der Umge­bung aufn­immt und an das zu erwär­mende Wass­er abgibt. Das geschieht in einem geschlosse­nen Kreis­lauf, in dem das einge­set­zte Käl­temit­tel durch Änderung von Aggre­gatzu­s­tand, Druck und Tem­per­atur Wärme aufnehmen, trans­portieren und wieder abgeben kann.

Dabei spielt ins­beson­dere das physikalis­che Gesetz der Wärmeauf­nahme beim Ver­dampfen bzw. der Wärme­ab­gabe beim Kon­den­sieren des Käl­temit­tels eine entschei­dende Rolle.

Es gibt drei Arten von Wärmepumpen:

    • Sole-Wasser-Wärmepumpe
      Der Sole-Wasser-Wärmepumpe dient das Erdre­ich als Wärme­quelle. Bei dem Erdre­ich als Wärme­quelle wer­den zwei Bere­iche unter­gliedert. In ein­er Tiefe bis zu 2 m wird die im Erdre­ich gespe­icherte Wärme vor allem durch die Sonnene­in­strahlung bere­it­gestellt. In tief­er­en Schicht­en kommt die Geot­her­mis­che Wärme zum Tra­gen. Die zur Ver­fü­gung gestellte Wärme ist von der Beschaf­fen­heit des Unter­grun­des abhängig, denn aus einem feucht­en, lehmi­gen Unter­grund kann mehr Wärme abge­zo­gen wer­den als aus einem trock­e­nen, sandi­gen Unter­grund. Die im Erdre­ich gespe­icherte Wärme ist langfristig und auf einem gle­ich­mäßi­gen Tem­per­atur­niveau ver­füg­bar. Das Erdre­ich ist eine sehr gute Wärme­quelle. Der Wärmeentzug kann entwed­er mit Hor­i­zon­tal­en Kollek­toren oder aber mit Ver­tikalen Kollek­toren (Erd­wärmeson­den oder Erd­spieße) erfol­gen.
    • Luft-Wasser-Wärmepumpe
      Der Luft-Wasser-Wärmepumpe dient die Außen­luft als Wärme­quelle. Bei niedri­gen Außen­tem­per­a­turen ist aber ein mono­va­len­ter Betrieb nicht mehr möglich. Bei diesem Sys­tem nimmt die Wärme­quel­len­tem­per­atur mit steigen­dem Heizwärmebe­darf im Win­ter ab. Aus diesem Grund gibt die Luft-Wasser-Wärmepumpe bei gerin­gen Außen­tem­per­a­turen trotz hohem Ein­satz von elek­trisch­er Energie nur eine geringe Wärmeleis­tung ab. Die Jahre­sar­beit­szahlen liegen daher häu­fig unter 3. Zu beacht­en ist auch, dass bei verdichteter Bebau­ung Geräuschbe­las­tun­gen für die angren­zen­den Gebäude auftreten kön­nen.
    • Wasser-Wasser-Wärmepumpe
      Bei der Wasser-Wärmepumpe dient das Grund­wass­er als Wärme­quelle. Grund­wass­er stellt auf­grund sein­er annäh­ernd kon­stan­ten Tem­per­atur eine gute Wärme­quelle dar. In der Prax­is hat sich aber gezeigt, dass die in die Bohrun­gen einge­bracht­en Son­den sich mit der Zeit zuset­zen bzw. durch Anlagerun­gen die Wärmeentzugsleis­tung reduziert wird. Außer­dem ist in jedem Fall eine wasser­rechtliche Genehmi­gung erforder­lich.

Wärmepumpen arbeit­en mit fol­gen­den Betrieb­sweisen:

    • Mono­va­len­ter Betrieb
      Im mono­va­len­ten Betrieb deckt die Wärmepumpe den gesamten Wärmebe­darf, ver­gle­ich­bar ein­er kon­ven­tionellen Heizung. Die Ausle­gung erfol­gt nach der niedrig­sten Außen­tem­per­atur. Dieses Ausle­gung­sprinzip ist bei Wärmepumpen mit gewis­sen Nachteilen ver­bun­den, denn die Kosten zur Erschließung der Wärme­quelle und der Anlage steigen mit der Anla­gen­größe. Außer­dem beste­ht die Möglichkeit, dass die Wärmepumpe beim mono­va­len­ten Betrieb häu­fig im Teil­last­be­trieb arbeit­et. Diese Betrieb­sweise kann sich neg­a­tiv auf die Lebens­dauer der Wärmepumpe auswirken. Mit­tler­weile gibt es Wärmepumpen, die sich durch einen drehzahlgeregel­ten Verdichter automa­tisch an die erforder­liche Hei­zleis­tung anpassen. Dadurch wird die Beein­träch­ti­gung der Lebens­dauer der Anlage reduziert.
    • Biva­len­ter Betrieb
      Im biva­len­ten Betrieb wird die Wärmepumpe in Verbindung mit ein­er Zusatzheizung betrieben. Dazu wird die Wärmepumpe z.B. für etwa 60% der max­i­malen Hei­zlast aus­gelegt und kann etwa 85% des Jahresheizwärmebe­darfs abdeck­en. An sehr kalten Tagen wird der Rest­wärmebe­darf durch eine Zusatzheizung abgedeckt. Im ein­fach­sten Fall kann diese Heizung als Elek­trowider­stand­sheizung aus­ge­führt wer­den. Mit dieser Zusatzheizung kann bei Bedarf auch die Warmwassertem­per­atur ange­hoben wer­den. Für die Energiev­er­sorgung des Gebäudes ist lediglich ein Stro­man­schluss erforder­lich, weit­ere Energi­eträger wie Öl oder Gas wer­den nicht benötigt. Aus diesen Grün­den wird daher in der Regel der biva­lente Betrieb gewählt.