Warum eine Wärmepumpe?
Der hohe Anteil fossiler Energieträger an unserer Energieversorgung hat schwerwiegende Folgen für unsere Umwelt. Bei der Verbrennung werden Schadstoffe, wie Schwefeldioxid und Stickoxide, in großen Mengen freigesetzt.
Die Raumheizung mit fossilen Energieträgern trägt erheblich zum Schadstoffausstoß bei, da aufwändige Abgasreinigungsmaßnahmen - wie in modernen Kraftwerken - nicht durchgeführt werden können. Aufgrund der begrenzten Vorräte an Öl und Gas ist der hohe Anteil der fossilen Energieträger an unserer Energieversorgung problematisch.
Die Art der Stromproduktion wird sich in Zukunft in Richtung zu mehr regenerativen bzw. neuentwickelten Erzeugungsmethoden verändern. Nehmen Sie automatisch an dieser Entwicklung teil, denn Strom ist die zukunftsorientierte Antriebsenergie einer Wärmepumpe.
Wie erhöht die Wärmepumpe Wärme mit niedriger Temperatur auf eine höhere?
Die Wärmepumpe ist ein „Transportgerät“, das die kostenlos zur Verfügung stehende Umweltwärme auf ein höheres Temperaturniveau bringt.
Wie wandelt die Wärmepumpe Wärme niedriger Temperatur in Wärme hoher Temperatur um?
Sie entzieht der Umgebung – Erdreich, Wasser (z.B. Grundwasser) und Luft (z.B. Außenluft) – gespeicherte Sonnenwärme und gibt diese zusätzlich zur Antriebsenergie in Form von Wärme an den Heiz- und Warmwasserkreislauf ab.
Wärme kann nicht von selbst von einem kälteren auf einen wärmeren Körper übergehen. Sie fließt immer von einem Körper hoher Temperatur zu einem Körper mit niedrigerer Temperatur (Zweiter Hauptsatz der Wärmelehre). Daher muss die Wärmepumpe die aufgenommene Wärmeenergie aus der Umgebung unter Einsatz von Antriebsenergie auf ein zum Heizen und Warmwasserbereiten notwendiges Temperaturniveau bringen.
Eigentlich arbeitet die Wärmepumpe wie ein Kühlschrank. D. h. mit gleicher Technik, aber mit umgekehrtem Nutzen. Sie entzieht einer kalten Umgebung Wärme, die zum Heizen und Warmwasserbereiten genutzt werden kann.
Was ist die beste Wärmequelle?
Grundwasser
Grundwasser hat eine verhältnismäßige konstante und auch im Winter eine relativ hohe Temperatur. Wärmepumpen erreichen dadurch hohe Leistungszahlen.
Grundwasseranlagen sind aber genehmigungspflichtig. Die Erschließung des Grundwassers mit Förder- und Schluckbrunnen ist finanziell aufwändig. Zusätzlich muss durch eine Probebohrung zuerst festgestellt werden, ob die geforderten Grenzwerte für die Wasserqualität eingehalten werden.
Erdreich / Sole
Die dem Erdreich entziehbare Energie hängt von der Beschaffenheit des Bodens ab und bestimmt dadurch die Größe und Art der Wärmequellenanlage.
Zur Erschließung der Wärmequelle müssen Soleleitungen horizontal (Erdwärmekollektoren) oder vertikal (Erdwärmesonden) ins Erdreich eingebracht werden. Für eine Erdwärmekollektoranlage steht oft die notwendige Gartenfläche nicht zur Verfügung. Bei Erdwärmesonden ist die Zustimmung der Wasserbehörde erforderlich. Der Erschließungsaufwand für die notwendige Tiefenbohrung ist vergleichbar mit einer Brunnenanlage.
Luft
Luft als Wärmequelle steht überall zur Verfügung und kann ohne Genehmigung immer genutzt werden. Die zu erwartenden Jahresarbeitszahlen sind geringer als bei Wasser- und bei Erdreichanlagen, dafür ist der Aufwand für die Erschließung der Wärmequelle niedriger.
Bei der Warmwasserbereitung im Sommer ist Luft als Wärmequelle unschlagbar. Rechnet man die Warmwasserbereitung im Sommer mit ein, ist die Jahresarbeitszahl von Luft-Wärmepumpen mit Sole-Wärmepumpen fast vergleichbar.
Wer Wärmepumpen nutzt, handelt wirtschaftlich.
Können Sie sich –5°C kalte Außenluft als Energieträger für ihre Heizung vorstellen?
Sicherlich nicht, und doch gibt es eine Heizung, die sogar aus der kalten Außenluft noch Wärme zur Beheizung gewinnen kann. Die Wärmepumpe entzieht der Umwelt Wärme und pumpt sie quasi auf ein zur Beheizung von Gebäuden nutzbares Temperaturniveau. Daher auch die Bezeichnung „Wärmepumpe“.
Als Wärmequellen eignen sich daher u.a. Grundwasser, Erdreich oder Außenluft. Die Bezeichnung für die Wärmepumpe ergibt sich dann aus der Wärmequelle und der Art der Wärmeverteilung. Eine Luft/Wasser-Wärmepumpe nutzt also Luft als Wärmequelle und die Verteilung erfolgt über eine Warmwasserzentralheizung.
Luft/Wasser-Wärmepumpe
Bei der Luft/Wasser-Wärmepumpe wird die Energie der Außenluft entnommen, auf ein entsprechendes Temperaturniveau gepumpt und an die Warmwasser-Heizung abgegeben. Die abgekühlte Luft wird wieder nach draußen geleitet. Luft/Wasser-Wärmepumpen gibt es zur Außenaufstellung, zur Innenaufstellung und in Splitbauweise, bei der nur der Verdampfer außen steht und der Kompressor im Gebäude aufgestellt wird.
Sole/Wasser-Wärmepumpe
Ab eine Tiefe von 1,5m liegen die Erdtemperaturen ganzjährig immer über 0°C, deshalb ist das Erdreich als Wärmequelle für Wärmepumpen sehr geeignet. Für die Entnahme der Wärme aus dem Erdreich gibt es zwei Systeme: sogenannte Flächenkollektoren oder Erdsonden.Flächenkollektoren sind Rohrschlangen aus Kunststoff und werden in ca. 1,5m Tiefe ausgelegt. Sie werden mit einer Flüssigkeit, der sogenannten Sole, durchströmt, die die im Erdreich aufgenommene Wärme an die Wärmepumpe abgibt. Die Wärmequelle Erdreich kann auch mittels vertikaler Erdsonden erschlossen werden (siehe Grafik). Je nach Bodenbeschaffenheit reichen die Bohrungen bis zu 100m Tiefe. Auch sie werden von einer Sole durchströmt, die die im Erdreich aufgenommene Wärme an die Wärmepumpe abgibt.
Wasser/Wasser- Wärmepumpe
Hierbei wird Grundwasser aus einem Förderbrunnen der Wärmepumpe zugeführt, Wärme entnommen und das abgekühlte Wasser wieder abgeführt. Da die Temperatur des Grundwassers ganzjährig im Bereich von 8-10°C liegt, sind hier beste Voraussetzungen für eine Wärmepumpe gegeben.
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