Herbig & Sohn GmbH

Die Wärmepumpe – im Prinzip ganz einfach

Die Wärmepumpe ist - durch die Nutzung von Umwelt- oder Abwärme- eine der effizientesten Technologien zur Erzeugung von Heizenergie. Sie nutzt die in Luft, Wasser und Erde gespeicherte Wärme für Heizzwecke. Ca. 80 % der benötigten Energie werden gratis aus der Umwelt entnommen. Wer Unabhängigkeit von ständig steigenden Energiepreisen schätzt und auf geringere Betriebskosten achten muss, für den ist diese Technik genau richtig. 

Das Funktionsprinzip der Wärmepumpe ist vergleichbar mit dem des Kühlschranks, der den Lebensmitteln im Inneren Wärme entzieht und sie dann auf seiner Rückseite wieder an den Raum abgibt. Die Wärmepumpe entzieht ihrer Umgebung  (der Luft, dem Wasser oder dem Erdreich) Wärme. Diese wird über elektrische oder verbrennungsmotorisch angetriebene Kompressoren von einem niedrigen Temperaturniveau auf Vorlauftemperaturen bis zu 65 °C gebracht und damit für Heizzwecke und Warmwasserbereitung nutzbar gemacht. In den letzten 25 Jahren ist eine zuverlässige, serienreife Technik entstanden, die allen nur denkbaren Komfort gewährt. Mit Wärmepumpen lassen sich die unterschiedlichsten Anforderungen im Bereich Heiztechnik bequem und ökonomisch lösen. Bereits 1852 entdeckte der Physiker William Thompson das Prinzip der Wärmepumpe. 1932 wurde die erste einsetzbare Wärmepumpe installiert.

Eine Wärmepumpenanlage kann selbst noch bei Außentemperaturen von -20 °C betrieben werden. Auf das Jahr hochgerechnet lassen sich mit einer Wärmepumpe bis zur Hälfte der für eine alte Standardheizungsanlage benötigten Heizkosten einsparen. Besonders effizient arbeiten Wärmepumpen bei niedrigen Heizwassertemperaturen, z.B. Fußboden- oder Wandheizungen. Der COP-Wert ist bei diesen Heizsystemen am höchsten. Mit steigenden Vorlauftemperaturen fällt der COP-Wert. Der COP-Wert (Coefficient Of Performance) definiert das Verhältnis von abgegebener Wärmeleistung (kW) zu aufgenommener (elektrischer) Antriebsleistung (inklusive benötigter Hilfsenergie) unter Prüfbedingungen (d.h. bei bestimmten Temperaturverhältnissen und zu festgelegten Zeitpunkten).

Das Funktionsprinzip der Wärmepumpe

Eine Wärmepumpenheizung besteht aus der Wärmequellenanlage, der Wärmepumpe selbst und einem Wärmeverteil- und Speichersystem. In dem geschlossenen Kreislauf der Wärmepumpe übernimmt das Arbeitsmedium Kältemittel die Aufgabe, die Wärme zu übertragen und zu transportieren.  

1. Der eigentliche Umweltwärmegewinn findet im Verdampfer der Wärmepumpe statt. Hier macht man sich die Eigenschaft des flüssigen Kältemittels zunutze, dass dieses schon bei Minustemperaturen verdampft und die dabei aufgenommene Energie speichert.
2. Das Volumen des gasförmig gewordenen Kältemittels wird vom Verdichter angesaugt und verringert. Hierbei steigt der Druck und somit auch die Temperatur des Kältemittels stark an.
3. Das heiße Kältemittel strömt weiter zum Verflüssiger, einem Wärmetauscher, in dem die gewonnene Umweltwärme auf das Heizsystem übertragen wird.
4. Das durch Abkühlung wieder flüssig gewordene Kältemittel kann nach Druck- und Temperaturabsenkung durch das Expansionsventil erneut Wärme aus der Umwelt aufnehmen und der Kreislauf beginnt von neuem.

Ein System für alle Wärmequellen

Mit Wärmepumpen stehen Ihnen drei kostenlose und zukunftssichere Wärmequellen zur Wahl: die Außenluft, das Erdreich oder das Grundwasser.

Luft/Wasser-Wärmepumpen

Für diese Art der Wärmegewinnung ist keine Erschließung von Wärmequellen erforderlich – Energielieferant ist die Außenluft, die durch die Wärmepumpe angezogen wird. Dies ist sogar noch bei Außentemperaturen von -20 °C möglich. Da die Temperatur der Energiequelle Luft nicht konstant ist, erzeugt die Luft/ Wasser-Wärmepumpe bei gleichem Stromverbrauch mehr oder weniger Wärme, je kälter die Außenluft, desto größer ist die Stromaufnahme. Dafür ist die Installation der Anlage einfacher, kostenintensive Erd- bzw. Bohrungsarbeiten entfallen. Deshalb eignet sich diese Art der Wärmepumpe besonders für die Sanierung von Bestandsbauten. Neuerdings sind auch Split-Varianten, Wärmepumpen geteilt in Außen- und Innenteil, sowie sich an den Wärmebedarf selbständig anpassende Wärmepumpen verfügbar. (COP-Wert: 1,8 – 4,4)

Sole/Wasser-Wärmepumpe

Sole/Wasser-Wärmepumpen sind Wärmepumpen, die die Wärmequelle Erde mittels eines Solekreislaufes nutzen. Das Erdreich ist ein guter Wärmespeicher, da die Temperaturen im Boden das ganze Jahr über relativ konstant ist. Durch Sondenbohrungen wird die Wärme an die Oberfläche gefördert. Die Gesamtsondenlängen sind abhängig von Fläche und Baustandard. Für ein Einfamilienhaus sind Bohrlochtiefen bis 100 m meist ausreichend. Die Bohrung verteuert jedoch den Einsatz der Wärmepumpe. (COP-Wert: 3,5-5,1)

Wasser/Wasser-Wärmepumpen

Mit Wasser/Wasser bezeichnet man Wärmepumpen, bei denen die Wärmequelle Wasser direkt genutzt wird, z.B. Grundwasser oder ein nicht zufrierender Bachlauf oder See. Diese Arten von Wärmepumpe sind immer genehmigungspflichtig. Grundwasser hat selbst an Frosttagen eine Temperatur von durchschnittlich 7 bis 10 °C und ist damit eine der sichersten Energiequellen für die Wärmegewinnung. Das Wasser wird in der Wasser/Wasser-Wärmepumpe abgekühlt, dabei verdampft das Kühlmittel und erzeugt Wärme. Nach dem Kreisprozess wird das aus der Erde entnommene Wasser wieder zurückgeführt. Dafür steht aber dann die Energie unbegrenzt zur Verfügung. Das entnommene Wasser muss der Anlage über einen Schluckbrunnen wieder zugeführt werden. (COP-Wert: 4,2-6,5)

Hochtemperatur-Wärmepumpen

Hochtemperatur-Wärmepumpen werden überall dort eingebaut, wo die maximale Heizmitteltemperatur einer konventionellen Wärmepumpe von 55 °C bzw. 60 °C nicht ausreicht, um beispielsweise eine Heizkörperheizung in Altbauten mit maximal 75 °C zu betreiben oder den Brauchwasserspeicher zur Legionellenprophylaxe auf Temperaturen über 70 °C aufzuheizen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden in diese Anlagen zwei Verdichter hintereinander im Wärmepumpenkreislauf geschaltet. Bei diesem Wärmepumpen-Typ passt sich die Leistung automatisch dem Bedarf des Gebäudes an, so dass auf einen zusätzlichen Pufferspeicher, je nach Anlagenkonstellation, verzichtet werden kann. (COP-Wert: 1,6-5,3)

Alles über Wärmepumpen

Bauliche Voraussetzungen

Wasser/Wasser- und Sole/Wasser-Wärmepumpen

• Wenn das Grundstück groß genug ist, kann ein Erdkollektor eingesetzt werden. Dabei werden Rohre unter der Frostgrenze ca. 1,2 m unter der Oberfläche horizontal im Erdreich verlegt. Die Kollektorfläche muss etwa doppelt so groß sein wie die zu beheizende Wohnfläche.
• Die Erdwärmesonde ist die häufigste Art der Nutzung von Erdwärme, da sie unabhängig von der Grundstücksgröße einsetzbar ist. Für die dazu erforderliche Tiefenbohrung ist eine Zusatzinvestition erforderlich.

Luft/Wasser-Wärmepumpe

• Der Platzbedarf ist gering – ein Brennstofflager muss nicht vorhanden sein.
• Die Anlage kann im und außerhalb des Hauses aufgestellt werden. Hierbei ist auf eventuelle Schallschutzanforderungen zu achten.

Eignung

• Die Wärmepumpentechnik eignet sich besonders für den Neubau, ist aber auch bei der Modernisierung von Altbauten realisierbar. Optimal geeignet ist die Wärmepumpe für das Niedrigenergiehaus, da sie mit einer für dichte Häuser benötigten Be- und Entlüftung kombiniert werden kann.
• Um den größtmöglichen Wirkungsgrad zu erreichen, sollte die Wärmepumpe mit einer Fußbodenheizung gekoppelt sein. In Gebäuden, wo das nicht möglich ist, stellen eine Wandflächenheizung oder zusätzliche bzw. größere Heizkörper eine Alternative dar. In Bestandsgebäuden sollte die Heizungsvorlauftemperatur bei max. 55 °C liegen.
• Die Wärmepumpentechnik lässt sich auch mit einer solarthermischen Anlage kombinieren.

Vorteile

• Die Geräte sind schalloptimiert, extrem platzsparend und lassen sich problemlos in jedem Hauswirtschaftsraum, Keller- oder Abstellraum unterbringen.
• Die Anlagenteile sind praktisch wartungsfrei.
• Es fallen nur die monatlichen Stromkosten für die Pumpe an. Die meisten Energieversorger bieten außerdem spezielle Stromtarife an.
• Es wird kein Kamin benötigt.
• Kosten für Öltankraum oder Gasanschluss entfallen.

Förderung

• Detaillierte Angaben zu den Förderungsmöglichkeiten finden Sie auf den Internetseiten des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) bzw. unter folgenden Link

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