Wärmepumpen
 

Wärmepumpen

Wärmepumpen nutzen die Wärmeenergie, welche uns die Umwelt kostenlos zur Verfügung stellt. Über Wärmetauscher wird die Energie, die im Erdreich, in der Luft und im Grundwasser vorhanden ist, verstärkt und dem Heizsystem zur Verfügung gestellt. Wissenswertes zum Thema Wärmepumpen:
Funktionsweise einer Wärmepumpe
Eine Wärmepumpe ist eine Maschine, die Wärmeenergie von einem niedrigen Temperaturniveau - durch Einsatz elektrischer Energie - auf ein höheres Temperaturniveau anhebt. Die Wärmepumpe entzieht der Luft, dem Grundwasser oder dem Erdreich Wärmeenergie, erhöht diese Energie und führt sie dem Heizsystem zu.

Wird beispielsweise das Erdreich als Wärmequelle genutzt, so steht ganzjährig eine Temperatur von 8-12 Grad Celsius zur Verfügung. Diese Temperatur ist zu gering, um sie direkt an den Heizkreislauf weiterzugeben. Das Temperaturniveau wird also zunächst mittels der Wärmepumpe angehoben.

Wie funktioniert die Anhebung des Temperaturniveaus in der Wärmepumpe? Die Umweltenergie wird zunächst zum Wärmeaustauscher (Verdampfer) der Wärmepumpe geführt. Das Kältemittel, welches die Wärme der Energiequelle (zum Beispiel Luft oder Erdreich) aufnimmt ist in diesem Stadium des Kreislaufs gasförmig. Der Verdichter saugt das gasförmige Arbeitsmedium an und presst das Gas zusammen. Dadurch erhöht sich der Druck, wodurch die Temperatur des Kältemittels ansteigt. Anschliessend sorgt ein zweiter Wärmeaustauscher (Verflüssiger) dafür, dass die nun angehobene Wärmeenergie in den Heizungskreislauf gelangt. Der abschliessende Druckabbau erfolgt durch das Expansionsventil und das Kältemittel wird wieder zum Verdampfer geführt. Der Kreislauf beginnt von vorn.
Unterschiedliche Arten von Wärmepumpen
Wärmepumpen nutzen geschickt das Energiepotenzial, das uns die Umwelt kostenlos zur Verfügung stellt. Über Wärmetauscher wird die Energie, die im Erdreich, in der Luft und im Grundwasser vorhanden ist, in Heizwärme umgewandelt. Die gewonnene Heizenergie kann somit zum Heizen und zur Warmwasserbereitung eingesetzt werden. Ein geniales System! Folgende Energiepotenziale werden genutzt:



Damit diese Energiequellen genutzt werden können, kommen folgende Systeme zum Einsatz:
  • Luft/Wasser-Wärmepumpe (nutzt die Außenluft) Die Luft/Wasser-Wärmepumpen gewinnen die Wärme, die in der Außenluft vorhanden ist, und nutzen diese zum Heizen und zur Warmwassererwärmung. Intelligenter und wirtschaftlicher kann man Umweltenergie nicht einsetzen und das sogar das ganze Jahr. Selbst im Winter, wenn eisige Temperaturen herrschen.
  • Sole/Wasser-Wärmepumpen (nutzt das Erdreich) Die Sole/Wasser-Wärmepumpen sind als Komfort- und Kompaktbaureihe sowie als Modulgeräte erhältlich. Als Energiequelle steht ihnen das Erdreich zur Verfügung. Die aus der Umweltenergie zurückgewonnene Wärme wird zum Heizen und zur Warmwasserbereitung eingesetzt werden.
  • Wasser/Wasser-Wärmepumpen (nutzt das Grundwasser) Die Wasser/Wasser-Wärmepumpen nutzen als Energiequelle das Grundwasser. Die aus der Umweltenergie zurückgewonnene Wärme wird zum Heizen und zur Warmwasserbereitung eingesetzt werden.
  • Warmwasser-Wärmepumpen (nutzt die Raumluft) Ohne hohe Anschaffungskosten kann man heute mit innovativen Warmwasser-Wärmepumpen aus kostenloser Umweltenergie Wärme gewinnen und diese zur Warmwasserbereitung nutzen. Die Systeme gewinnen Wärme aus der Raumluft, wie sie beispielsweise in Kellerräumen vorhanden ist.
Systembeispiel Heizung / Warmwasser
(Bild: Systembeispiel einer Heizung mit Wärmepumpe)   In Ein- und Zweifamilienhäusern mit Wohnflächen von bis zu 270 m² sorgt die Luft/Wasser-Wärmepumpe WPL nicht nur das ganze Jahr über für ein warmes Zuhause, sondern auch für warmes Wasser.

Bis zu einer Außentemperatur von –5 °C deckt sie allein mit der aus der Außenluft gewonnenen Wärme den kompletten Wärmebedarf ab. Sinkt die Außentemperatur unter –5 °C, wird die integrierte elektrische Zusatzheizung automatisch dazugeschaltet. Bei einer optimalen Auslegung der Anlage kann die Wärmepumpe so mehr als 95 Prozent der Jahresheizarbeit erbringen.

Auch die Warmwasserbereitung erfolgt über die Wärmepumpe. Sie gibt die gewonnene Wärme der Außenluft an das Wasser im Speicher ab und heizt es auf. Die speziellen Wärmepumpen-Speicher verfügen über extra große Wärmetauscher und lassen einen effizienten Wärmepumpenbetrieb zu.
Je nach Ihren heimischen Platzverhältnissen können Sie sich zwischen einer Innen- und Außenaufstellung der Wärmepumpe entscheiden. Bei der Außenaufstellung kann sie im Garten aufgestellt werden oder als Innenaufstellung, wie im obigen Systembeispiel gezeigt, ihren Platz im Keller finden. Die Installation ist einfach und besonders auch für den nachträglichen Einbau im Altbau geeignet.

Die Wärme wird über Fußboden- oder Radiatorenheizungen im Haus verteilt. Die komplette Regelung der Anlage erfolgt über den intelligenten Wärmepumpen-Manager WPM.
Wärmequellen
Wärmepumpen nutzen heute die Wärmeenergie aus 3 Wärmequellen:
  • Erdreich (Boden)
  • Luft
  • Grundwasser

Die Erde als Wärmequelle

 Die Erde speichert die Energie der Sonne im Erdreich. Dies macht ca. 98% der Erdwärme aus. 2% an Wärme kommt aus dem Erdinneren. Unser Planet strahlt jeden Tag ein Vielfaches des menschlichen Energiebedarfs ungenutzt in den Weltraum ab. Mit einer Erdsonde oder einem Erdkollektor können Sie von dieser Energie profitieren.

Erdsonden
(Bild: Erdsonde)   Der Vorteil einer Erdsonde liegt darin, dass sie nur wenig Platz benötigt – gerade mal die Fläche einer Untertasse - und somit auch auf einem kleinen Grundstück montiert werden kann. Dafür ist eine senkrechte Bohrung von ca. 100m Tiefe nötig. Die Sonde besteht aus Doppel-U-Rohren aus HDPE-Kunststoff, der komplett recyclebar ist. Verschlossen wird die Erdsonde mit Thermozement, der wetterbeständig ist und die Wärme an die Sonde leitet.

Zu beachten ist allerdings, dass die Investitionskosten höher sind als bei einem Erdkollektor. Außerdem dürfen Erdsonden nicht in Trinkwasserschutzgebieten eingesetzt werden.






Erdkollektoren
(Bild: Erdkollektor) Die Erdkollektoren bestehen aus einem Rohrsystem, ähnlich einer Fußbodenheizung, und werden, im Gegensatz zu den Erdsonden, horizontal und sehr großflächig ca 1,5 Meter unter der Erde verlegt. Diese Art der Wärmepumpe kann also nur genutzt werden, wenn ein großes Grundstück vorliegt – ca. die doppelte Fläche der Wohnfläche wird benötigt, um ein Haus mit Energie zu versorgen. Diese Art der Verlegung löst eine große Erdbewegung aus. Wem das ein zu großer Aufwand ist, kann die Erdkollektoren auch in Gräben verlegen lassen.

Die Erdkollektoren beeinträchtigen jedoch die Gartengestaltung, da tief wurzelnde Pflanzen nicht über den Kollektoren wachsen sollten. Zudem darf der Bereich über den Kollektoren nicht beflastert oder versiegelt werden, da sich das Erdreich durch eindringende Niederschläge regeneriert.

Am effizientesten arbeiten die Erdkollektoren in einem feuchten, festen Boden – zum Beispiel in Lehmböden. Von einer Verlegung in trockenen, sandigen Böden ist eher abzuraten.

Die Luft als Wärmequelle

(Bild: Wärmequelle Luft)   Luft ist Tag und Nacht wie selbstverständlich um uns herum. Wir brauchen sie zum atmen und leben. Doch dass Luft auch eine Wärmequelle ist, wissen nur wenige – dabei können wir sie leicht ohne großen baulichen Aufwand nutzen.

Die Luft wird durch Ventilatoren am Verdampfer der Wärmepumpe vorbeigeleitet. Somit entzieht die Wärmepumpe der Luft die Sonnenenergie.

Der Nachteil ist, dass mit fallender Außentemperatur die Leistung der Wärmepumpe nachlässt. Um dem entgegen zu wirken, unterstützt an kalten Tagen ein Elektroheizstab die Funktion der Wärmepumpe. Dadurch liegen die Heizkosten etwas höher als bei anderen Wärmepumpsystemen.

Dafür ist diese Art der Wärmepumpe sehr ruhig und hat eine lange Lebensdauer.


Grundwasser als Wärmequelle

(Bild: Grundwasser)    Das Grundwassersystem ist eine Energieressource, die oft nicht bedacht wird, da man sie nicht vor Augen hat. Doch in zwei Metern Tiefe hat das Wasser eine konstante Temperatur von 7-12°C und ist somit ein optimaler Energielieferant. Mit diesem System können sie ca. 95% ihres Energiebedarfs im Jahr decken.

Dieses Wärmepumpensystem besteht aus zwei Brunnen, dem Förderbrunnen und dem Sickerbrunnen. Beide dürfen nicht zu nah beieinander stehen, damit sich das Grundwasser regenerieren kann. Durch den relativ geringen Platzverbrauch fallen nicht so viele Erdbewegungen wie zum Beispiel bei einem Erdkollektor an.

Durch den relativ geringen Platzverbrauch wird kein großes Grundstück benötigt und es fallen nicht so viele Erdbewegungen wie zum Beispiel bei einem Erdkollektor an. Es muss lediglich darauf geachtet werden, dass tief genug gebohrt werden kann, um das Grundwasser im Erdinneren zu erreichen.

Da durch diese Wärmepumpe in den natürlichen Wasserkreislauf eingegriffen wird, besteht eine Bewilligungspflicht, die meistens temporär erteilt wird. Ebenso wichtig zu beachten ist, dass die Wasserqualität sehr hoch sein muss, da es sonst zu Verockerungen oder Verkalkungen kommen kann, wodurch die Brunnenanlage neu errichtet werden müsste.
Luft/Wasser-Wärmepumpe
Intelligent, leistungsstark und wirtschaftlich!
(Bild: Luft/Wasser-Wärmepumpe)   Die Luft/Wasser-Wärmepumpen benötigen trotz ihres hohen Leistungsvermögens überraschend wenig Platz. Der neue leistungsstarke Scroll-Verdichter sorgt rund ums Jahr für kostengünstige Wärme, deutlich mehr Effizienz und gewährleistet vorbildliche Leistungszahlen sowie eine hervorragende Heizleistung. Auch dann, wenn’s im Winter so richtig hart zur Sache geht. Kombiniert mit einer Solar-Anlage werden die Energiekosten weiter reduziert. Die Vorteile des Systems auf einen Blick:

  • Wärmequelle Außenluft, Einsatzmöglichkeiten von –20 °C bis +30 °C Außentemperatur
  • Geeignet für monovalenten und bivalenten Einsatz
  • Monoenergetisch, mit Zusatzheizung ohne zweite Energieart, einsetzbar für die Beheizung von Wohnflächen bis ca. 270 m2
  • Innen- und Außenaufstellung möglich
  • Optimale Kombination mit Solar-Anlagen möglich
  • Einsatz für Fußbodenoder Radiatorenheizung; Niedertemperatur- Heizungen sind wegen besserer Leistungszahlen von Vorteil
  • Für volle Heizwasser- Erwärmung bis max. +60°C, selbst bei –20°C Außentemperatur
  • Einfache Aufstellung und Einbau auch im Altbau sinnvoll

Mit der angepassten Regelung und den Solarspeichern kann eine Solar-Anlage optimal kombiniert werden. So wird kostenlose Umweltenergie auf allen Ebenen nutzbar gemacht.

Bis zu einer Außentemperatur von –20 °C nutzt die Luft/Wasser-Wärmepumpe die Außenluft, um mit einer Vorlauftemperatur von bis zu 60 °C für wohlige Wärme und warmes Wasser zu sorgen. Weil diese Wärmepumpe nicht nur innen, sondern auch außen problemlos aufstellen kann, ist sie besonders für die Sanierung von Altbauten geeignet. Den „alten“ Heizungskeller kann man ganz sicher für Besseres nutzen.Wie wär’s zum Beispiel mit einem neuen Hobbyraum?
Sole/Wasser-Wärmepumpen
Kostenlose Umweltwärme aus dem Erdreich - sparsam, zuverlässig und effizient!

(Bild: Sole/Wasser-Wärmepumpe)   So funktioniert´s: Die im Erdreich erwärmte Sole (Frostschutzmittel- Wassergemisch) gibt im Verdampfer Wärmeenergie an das Kältemittel ab. Hierbei verdampft das Kältemittel, der Kompressor erhöht den Druck und somit die Temperatur, so dass an dem zweiten Wärmeaustauscher Wärme an das Heizungswasser abgegeben werden kann. Hierbei verflüssigt das Kältemittel wieder und baut den Druck am Expansionsventil ab. So gelangen 75% der Heizenergie aus dem Erdreich in die Wohnung.

Sie haben die Wahl: Ob Erdwärmesonde oder Erdreichkollektor – die Entzugsleistung hängt von der Größe der Anlage und der Bodenbeschaffenheit ab. Bei kleineren Grundstücken bietet sich die Erdwärmesonde an, die bis zu 100m tief in die Erde eingebracht wird. Der Erdreichkollektor braucht einfach mehr Platz. In 1,2 bis 1,5m Tiefe wird die Kollektorfläche verlegt. Für ein Einfamilienhaus mit einem Wärmebedarf von rund 8 kW wird eine Kollektorfläche von ca. 250m² empfohlen.

Die Vorteile des Systems auf einen Blick:
  • Verschiedene Leistungsgrößen für Ein- und Zweifamilienhäuser
  • Wärmequelle Erdreich: Einsatzmöglichkeit von – 5 °C bis + 20 °C Soletemperatur
  • Geeignet für Erdkollektoren und Erdsonden
  • Hohe Jahres-Arbeitszahlen
  • Beste Effizienz
Wasser/Wasser-Wärmepumpen
Konstante Grundwassertemperatur bedeutet hohen Energiegewinn!

(Bild: Sole/Wasser-Wärmepumpe)    So funktioniert´s: Für die Wasser/Wasser- Wärmepumpe sind zwei Brunnenbohrungen erforderlich (Saug- und Schluckbrunnen). Dem Saugbrunnen wird warmes Grundwasser entnommen, in der Wärmepumpe wird das Wasser um bis zu 5 °C abgekühlt und im Schluckbrunnen wieder dem Grundwasser zugeführt. Die bis zu 80% aus dem Grundwasser entzogene Wärme deckt auf diesem Weg ganzjährig bis zu 100 % Ihres Wärmebedarfs.

Die Wärmeenergie des Grundwasser optimal nutzen: Mit verschiedenen Leistungsgrößen werden Heizungs-Wärmepumpen jedem Bedarf eines Ein- oder Zweifamilienhauses gerecht. Voraussetzung für den Wasser/Wasser-Betrieb sind zwei Brunnen (Saug- und Schluckbrunnen) und Grundwasser in ausreichender Menge und Qualität. Diese Wärmeenergie wird über den Wärmeaustauscher dem Heizwasser zugeführt und optimal ausgenutzt. Abhängig vom Wärmebedarf kann das Heizwasser auf bis zu 60 °C erwärmt werden. Der Temperatur-Einsatzbereich des Grundwassers beim Eintritt beträgt zwischen +7 °C und +20 °C. Hier ist die Temperatur des Grundwassers selbst im härtesten Winter relativ konstant.

Mit einer eingebauten Wärmepumpen- Regelung kann zudem eine Solar-Anlage zur Warmwasserbereitung eingebunden werden. Das System ist so gefertigt, dass der Einsatz von fast jedem Grundwasser möglich ist. Zudem ist die Kombination mit einer Solar-Anlage möglich, die zusätzlich Energiekosten reduziert.

Die Vorteile des Systems auf einen Blick:
  • Vier Leistungsgrößen fürs Ein- und Zweifamilienhaus
  • Wärmequelle Grundwasser: Einsatzmöglichkeit von + 7 °C bis + 20 °C Wassertemperatur
  • Für automatische Heizwasser-Erwärmung bis + 60 °C über den gesamten Leistungsbereich
  • Sehr leiser Betrieb
  • Hohe Jahres-Arbeitszahl
  • Mit eingebautem Solar- und Heizungsregler

Übers Jahr gesehen erzielen Sie mit Wasser/Wasser-Wärmepumpen den größten Energiegewinn. Das liegt hauptsächlich daran, dass die Grundwasser-Temperaturen ganzjährig konstant und auf einem für die Wärmepumpe hohem Niveau zwischen 8 °C und 12 °C liegen. Bei der Nutzung dieser Energiequelle erzeugt die Wärmepumpe aus einem Teil Antriebsenergie Strom über fünf Teile Heizwärme!
Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpen
Eine Wärmepumpe soll nicht nur die Umwelt schonen, sondern sich natürlich auch finanziell lohnen!

Den höheren Investitionskosten dieses Systems, stehen im Vergleich zu herkömmlichen Heizungen eine Reihe von Vorteilen gegenüber:
  • geringere Betriebskosten (kein Kauf von Brennstoffen, nur 1/4 der Endenergie wird als elektrischer Strom bezogen)
  • Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen und damit von Preissteigerungen
  • keine Investitionen für Gasanschluss bzw. Ölbevorratung, Schornstein, Feuerschutz usw.
  • nahezu wartungsfreies System
  • keine Überwachung durch Schornsteinfeger
  • hohe Betriebssicherheit durch geschlossenen Kreislauf
  • umfangreiche Fördermaßnahmen durch Bund und Länder
  • Sondertarife der EVU für Wärmepumpenanlagen


Durch die genannten Argumente für die Wärmepumpe ist je nach örtlichen Gegebenheiten eine schnelle Amortisation der Anlage beispielsweise gegenüber einer Gasheizung möglich. Eine Wärmepumpenheizung ist also nicht nur eine ökologische, sondern auch eine wirtschaftliche Entscheidung.