Klimafreundliche Wärmepumpen
Die Wärmepumpe ist DIE zentrale Technologie zur Durchführung der Wärmewende und zum Erreichen der Klimaschutzziele.
Wärmepumpen kamen in Deutschland bereits in den 1970er Jahren, damals allerdings noch problembehaftet, auf den Markt.
Im vergangenen Jahrzehnt hat die Heizungsindustrie große Fortschritte bei der Weiterentwicklung der Wärmepumpentechnik erzielen können. Im Altbau ist heute eine Jahresarbeitzahl (Verhältnis der thermisch abgegebenen Energie ans Heizungssystem zur aufgewendeten Antriebsenergie) von 3 durchaus realistisch. Aus 1kWh Strom erzeugt die Wärmepumpe also 3kWh thermische Energie. Im Neubau liegt das Verhältnis in der Regel noch höher.
Funktionsablauf der Wärmepumpe:
Weit verbreitet ist der Ausspruch: „Eine Wärmepumpe funktioniert wie ein Kühlschrank, nur umgekehrt.“ Dabei stellt sich die Frage, ob denn jeder weiß, wie der Kühlschrank wirklich funktioniert. Hier finden Sie ein Funktionsschema.
Das Medium (Außenluft, Sole der Erdbohrung oder Grundwasser) wird zunächst vom Kältekreislauf aufgenommen. Die Kälteflüssigkeit kondensiert bereits bei sehr niedrigen Temperaturen. Über den Verdichter wird das Gemisch komprimiert. An dieser Stelle wird Strom als Antriebsenergie benötigt.
Der Verdichter erhöht den Druck des Gasgemisches und damit die Temperatur. Ein höherer Druck geht einher mit einer hohen Temperatur. Dieses Prinzip stellt man auch fest, wenn man eine Luftpumpe mit der Hand vorne zuhält und dann pumpt. An der Hand spürt man dann eine aufkommende Wärme.
Prinzip Luftpumpe
Der Verdichter erhöht den Druck des Gasgemisches und damit die Temperatur. Ein höherer Druck geht einher mit einer hohen Temperatur. Dieses Prinzip stellt man auch fest, wenn man eine Luftpumpe mit der Hand vorne zuhält und dann pumpt. An der Hand spürt man dann eine aufkommende Wärme.
Das heißt das nicht, dass man eine Wärmepumpe nicht mit Heizkörpern betreiben kann. Um eine Wärmepumpe richtig auslegen und einen fachgerechten hydraulischen Abgleich durchführen zu können, lassen wir vorher von einem Energieberater eine raumweise Heizlast nach DIN EN 12831 berechnen. Gerade beim Einsatz von Heizkörpern lässt sich so überprüfen, wie weit man die Vorlauftemperatur absenken kann. Angestrebt werden sollte eine maximale Vorlauftemperatur von 55 Grad.
Arten der Wärmepumpe
Die Arten der Wärmepumpen unterscheiden sich hinsichtlich des Mediums, das die Umweltenergie auf das System überträgt. Hierbei unterscheiden wir zwischen Luft-Wasser, einer Sole-Wasser- und einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe.
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Die Luft-Wasser-Wärmepumpe nutzt die Außenluft, um die Wärmeenergie der Luft auf das System zu übertragen. Der Vorteil bei diesem System liegt darin, dass die Investitionskosten niedriger sind als bei den anderen beiden Varianten, wo eine Erdbohrung benötigt wird. Dafür ist die Effizienz geringer. Wenn das Haus die meiste Wärme benötigt, ist die Außenlufttemperatur am kältesten und damit die Temperaturdifferenz höher als bei der Sole- und Wasser-Wasser-Wärmepumpe. Der Verdichter braucht daher mehr Antriebsenergie und die Jahresarbeitzahl verringert sich.
Sole-Wasser-Wärmepumpe
Bei einer Sole-Wasser-Wärmepumpe werden, je nach benötigter Wärmeleistung, eine oder mehrere Bohrungen ins Erdreich eingebracht. In diese Bohrlöcher werden Kunststoffrohre eingeführt, die dann mit einer Sole-Flüssigkeit gefüllt werden. Diese nimmt die Umgebungswärme des Erdreichs auf und transportiert diese zum Wärmetauscher des Kältekreises. Durch den Wärmeentzug sinkt mit der Zeit die Temperatur des umliegenden Erdreichs. Die Jahresarbeitszahl liegt im Vergleich zur Luft-Wasser-Wärmepumpe nichtsdestotrotz um ca. 25% - 30% höher.
Grundwasser-Wasser-Wärmepumpe
Die Grundwasser-Wasser-Wärmepumpe ist die effizienteste Form der Wärmepumpe. Da die Grundwassertemperatur über das Jahr immer bei ca. 8-12 Grad Celsius liegt, hat man immer eine konstante Medientemperatur, auch und gerade im Winter, wenn die meiste Wärme im Haus benötigt wird. Hierfür wird ein Saug- und ein Schluckbrunnen gebohrt. Das Verfahren ist relativ aufwändig in der Planung und die Grundwasserqualität muss ebenfalls passen.