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Eine Wärmepumpe – Was ist das eigentlich?

Eine Wärmepumpe ist eine Heizung, welche die in der Umwelt gespeicherte thermische Energie nutzt, um Gebäude zu erwärmen. Anders als bei Holz-, Öl- oder Gasheizungen, funktioniert das jedoch nicht durch eine Verbrennung, sondern über einen komplizierten technischen Prozess. Wie in einem Kühlschrank kommt es dabei darauf an, thermische Energie mit geringen Temperaturen, auf ein höheres Niveau anzuheben. Während das im Kühlschrank dazu führt, dass das Innere angenehm kühl bleibt, ermöglicht der Prozess in der Wärmepumpe, dass die Umweltwärme im Heizungssystem verwendet werden kann.

Eine Wärmepumpe nutzt thermische Energie aus der Umwelt zum Heizen. Damit die Funktionsweise der Wärmepumpe so funktioniert, ist ein technischer Prozess nötig, der neben zwei Wärmeübertragern, aus einem Verdichter, einem Entspanner-Ventil und einem geschlossenen Rohrnetz besteht.

Vitocal 300 A 00035Der erste Wärmeübertrager (der Verdampfer) überträgt dabei die thermische Energie aus Luft, Erde oder Wasser auf ein Kältemittel, das durch besondere physikalische Eigenschaften bereits bei niedrigen Temperaturen verdampft. Das ist eine Voraussetzung für den zweiten Schritt des Wärmepumpen-Prozesses. Denn in diesem erhöht ein Verdichter den Druck des dampfförmigen Kältemittels so weit, bis seine Temperatur über der des Heizungssystems liegt. Nur so kann die Wärme über einen weiteren Wärmeübertrager (den Verflüssiger) auch an das Heizungssystem abgegeben werden.

Während das Kältemittel dabei abkühlt, sinkt auch sein Druck und das Medium wird langsam wieder flüssig. Vollständig regeneriert fließt das Kältemittel durch das Entspannerventil, das den Druck auf den Ausgangszustand zurückbringt, zurück zum Verdampfer und der Wärmepumpen-Prozess beginnt von vorn.

Was Sie wissen sollten ist, dass die Effizienz der Wärmepumpe steigt, je niedriger der Temperaturhub über den meist elektrisch angetriebenen Verdichter ist. Eine Wärmepumpe arbeitet also immer dann besonders wirtschaftlich, wenn die thermische Energie aus der Umwelt mit einer hohen Temperatur gewonnen werden kann und die Temperatur im Heizungssystem besonders niedrig ist. Möglich wird das zum Beispiel durch die Kombination eine Sole-Wärmepumpe mit einer Flächenheizung oder einem groß dimensionierten Heizkörper.

Energiequellen der Wärmepumpe

Je nachdem, in welcher Region sich Ihr Gebäude befindet, kann die Umweltenergie der Wärmepumpe aus verschiedenen Quellen gewonnen werden. Zur Auswahl steht dabei die Nutzung der thermischen Energie aus:

  • der Luft
  • dem Erdreich
  • dem Grundwasser

Thermische Energie aus der Luft

Die Luft ist die Umweltenergiequelle, die Sie mit einer Wärmepumpe am einfachsten anzapfen können. Denn alles, was dafür nötig ist, ist eine Vorrichtung zum Ansaugen und Ausblasen der Außenluft. Soll die Luft-Wärmepumpe im Inneren des Gebäudes aufgestellt werden, funktioniert das zum Beispiel über Kanäle, die das Heizgerät mit Lüftungsgittern in der Außenwand verbinden. Mit einem Gerät zur Außenaufstellung entfallen sogar diese Kanäle und die thermische Energie der Luft kann direkt aus der Umgebung gewonnen werden. Ein Nachteil der Energiequelle Luft ist allerdings, dass diese im Winter – in der Zeit in der die Heizung am meisten gebraucht wird – oft nur mit Temperaturen von unter dem Gefrierpunkt vorhanden ist. Dadurch müssen die Wärmeübertrager, über die die kalte Außenluft geleitet wird, immer frostfrei gehalten werden und die Effizienz der Wärmepumpe sinkt.

Waermepumpe Luft Luft

Thermische Energie aus dem Erdreich

Wie in der Luft ist auch in der Erde thermische Energie gespeichert, die Sie mit Sole-Wasser-Wärmepumpen zum Heizen nutzen können. Möglich wird das über in das Erdreich eingebrachte Rohrleitungen, durch die ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel zirkuliert. Diese Sole genannte Flüssigkeit entzieht der Erde Wärme und transportiert sie zur Wärmepumpe. Je nach Platz und Bodenbeschaffenheit können die Leitungen zum Beispiel in Form von Tiefenbohrungen oder Flachkollektoren eingebracht werden. Bei Tiefenbohrungen werden die Kunststoffrohre (Sonden) in bis zu 100 Meter tiefen Bohrlöchern installiert. Während jeder Meter dem Erdreich dabei eine thermische Energie von etwa 50 Watt entziehen kann, benötigen Sie zur Beheizung eines modernen Gebäudes ca. 150 Tiefen-Meter, die auf mehrere Bohrungen aufgeteilt werden können.

Sind Sondenbohrungen aus technischen oder rechtlichen Gründen nicht möglich, können Sie die thermische Energie der Erde auch direkt unter der Oberfläche gewinnen. So ähnlich wie bei einer Fußbodenheizung, werden die Rohre dabei ein einer Tiefe von etwa 1,50 Metern verlegt. Während jeder Quadratmeter dem Boden etwa 25 Watt entzieht, benötigen Sie zum Beheizen eines modernen Einfamilienhauses eine Gesamtfläche von rund 350 Quadratmetern. Eine besondere Form der Sole-Wärmepumpe ist das Heizen mit dem Eisspeicher.

Im Vergleich zur Luft kann die thermische Energie aus dem Erdreich ganzjährig mit höheren Temperaturen gewonnen werden. Das erhöht die Effizienz der Wärmepumpe und senkt die anfallenden Heizkosten. Außerdem sind Tiefenbohrungen genehmigungspflichtig und nicht überall zulässig.

Thermische Energie aus dem Grundwasser

Wie in der Luft oder dem Erdreich ist thermische Energie auch im Grundwasser gespeichert. Nutzen können Sie diese über zwei Brunnen, die das Wasser aus der Tiefe zur Wasser-Wasser-Wärmepumpe und zurück in das Erdreich transportieren. Wichtig dabei ist, dass die Brunnen in Fließrichtung des Grundwassers mit einem Mindestabstand installiert werden. Denn nur so kann gewährleistet werden, dass bereits abgekühltes Grundwasser nicht noch einmal zum Heizgerät transportiert wird.

Ob eine Wärmepumpe ohne Weiteres mit dem Grundwasser eingesetzt werden kann, entscheidet sich nach einer Prüfung der Wasserqualität. Denn verschiedene chemische Inhaltsstoffe können den Wärmeübertrager stark belasten und die Funktion einschränken. Im Vergleich zu Luft und Erde zählt die im Grundwasser gespeicherte thermische Energie durch ganzjährig konstante Temperaturen zu einer der effizientesten Quellen für Wärmepumpen. Die Nutzung ist jedoch genehmigungspflichtig und nicht überall erlaubt. Ob eine Wasser-Wärmepumpe in Ihrer Region zulässig ist, erfahren Sie bei Ihrem Landratsamt.

Waermepumpe Wasser Wasser

Was kostet eine Wärmepumpe ?

Die Kosten einer Wärmepumpe unterscheiden sich in drei Bereiche:

  • 1.) für das Heizgerät selbst
  • 2.) Kosten für die Gewinnung der thermischen Energie aus Luft, Erde oder Wasser
  • 3.) sowie Kosten für den Betrieb

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Für ein Angebot zu einer Wärmepume nehmen Sie gern Kontakt mit uns auf. Wir freuen uns auf Sie.

 

 

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