Wärmepumpen

Wärmepumpen

 

Informationen zur Wärmepumpenheizung, Prinzip, Leistungs- und Arbeitszahl uns die verschiedenen Wärmequellen


 

Wärmepumpen     Prinzip Arbeiszahl Wärmequellen 

 

Sie benötigen normalerweise nur 25-35% elektrische Energie für den Antrieb. 65-75% der erzeugten Heizenergie kommen schadstoffrei aus der Umwelt. Grundsätzlich unterscheiden wir 3 Arten von Geräten, die Luftwärmepumpe, die Erdwärmepumpe und die Grund- oder Flußwasserwärmepumpe.

Das Prinzip der Wärmepumpe

Ob Wärmepumpe oder Kühlschrank, das Prinzip ist das gleiche. Im Gegensatz zum Kühlschrank entzieht die Wärmepumpe jedoch niht einem Kühlraum, sondern der Umbebung (Erdreich, Wasser oder Luft) Wärme, die zum Heizen und Warmwasserbereiten genutzt werden kann.

Da Wärme nicht von selbst von einem kälteren auf einen wärmeren Körper übergeht, muß die Wärmepumpe die aus der Umgebung gewonnen Energie auf ein zum Heizen geeignetes Temperaturniveau bringen. In den meisten Fällen wird dazu elektrischer Strom für den "Antriebsmotor" verwendet.

Je geringer die Temperaturdifferenz zwischen dem kalten Körper (der sog. Wärmequelle) und dem warmen Körper (dem Heizwasser) ist, desto weniger Energie muß für den Antrieb aufgewendet werden. Zur Nutzung der so gewonnenen Wärme sollten deshalb Heizkörper bzw. Heizflächen eingesetzt werden, die mit niedrigen Heizwassertemperaturen auskommen. Besonders geeignet sind Fußboden- und Wandheizflächen.

Die Leistungs- und Arbeitszahlen der Wärmepumpe

Der Nutzungsgrad beschreibt die Energieausnutzung von Wärmepumpen. Bei klassischen Wärmeerzeugern wie z. B. Ölheizkesseln spechen wir vom Wirkungsgrad. Er liegt normalerweise unter 1, da die zu erzeugte Wärmemenge kleiner ist, als die zugeführte Energie. Wegen des Energie-Zugewinnes aus der Umwelt spricht man bei Wärmepumpen nicht von einen Wirkungsrad, sondern vom Nutzungsgrad, im Einzelnen von der Arbeits- oder Leistungszahl.

Die Arbeitszahl gibt an, wieviel Wärmeenergie im Verhältnis zur eingestzten (elektrischen) Energie über einen längeren Zeitraum gewonnen wird. Betrachtet man die Arbeitszahl über den Zeitraum eines Jahres, so spricht man von der Jahresarbeitszahl. Sie beinhaltet auch Hilfsenergie und liegt bei Wärmepumpenheizungen zwischen 2,2 und 4,5 je nach dem, wie gut die Anlage geplant/ausgeführt wurde und ob die Wäregewinnung aus Luft, Erde oder Grundwasser erfolgt.

Die Leistungszahl beschreibt ebenfalls das Verhältnis zwischen der aufgenommenen (elektrischen) Leistung und der von der Wärmepumpe abgegebenen Wärmeleistung. Sie bezieht sich jedoch immer auf klar definierte Randbedingungen während des Zeitpunktes der Messung (ohne Hilfsantriebe). Mit ihr können so Fabrikate und Wärmepumpensysteme untereinander verglichen werden. Je höher die Leistungszahl, desto besser die Wirtschaftlichkeit und der Nutzen für die Umwelt.

Wärmequelle Erdreich (Sole)

Das Erdreich speichert die eingestrahlte Sonnenenergie. Zwar variiert die Temperatur der obersten Erdschicht mit den Jahreszeiten, sobald aber die Frostgrenze unterschritten wird, sind diese Schwankungen deutlich geringer. Das Erdreich ist deshalb eine sehr zuverlässige Wärmequelle, die in den meisten Fällen für die alleinige Hausbeheizung ausreicht. Man unterscheidet zwischen senkrechter (Erdsonden) und waagrechter Verlegung der Erdkollektoren. Bei waagrechter Verlegung gibt es verschieden Ausführungen mit unterschiedlichem Platzbedarf (z.B. Kapillarrohrmatten, 20 mm und 35 mm Rohrsysteme usw). Ersonden haben den geringsten Platzbedarf, sind aber am teuersten in der Anschafffung

Wärmequelle Wasser

Grundwasser verfügt das ganze Jahr hindurch über eine etwa gleich bleibende Temperatur von 7 - 12 °C. Daher muß das Temperaturniveau - verglichen mit anderen Wärmequellen - deutlich weniger angehoben werden. Die Entnahme und Wiedereinleitung muß in Grundwasser-Fliesrichtung erfolgen. Zwischen Entnahme (Förderbrunnen) und Wiedereinleitung (Schluckbrunnen) sollte ein Abstand von mindestens10 - 15 m eingehalten werden.  Eine Genehmigung durch die zuständige Kreisverwaltungsbehörde ist erforderlichLuftwärmepumpen werden in der Regel bivalent betrieben, d. h. bei niedrigen Außentemperaturen (ab -5°C bis -8°C) wird ein zusätzlicher Wärmeerzeuger benö

Wärmequelle Luft

Luftwärmepumpen werden in der Regel bivalent betrieben, d. h. bei niedrigen Außentemperaturen (ab -5°C bis -8°C) wird ein zusätzlicher Wärmeerzeuger benötigtDer Grund: Bei tieferen Außentemperaturen fällt die Heizleistung der Luft-Wärmepumpe ab, während gleichzeitig der Wärmebedarf des Gebäudes zunimmt.

Als zusätzlicher Wärmeerzeuger kommt in der Praxis Strom, Erdöl, Erdgas oder Brennholz in Frage. Moderne Luftwärmepumpen haben deshalb serienmäßig bereits ein elektrisches Heizelement integriert. Bei richtiger Auslegung kann mit der Luftwärmepumpe über 90% der Jahresenergie erzeugt werden.

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