Wärmepumpe

Eine Wärmepumpe ist ein technisches Gerät zur Erzeugung von Heizwärme aus Umgebungswärme. Das heißt, einem Medium (Erde, Luft, Wasser) wird Energie entzogen, ein Trägermedium mittels elektrisch betriebener Pumpe verdichtet und so auf eine höhere Temperatur gebracht, die sich zum Heizen eignet.

Funktionsprinzip einer Wärmepumpe (Quelle: BWP e.V. )

Erdwärmepumpe

Das Erdreich speichert die Energie der Sonne. Unterhalb der Frostgrenze – also ab ca. 1,5 m –herrschen ganzjährig ungefähr 7 bis 12 Grad Celsius (oberflächennahe Geothermie). Über eine Salzwassermischung wird diese Wärme aufgenommen (Übertragungsmedium). Danach wird die Energie an den Kältemittelkreislauf übergeben. Das gasförmige Arbeitsmedium (z. B. Propan oder Amoniak) wird mit elektrischer Energie in einem Kompressor verdichtet. Dabei erwärmt es sich und gibt diese Energie an den Heizkreislauf ab. Im Kondensator kühlt es ab und verflüssigt sich. Anschließend wird es im Verdampfer wieder gasförmig und der Kreislauf kann von vorne beginnen.

Unterschieden werden kann zwischen horizontalen (Erdwärmekollektoren) und vertikalen (Erdwärmesonden) Systemen.

Erdwärmekollektoren werden ca. 20 cm unterhalb der Frostgrenze verlegt. Es handelt sich um Heizschlangen ähnlich einer Flächenheizung im Haus nur mit umgekehrter Funktion.

Vorteil: Die Installation ist relativ einfach, abgesehen von dem erforderlichen Aufwand der notwendigen Erdarbeiten.

Nachteil: Die Effizienz und Leistungsfähigkeit ist von der Grundstücksgröße abhängig. Der Flächenbedarf ist hoch.

Erdwärmesonden benötigen eine Tiefenbohrung zwischen 50 und 100 m.

Vorteil: Ganzjährig konstante Leistung und der geringe Flächenbedarf.

Nachteil: Hohe Erschließungskosten sowie wasser- und bergrechtliche Genehmigungspflicht.

Luftwärmepumpe

Eine Luftwärmepumpe entzieht der Umgebungsluft Sonnenwärme. Die Anlagen sind sehr kompakt und können außer- und innerhalb des Hauses installiert werden. Im Gegensatz zur Erdwärmepumpe entfallen aufwändige Grabungsarbeiten. Unterschieden werden wiederum zwei Varianten: Luftwärmepumpen mit (Luft-Wasser-Wärmepumpen) und ohne eigenen Kältemittelkreislauf (Luft-Luft Wärmepumpe). Die Effizienz bzw. der Energiebedarf einer Luftwärmepumpe hängt systembedingt stark von den Außentemperaturen ab. Unterhalb von -5 Grad erhöhen sich die Energiekosten durch die dann notwendige elektrische Zuheizung. Die Geräuschentwicklung des Ventilators verlangt nach einer sorgfältigen Auswahl des Installationsortes um Lärmbelästigungen zu vermeiden.

Bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe wird die warme Außenluft über einen Ventilator dem Verdampfer zugeführt. Sie geht an ein Kältemittel über und die Temperatur wird durch Druck (Verdichtung) erhöht. Über einen Wärmetauscher geht die Wärme an das Heizsystem über. Ein Expansionsventil entspannt dann das Kühlmittel wieder.

In luftdichten Gebäuden wird kein Kältemittelkreislauf benötigt (Luft-Luft Wärmepumpe). Die erwärmte Luft wird direkt an das Gebäude übergeben. Über einen Wärmetauscher wird die Wärme der Abluft mit der frischen Zuluft vermischt. Durch diese Funktionsweise eignet sich diese Form der Luftwärmepumpe auch für die Zwangsbelüftung, die in Passivhäusern vorgeschrieben ist.

Vorteil: Einfache Installation ohne Grabungsarbeiten.

Nachteil: Erhöhter Energiebedarf (Heizstab) bei niedrigen Außentemperaturen.

Wasserwärmepumpe

Eine Wasserwärmepumpe nutzt die über das Jahr hinweg relativ konstante Temperatur des Grundwassers. Vorab muss über Probebohrungen die Menge und Qualität des Grundwassers festgestellt werden. Danach werden über zwei weitere Bohrungen zwei ca. 15 m tiefe Brunnen geschaffen.

Das Grundwasser wird mit einer zusätzlichen Pumpe aus dem Förderbrunnen geholt. Seine Wärme wird an ein Kühlmittel übergeben, dieses unter Druck verdichtet und damit erhitzt. Über einen Wärmetauscher gelangt es in das Heizsystem. Das Grundwasser wird danach über den sogenannten Schluckbrunnen wieder an das Erdreich abgegeben.

Vorteil: Geringer Platzbedarf und konstante Temperatur des Grundwassers.

Nachteil: Wasserwärmepumpen verfügen über ein komplexes System mit relativ hohem Energiebedarf. Die Grabungsarbeiten verursachen hohen Aufwand. Die Anlagen sind wasserrechtlich genehmigungspflichtig.

Baulexikon

Architektenhaus