Wärmepumpenheizung

Heizen mit Umweltwärme

Wärmepumpen wandeln die im Erdreich, im Grundwasser oder in der Luft gespeicherte Sonnenenergie in Heizwärme um. Durch die Nutzung kostenloser Umweltwärme bieten sie ein überdurchschnittlich gutes Verhältnis zwischen eingesetzter Energie und gewonnener Heizwärme.

Moderne Wärmepumpen können aus einer Kilowattstunde elektrischer Energie ein Mehrfaches an Nutzenergie gewinnen. Wenn die Voraussetzungen stimmen, liefert die Umwelt bis zu 75 % der Energie für Heizung und Warmwasser. Nur ein Viertel kommt durch den Einsatz von Strom hinzu.

Mit der Nutzung regenerativer Umweltwärme leistet die Wärmepumpe als Heizsystem einen Beitrag zur Schonung natürlicher Ressourcen.

Die Wärmepumpe und Ihre Technik

Die Wärmepumpe bringt die in Boden, Wasser und Luft enthaltene Wärme auf das erhöhte Temperaturniveau, mit dem sie zum Heizen genutzt werden kann.

Das Kühlschrank-Prinzip

Das Prinzip der Wärmepumpe entspricht dem eines Kühlschranks: Während der Kühlschrank allerdings seinem Innenraum Wärme entzieht und nach außen abgibt, entzieht die Wärmepumpe der Umwelt Wärme, die sie dann als Heizenergie an das Haus abgibt.

Je geringer der Temperaturunterschied zwischen der Wärmequelle und dem Heizsystem, desto effektiver funktioniert dieser Prozess. Daher ist der Einsatz von Flächen- oder Fußbodenheizungen sinnvoll, die mit niedrigen Temperaturen betrieben werden.

Der Wärmekreislauf

In einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert ein Kältemittel, das auf niedrigem Temperatur- und Druckniveau verdampft. In einem Wärmetauscher, dem Verdampfer, nimmt dieses Medium Wärme aus der Umwelt auf und verdampft.

Ein Verdichter saugt den entstandenen Kältemitteldampf an und presst ihn zusammen. Für diesen Prozess wird Antriebsenergie aus Strom benötigt. Durch die Druckerhöhung steigt auch die Temperatur – das Medium wird sozusagen auf ein höheres Temperaturniveau „gepumpt“.

Im Kondensator gibt das Kältemittel die aufgenommene Umwelt- und Antriebsenergie an den Wasserkreislauf des Heizungssystems ab und verflüssigt sich wieder – der Kreislauf beginnt von neuem.

Wärmequellen

Wärmepumpen gewinnen Energie aus der Außenluft, dem Erdreich und dem Grundwasser. Welche Energiequelle sich für das jeweilige Gebäude am besten eignet, hängt von verschiedenen Faktoren ab: den Bedingungen vor Ort, der Lage des Gebäudes, der Größe des Grundstücks, dem vorhandenen oder nach Modernisierung geplanten Wärmebedarf des Objektes.

Die Nutzung von Erdwärmesonden oder Erdwärmekollektoren ist an besondere Bedingungen der Grundstücksbeschaffenheit gebunden. Auch im Gebäudebestand ist diese Lösung wegen ihrer hohen Effizienz anzustreben, oftmals jedoch nicht realisierbar. Dann bieten sich Luft/Wasser- Wärmepumpen an, die mit wenig Aufwand sowohl im Hausinneren als auch im Freien aufgestellt werden können. Es lohnt sich dazu immer, die Kombination mit einer Solaranlage zu prüfen.

Sole/Wasser-Wärmepumpe

Erdwärme

Im Erdreich herrschen ganzjährig relativ konstante Temperaturen. Diese Wärmequelle wird durch zwei unterschiedliche Techniken erschlossen.

Die Wärmepumpe entzieht über vertikal ins Erdreich eingelassene Erdsonden dem Erdboden Wärme. Sie werden durch Bohrungen von bis zu 100 Metern Tiefe in den Boden eingebracht, zeichnen sich durch geringen Platzbedarf aus. Je nach Wärmepumpe und geologischen Verhältnissen können mehrere Sonden zu einer Anlage zusammengeschaltet werden, so dass sich auch größere Gebäude problemlos mit Erdwärme versorgen lassen. Je nach Variante kann die Wärmepumpe bei diesem System im Sommer auch zum Kühlen genutzt werden.

Alternativ dazu arbeitet die Sole/Wasser-Wärmepumpe auch mit horizontal eingebrachten Erdkollektoren. Voraussetzung ist eine ausreichend große, unversiegelte Grundstücksfläche. Erdkollektoren sind kostengünstig in der Installation. Sie eignen sich vor allem für Einfamilienhäuser mit niedrigem Heizwärmebedarf.

Luft/Wasser-Wärmepumpe

Außenluft

Die Luft/Wasser-Wärmepumpe gewinnt Energie aus der Luft. Sie ist verhältnismäßig einfach und kostengünstig zu realisieren, Brunnenbohrungen oder Erdreicharbeiten sind nicht erforderlich. Die Aufstellung der Geräte erfolgt im Keller oder im Freien. Im Sanierungsfall sollte geprüft werden, ob zusätzlich noch Arbeiten zur Wärmedämmung an der Gebäudehülle sowie neue Fenster notwendig sind, um die angestrebte Energieeffizienz zu erzielen.

Luft/Wasser-Wärmepumpen können auch bei Außentemperaturen unter 0 °C noch effizient Heizwärme gewinnen. In monoenergetischer Betriebsweise verfügen sie über eine integrierte elektrische Zusatzheizung, die zur Abdeckung der Spitzenlast bei extremen Temperaturen automatisch zugeschaltet wird. Es ist auch möglich, dass eine Kombination mit einem zweiten Wärmeerzeuger eingesetzt wird, der während der kurzen besonders kalten Zeit im Jahr die Heizung unterstützt.