Wärmepumpen

Wärmepumpen sind eine Heizungsform für Ihr Eigenheim. Wärmepumpen nutzen Luft, Erde oder Grundwasser zur Gewinnung von Wärme für die Heizung und die Warmwasseraufbereitung. Wärmepumpen schonen die Ressourcen der Umwelt und lassen sich meist in Neu- und Altbauten einbauen. Wenn Sie einen Neubau planen oder eine Sanierung Ihrer Heizungsanlage in Betracht ziehen, haben Sie sicherlich zahlreiche Fragen zu den unterschiedlichen Heizungssystemen. Hier möchten wir Ihnen die Heizung mittels Wärmepumpe vorstellen.

Funktionsweise einer Wärmepumpe

Eine Wärmepumpe funktioniert umgekehrt wie ein Kühlschrank. Bei einem Kühlschrank wird dem Innenraum Wärme entzogen und nach draußen abgegeben. Bei der Wärmepumpe funktioniert es andersherum. Die Wärmepumpe entzieht seiner Energiequelle aus dem Außen (Luft, Erde oder Grundwasser) Wärme und nutzt diese, um ein Gebäude zu beheizen.

Prinzipskizze einer Wärmepumpe

In der Wärmepumpe befindet sich ein Kreislauf mit einem Kältemittel. Der Kreislauf umfasst vier Komponenten. Der Verdampfer (links im Bild) nutzt die Wärme, die er aus der Umwelt zieht, kühlt diese ab und erwärmt damit das Kältemittel. Das Kältemittel nimmt die Wärme als Energie auf und verdampft schon bei sehr niedrigen Temperaturen. Das Kältemittelgas wird dann im Verdichter (oben im Bild) komprimiert. Durch den Druck wird das Kältemittel wieder flüssig, aber es erhitzt sich dabei. Die erzeugte Wärme kann im Verflüssiger an das Heizungswasser abgegeben werden. Das Kältemittel kühlt sich wieder ab. Am Entspannungsventil wird nun der Druck wieder aus dem Kältemittel genommen. Das Kältemittel wird nun weiter im Kreis zurück zum Verdampfer geführt, wo der Prozess von vorne beginnt. Dieser Kreislauf kann endlos fortgesetzt werden.

Energiequellen einer Wärmepumpe

Die Energie für den Verdampfer wird einem Naturelement entnommen. Luft, Erde oder Grundwasser stehen zur Verfügung. Wir erläutern hier die Entnahmemethoden.

Luft

Bei der Energiequelle Luft gibt es zwei Varianten. Die Außenluft und die Abluft eines Gebäudes. Bei der Außenluft wird Frischluft von außen in den Verdampfer gesogen. Die Wärmepumpe steht bei dieser Art der Energiegewinnung draußen auf dem Grundstück oder aber im Haus selbst. Bei nachträglich verbauten Luft/Wasser-Wärmepumpen wird häufig die externe Gewinnung genutzt. Hier ist darauf zu achten, dass durch die Geräuschentwicklung der Wärmepumpe keine Belästigung entsteht. Der Aufstellungsort ist hier das Hauptproblem, denn die Wärmepumpe braucht einen Mindestabstand zu Gebäuden, um genügend Luft einzusaugen.
Bei einer im Haus verbauten Wärmepumpe muss für genügende Belüftung gesorgt und das Platzproblem im Haus gelöst werden.

Bei Abluftnutzung werden die Heizwärme und die Wärme elektronischer Geräte eines Gebäudes, die normalerweise über regelmäßiges Lüften an die Umwelt ungenutzt abgegeben werden, recycelt. Mittels eines Belüftungssystems mit Wärmerückgewinnung kann die vorhandene Wärme nochmals genutzt werden. Da die Energie der Abluft meist nicht reicht, wird zusätzlich Frischluft von außen in kleineren Mengen zugeführt.

Erde

Bei der Energiegewinnung aus der Erde macht man sich den heißen Innenteil der Erde zunutze. In unseren Breiten ist die Erde ab einer Tiefe von 1,5 m frostfrei. Ab einer Tiefe von 10 Metern hat sie eine konstante Temperatur von 10°. Zur Nutzung der Erdwärme gibt es mehrere Möglichkeiten.

Wenn genügend unbebaute und nur mit kleinen Pflanzen bewachsene Fläche zur Verfügung steht, kann ein Kollektorfeld im Boden verlegt werden. Ein Leitungssystem wird schlangenförmig im Boden eingebracht, ähnlich der einer Fußbodenheizung im Haus. Sind keine großen Flächen zur Verfügung, können diese Kollektoren auch senkrecht als Grabenkollektoren verbaut werden.

Eine andere Möglichkeit ist die Gewinnung von Energie über Erdwärmesonden. Dazu zirkuliert ein Kältemittel in einem Kunststoffrohr das in den Boden eingebracht wird. Dazu ist eine Bohrung in den Untergrund notwendig. Wie tief die Bohrung sein muss, hängt von der Größe des zu versorgenden Gebäudes und den vorherrschenden Bodenbedingungen ab. Bei einem durchschnittlichen neuen Einfamilienhaus liegt sie bei rund 100 Metern. Im Sommer eignen sich Erdwärmesonden auch sehr gut für die passive Kühlung.

Grundwasser

Die letzte Nutzungsvariante in dieser Gruppe nutzt die Temperatur von Grundwasser. Für die Verwendung des Grundwassers benötigt man zwei Brunnen, den Entnahmebrunnen oder Förderbrunnen und den Rückführbrunnen oder Schluckbrunnen. Die Bohrungen sind zwischen 4 und 15 Metern tief, ansonsten benötigt man zu viel Energie, um das Wasser an die Oberfläche zu pumpen. Bei der Bohrung von Grundwasserbrunnen sind verschiedene Aspekte zu berücksichtigen:

  • Es muss ausreichend Grundwasser zur Verfügung stehen
  • Das Einzugsgebiet darf kein Wasser- oder Heilquellenschutzgebiet sein
  • Das Grundwasser muss ganzjährig eine relativ konstante Temperatur haben
  • Bestimmte chemische Grenzwerte des Wassers müssen gewährleistet sein

Wenn Sie eine solche Energienutzung planen, sprechen Sie unbedingt vorher mit der unteren Wasserbehörde. Hier erhalten Sie alle notwendigen Informationen zu diesem Thema. Hier erfahren Sie auch, ob und welche Genehmigungen für die Bohrung von Brunnen erforderlich sind.

Vor- und Nachteile einer Wärmepumpe

Vorteile:

  • Geringere Heizkosten
  • CO2-freiher Betrieb
  • Schonung fossiler Ressourcen
  • Unabhängigkeit von Preisen fossiler Energieträger
  • Wartungsarmer Betrieb
  • Finanzierung durch staatliche Förderung möglich

Nachteile:

  • Hohe Anschaffungskosten
  • Höherer Aufwand durch genehmigungspflichtige Nutzung
  • Geräuschbildung bei Luft/Wasser-Wärmepumpe
  • Hohe Stromkosten bei fehlerhafter Planung

Wärmepumpen für den Klimaschutz?

Eine Wärmepumpe benötigt immer Strom, um selbst in Gang zu kommen und die erste Energie zu produzieren. Daher sollte für diese Antriebsenergie ein anderes Medium, das Strom erzeugt genutzt werden. Hier bietet sich eine Solaranlage auf dem Dach an, die für die nötige Anschubenergie sorgt. Nur in Kombination mit einer Photovoltaikanlage kann eine Wärmepumpe nachhaltig betrieben werden. Weiterhin sind Speichermedien im Haus notwendig, zum Beispiel Warmwasserspeicher oder Batterien, die die erzeugte Energie speichern und für Zeiten vorhalten, in denen wenig Energie produziert, aber viel Energie benötigt wird.

Nach Einbau und Inbetriebnahme einer Wärmepumpe sparen Sie sofort fossile Brennstoffe. Die Wärmepumpe ist ein sehr zukunftsträchtiges Heizungssystem. Derzeit wird an Wärmepumpen und deren Effizienz noch intensiv geforscht und weiterentwickelt, so dass in den nächsten Jahrzehnten noch mit einer erheblichen Effizienzsteigerung zu rechnen ist.

Fazit

Nur mit einem abgestimmten System unterschiedlicher Module zur Energiegewinnung kann ein sinnvoller Beitrag zum Umweltschutz und zur Schonung des eigenen Geldbeutels geleistet werden. Ein ausführliches Gespräch im Vorfeld Ihrer Planung schafft hier Klarheit. Ob Neubau oder Sanierung eines alten Heizungssystems, es lassen sich viele Stellschrauben drehen. Was ist machbar, wie hoch sind die Investitionen, was ist das Ergebnis. Solche und andere Fragen klären wir in einem persönlichen Gespräch, auch gern bei Ihnen zuhause. Rufen Sie uns an, wir beraten Sie umfassend.

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