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Was ist eine Wärmepumpe?

Eine Wärmepumpe ist eine Maschine, welche unter Aufwendung von technischer Arbeit Wärme von einem niedrigeren Temperaturniveau auf ein höheres Temperaturniveau transportiert. Wasser, Erde und die Luft speichern Sonnenwärme. Diese Wärme wird von der Wärmepumpe entzogen und auf ein Temperaturniveau „gepumpt“, welches ausreicht, ein Haus zu beheizen bzw. Warmwasser zu bereiten.

Die Vorteile einer Wärmepumpe

Für viele Kunden stehen die Umweltfreundlichkeit und die niedrigen Betriebskosten an oberster Stelle. Dabei bieten Wärmepumpen auch ein hohes Maß an Komfort, da sie nicht nur als Heizung eingesetzt werden können,  sondern auch zur Kühlung, zur Warmwasserbereiten oder in Verbindung mit einer kontrollierten Wohnraumlüftung. Für den Einbau einer Wärmepumpe sprechen viele Gründe:
  • Bestens geeignet für Neubau und Sanierung
  • Unschlagbar niedrige Betriebskosten
  • Ökologisch
  • Extrem wartungsarm
  • Hoher Komfort
  • Größere Unabhängigkeit
  • Keine Lagerung von Brennstoffen
  • Individuelle Realisierung entsprechend der Gegebenheiten
  • Multifunktional:  Heizbetrieb, Warmwasserbereitung, Raumkühlung, kontrollierte Wohnraumlüftung

Das Funktionsprinzip der Wärmepumpe

Eine Wärmepumpe besitzt einen Kühlmittelkreis, gefüllt mit einer speziellen Flüssigkeit, die als Arbeitsmittel bezeichnet wird. Abhängig von den Temperatur- und Druckzuständen in denen sie arbeitet, kann die Flüssigkeit gasförmig oder flüssig sein. Eine Wärmepumpe besteht im Wesentlichen aus den folgenden Teilen:
  • Verdichter
  • Verflüssiger (Nutzer Wärmetauscher)
  • Einspritzventil
  • Der Verdampfer (Quell Wärmetauscher)
(1)Das gasförmige Arbeitsmittel wird im Verdichter unter Druck gesetzt und im System verteilt. Am Ausgang des Verdichters wird heißes und in hohem Grade unter Druck stehendes Gas durch einen Wärmeaustauscher, den Verflüssiger, geführt, bis es zu einer etwas niedriger temperierten, aber noch immer unter hohem Druck stehenden Flüssigkeit abkühlt und dabei kondensiert. (2)Das kondensierte Kühlmittel passiert anschließend das Expansionsventil, welches den Druck senkt. Das Ventil leitet das entspannte, fast flüssige Kühlmittel zu einem weiteren Wärmeaustauscher, dem Verdampfer, in dem das Kühlmittel unter Hitzeabsorption wieder zu einem Gas verdunstet. (3)Das Kühlmittel bewegt sich zum Kompressor zurück und der Zyklus wiederholt sich.

Wärmepumpen-Typen

Eine Wärmepumpe nützt die in der Luft, in der Erde und im Wasser gespeicherte Sonnenenergie, welche vor Ort jederzeit verfügbar ist. Je nach dem, aus welcher Quelle die Energie gezogen wird unterscheidet man zwischen:
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Luft/Wasser Wärmepumpe Wasser/Wasser Wärmepumpe Erdwärmepumpe Wärmepumpe Hybrid Wärmepumpe

Luft/Wasser Wärmepumpe

Luft/Wasser Wärmepumpen nutzen die Umgebungsluft als Wärmequelle. Das ist ein großer Vorteil, da die Umgebungsluft in unbegrenzter Menge vorhanden ist und einfach erschlossen werden kann. Bohrungen oder Genehmigungen sind nicht notwendig. Der Installationsaufwand und die Investitionskosten sind vergleichsweise geringer, weshalb Luft/Wasser Wärmepumpen im Neubau wie auch im Sanierungsbereich oft eingesetzt werden. Luft/Wasserwärmepumpen arbeiten speziell bei hohen Außentemperaturen sehr effizient, was ideal für die Warmwasserbereitung im Sommer ist. Da die Temperaturen der Außenluft im Winter relativ niedrig liegen, hier der Heizbedarf aber am größten ist, arbeitet eine Luft/Wasser Wärmepumpe etwas weniger effizient als erdgekoppelte Systeme und sie benötigt etwas mehr Antriebsenergie. Allerdings werden Investitionskosten durch den geringeren Bauaufwand gespart.

Wasser/Wasser Wärmepumpe

Grundwasser ist eine optimale Wärmequelle, jedoch müssen die Voraussetzungen für die Nutzung gegeben sein. In diesem System wird das Wasser über einen Förderbrunnen hochgepumpt, die Wärmepumpe entzieht dem Wasser die Wärme um anschließend wieder in das Grundwasser zurückgeführt zu werden. Im Sommer kann man mit dieser Technik auch sehr energiesparend passiv kühlen. Zusätzlich zu Grundwasser kann auch Abwasser als Wärmequelle genutzt werden, vor allem in Ballungszentren ist hier großes Potenzial vorhanden. Wasser/Wasser Wärmepumpen erzielen die besten Leistungs- und Arbeitszahlen, sind aber in der Regel bewilligungspflichtig.

Erdwärmepumpe

Erdwärme hat den Vorteil, im Vergleich zu Luft, geringeren Temperaturveränderungen ausgesetzt zu sein. Die Rohre, die benutzt werden, um die thermische Energie des Bodens zu absorbieren, können horizontal (Kollektoren) oder vertikal (Sonden) verlegt werden.
Die horizontalen Kollektoren werden normalerweise in 1 bis 1,5 Metern Tiefe positioniert. Das vermeidet Leistungsschwankungen, die durch unterschiedliche Temperaturbedingungen verursacht werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass In dieser Tiefe auch noch die Sonnenwärme genutzt wird. Die Fläche für die Kollektoren muss zwei- bis dreimal größer sein als die zu beheizende Fläche des Gebäudes. horizontalekollekt.png
Bei Erdwärmesonden fließt das frostsichere Arbeitsmittel, das dem Erdboden Wärme entzieht, in einem senkrechten Bohrloch. Der Bohrlochdurchmesser misst etwa 12 cm, die benötigte Fläche ist sehr gering. Ab einer Tiefe von etwa 10 Metern ist die Temperatur das ganze Jahr über nahezu konstant, daher ist die Erdwärmesonde insbesondere im Winter bei tiefen Temperaturen sehr effizient. Die Tiefe der Sonde hängt vom Wärmebedarf und der Wärmeleitfähigkeit des Bodens ab. erwaermesonden.png
Die Erdwärmepumpen haben den Vorteil eines unveränderlichen, hohen Wirkungsgrades (COPCOP oder Coeffizient of Performance
Man versteht darunter eine Leistungszahl, die angibt, wie gut die Wärmepumpe im optimalen Betriebspunkt arbeitet.Sie wird im sogenannten „Beharrungszustand“ gemessen und ist ein Qualitätsmerkmal für das Fabrikat bzw. einen Typ. Die Aussagekraft über den zu erwartenden Energiebedarf ist begrenzt.
). Die Heizleistung kann ohne die Schwankungen der klimatischen Außenbedingungen erbracht werden. Jedoch sind Mehrkosten für die Bohrungen zu berücksichtigen.

Hybridwärmepumpe

Hybrid bedeutet „gemischt“; bei der Hybridwärmepumpe werden verschiedene Wärmequellen genutzt, um den Gesamtwärmebedarf eines Gebäudes ökologisch und ökonomisch sinnvoll zu decken.

Die Effizienz einer Wärmepumpe

Der große Vorteil der Wärmepumpe ist ihre Fähigkeit, mehr thermische Energie zu liefern, als elektrische Energie für ihren Betrieb verbraucht wird. Der Leistungskoeffizient (COP=Coefficient of Performance) drückt die Leistung einer Wärmepumpe aus. Er gibt das Verhältnis zwischen der erzeugten Wärmeleistung und der elektrischen Antriebsenergie an. Sie wird im sogenannten „Beharrungszustand“ gemessen und ist ein Qualitätsmerkmal für das Fabrikat bzw. einen Typ. Die Aussagekraft über den zu erwartenden Energiebedarf ist begrenzt Der COP hängt von der Art der Wärmepumpe und den Arbeitsbedingungen ab. Im Allgemeinen liegt er um einen Wert zwischen 3 und 5. Das bedeutet, dass mit 1 kWh zugeführter elektrische Energie für den Antrieb zwischen 3 und 5 kWh nutzbare Wärme erzeugt werden. Die Umwelt liefert Ihnen 3 – 4 kWh kostenlose Wärme! Wichtig für die Effizienz einer Wärmepumpe sind eine gute Planung sowie eine sorgfältige Installation. Unter dieser Voraussetzung haben Wärmepumpenanlagen klare ökologische und primärenergetische Vorteile gegenüber fossil betriebenen Heizsystemen, wobei naturgemäß Erdwärmepumpen eine höhere Effizienz als Luftwärmepumpen erzielen.

Welche Wärmepumpe passt für mich?

Um den Komfort und die Effizienz einer Wärmepumpe optimal nutzen zu können, ist eine sorgfältige Planung von größter Bedeutung. Nur qualifizierte Unternehmen können die Einflussfaktoren richtig beurteilen und helfen Ihnen dabei, die für Sie beste Wärmepumpen-Lösung zu finden! Auswahlkriterien sind unter anderem:
  • Objekt
  • Energetischer Standard des Gebäudes (Wärmedämmung)
  • Grundstücksfläche
  • Untergrund / Beschaffenheit
  • Wasserschutzgebiet
  • Wasserqualität (Analyse, Menge)
  • Verwendungszweck der Wärmepumpe (Gesamt- oder Grundlastabdeckung, Heizen und/oder Kühlen, aktives oder passives Kühlen, Warmwasser …)
  • Anzahl der Personen im Haushalt bzw. sonstige Verbraucher (Wasser)