Wärmepumpen

Wärmepumpen sind als regeneratives Heizsystem eine echte Alternative zur Verbrennung fossiler Energieträger.
Sie sind in der Lage ganzjährig Heizungsenergie und Wasser bereitzustellen. Dazu wird die in der Umwelt gespeicherte Sonnenenergie mit technischer Hilfe auf das benötigte Temperaturniveau angehoben.
Für 100% Heizwärme werden lediglich ca. 25% elektrische Antriebsenergie benötigt.

Moderne Wärmepumpen sind ausgereifte, komfortable und kompakte Geräte, die gleichermaßen im Neu- und Altbau eingesetzt werden können. Und ein Gebäude zu 100% mit Wärme versorgen können. Sie benötigen also keine Zusatzheizung, können jedoch auch mit anderen Heizquellen kombiniert werden.
Im Falle einer monvalenten Betriebsweise ist die Wärmepumpe der alleinige Wärmeerzeuger für Heizung und
Warmwasserbereitung. Die Wärmequelle muß daher für den ganzjährigen Betrieb der Anlage ausgelegt sein. Die Wärmepumpe kann jeodch auch bivalent betrieben werden, d.h. dass die Wärmepumpe dann mit einem zweiten
Wärmeerzeuger beispielsweise mit einem Gaskessel kombiniert wird.

Des Weitern lassen sich sämtliche Wärmepumpenanlagen gut mit Solarkollektoren zur Trinkwasererwärmung oder
Heizungsunterstützung kombinieren. Der gleichzeitige Betrieb einer Solaranlage ist besonders primärenergetisch
sinnvoll,da der (Primär)Energieaufwand für jede solar erzeugte Kilowattstunde nahezu gegen null geht und
der Betreiber somit Stromkosten für die Wärmepumpe spart.
Je niedriger die benötigte maximale Vorlauftemperatur des Heizsystems, desto effizienter und wirtschaftlicher
arbeitet die Wärempumpe.
Wärempumpensystem können optimal entsprechend der Nutzungswünsche des Kunden ausgewählt und angepasst werden. Neben reinen Trinkwasser- und/oder Heizungswärmepumpen bietet der heutige Markt auch eine Vielzahl
von Kombigeräten zur zusätzlichen, kontrollierten Wohnungslüftung, zur Wäremrückgwewinnung und zur
Gebäudeklimatisierung.

Zunächst sind Wärmepumpem gegenüber konventioneller Öl- oder Gasheizungsanlagen teurer in der Anschaffung.
Durch niedrige Betriebskosten sind sie jedoch für den Kunden wirtschaftlich attraktiv.

Die Bezeichnung einer Wärmepumpe richtet sich nach dem Medium, mit welchem sie primär- und sekundärseitig arbeitet.
Unter Primärkreis versteht man hierbei die Wärmequelle, also beispielsweise eine im Erdboden zirkulierender
Wärmeträger (Sole). Unter Sekundärkreis versteht man das vom Heizkreis im Gebäude verwendete Arbeitsmedium,
also üblicherweise (Heizungs)Wasser.


Insoweit werden hier drei Arten von Wärmepumpen unterschieden:

  1. Luft-/Wasserwärmepumpenanlagen, welche die benötigte Energie der Außenluft entnehmen.

    Dieses Anlagensystem bietet folgende Vorteile:
    • einfache Installation,
    • Wärmequelle ist sehr kostengüstig zu erschließen,
    • bei hoher Außentemperatur sind hohe Leistungszahlen erreichbar
    • es ist kein Bewilligungsverfahren erforderlich
    • keine besonderen Anforderungen an die Grundstücksgröße
    • ohne Fremdfirmen (z.B. Bohrunternehmen) umsetzbar
    Die Investitionskosten für eine Luft-/Wasserwärmepumpe liegen deutlich niedriger als beispielsweise bei einer vergleichbaren Anlage mit Erdwärme.
    Luft-/Wasserwärmepumpen arbeiten im Winter mit einer relativ kalten Wäremquelle, deshalb wird bei dieser Wärmepumpe etwas mehr Antriebsenergie als bei anderen Bauarten benötigt.

    Als Wärmequelle kann auch Abluft aus Gebäuden oder der Industrie eingesetzt werden. Steht eine konstante Wärmequelle mit hohem Temperaturniveau zur Verfügung, lassen sich hohe Leistungszahlen erreichen.

  2. Sole-/Wasserwärmepumpe: hier ist die Wärmequelle das Erdreich (Kollektor, Sonde)

    Erdwärmepumpenanlagen entnehmen die benötigte Energie der Erde.

    Erdwärmepumpenanlage mit Erdwärmekollektor

    Horizontale Kollektoren sind in der Regel kostengünstiger als Erdwärmesonden zu errichten.
    Die Verlegung einer Erdwärmesonde erfolgt üblicherweise in Fremdleistung durch ein Fachunternehmen.
    Ein Erdwärmekollektor arbeitet als geschlossenes System mit einer Sole als Wärmeträger.
    Vorteile der Erdwärmekollektoren:
    ganzjährig verfügbar (monovalente Betriebsweise)
    ganzjahrig hohes Temperaturniveau der Wärmequelle
    geschlossenes System mit unbedenklichem Solemedium
    einfache Erschließung der Wärmequelle
    Die Kollektorrohre müssen in einer Mindesttiefe von 1,2m und einem Mindestabstand von 0,5 m verlegt werden. Andernfalls kann es im Boden zur Bildung eines Eispanzers kommen.

    Wärmepumpenanlagen mit Erdwärmesonden

    Ist die Fläche für einen horizontalen Erdwärmekollektor nicht vorhanden, so gibt es die Möglichkerit der senkrechten bzw. schrägen Anordnung. Diese Art von Kollektor wird als Erdwärmesonde bezeichnet.
    Erdwärmesonden reichen in Tiefen von 10 - 100 m.
    Voraussetzungen für die Planung und Einbringung von Erdwärmesonden sind die genaue Kenntnis der
    Bodenbeschaffenheit, der Schichtenfolge, des Bodenwiderstandes sowie der Existenz von
    Grund- und Schichtenwasser und der Bestimmung von dessen Fließrichtung. Da bei der Bohrung in der Regel Grundwasserführende Schichten getroffen werden, ist eine wasserrechtliche Erlaubnis zum Betrieb der Erdwärmesondenanlage einzuholen.

    Für den Gebäudebestand und für Neubauten in Ballungsräumen mit geringem Freiflächenangebot eignen sich Erdwärmesonden besonders, da eine Nachrüstung mit Erdwärmekollektoren oft aus Platzmangel nicht möglich ist. Ansonsten gelten für die Wärmepumpe mit Erdsonden die gleichen Vorteile wie für eine Wärmepumpe mit Flächenkollektoren.

  3. Wasser-/Wasser-Wärmepumpe

Bei diesem Anlagensystem ist die Wärmequelle das (Grund)Wasser. Grundwasser mit seiner ganzjährigen Temperatur von 8-12°C bietet als Wärmequelle gute Bedingungen zum Betrieb einer Wärmepumpe. Bei dieser Form der Wärmepumpenanlage wird über eine Tauchpumpe aus dem Förderbrunnen Grundwasser entnommen, über den Verdampfer der Wärmepumpe bzw.

Das Medium der Heizungsanlage ist bei allen 3 Wärmepumpen das Wasser.

Um die Leistungsfähigkeit einer Wärmepumpe zu beschreiben sind insbesondere zwei Kennzahlen wichtig.
Da wäre zum einen die Leistungszahl €, welche das Verhältnis das der an das Heizungsnetz abgegebenen
Wärmeleistung in Kilowatt zur aufgenommenen elektrischen Leistung der Wärmepumpe in Kilowatt angibt.
Eine andere wichtige Größe ist die Jahresarbeitszahl ß (JAZ). Sie beschreibt das Verhältnis der über
ein ganzes Jahr an das Heizungsnetz abgegebenen Energie zu der in diesem Zeitraum aufgenommenen elektrischen Energie. Sie kann auch als Anlagenutzungsgrad verstanden werden.
Beide - Leistungszahlen und vor allem die Jahresarbeitszahl - sollten möglichst hoch sein, um mit einem
Minimum an elektrischer Hilfsenergie auszukommen.
Die Jahresarbeitszahl bietet eine hervorragende Möglichkeit zur energetischen Bewertung der gesamten Anlage.