Wärmepumpentypen
Sole, Wasser und Luft für den Wärmetransport
Die Bezeichnung der Wärmepumpe geht darauf zurück, welches Medium die Wärme aufnimmt und welches Medium die Wärme im Haus verteilt. Wird beispielsweise Sole im Erdkollektor oder in der Erdsonde eingesetzt, um die Wärme aufzunehmen, und Wasser, um die Wärme abzugeben, ist von einer Sole-Wasser-Wärmepumpe die Rede. Wasser-Wasser-Wärmepumpen werden beispielsweise bei der Wärmegewinnung aus Grundwasser oder Abwasser verwendet. Bei der Luft-Wasser-Wärmepumpe dient die Umgebungsluft als Energiequelle.
Wärmequellen
Wärmequelle Erdboden – Erdsonden für kleine Grundstücke
Vertikale Erdwärmesonden benötigen wenig Platz und eignen sich deshalb besonders für kleine Grundstücke oder bereits angelegte Gärten. Das frostsichere Arbeitsmittel, das dem Erdboden Wärme entzieht, fließt durch zwei u-förmige Kunststoffrohre in senkrechten Bohrlöchern. Der Bohrlochdurchmesser ist etwa so groß wie eine CD. Wie viele Bohrungen angelegt und wie tief die Erdwärmesonden eingesetzt werden müssen, hängt vom Wärmebedarf und von der Wärmeleitfähigkeit des Bodens ab. Bei einem neuen Einfamilienhaus liegt sie im Durchschnitt bei rund 100 Metern. Mit Erdwärmesonden lässt sich im Sommer auch sehr effektiv eine passive Kühlung erreichen.
Wärmequelle Erdboden – Erdkollektoren für geringe Tiefen
Erdkollektoren bestehen aus einem schleifenartigen Rohrsystem, das waagerecht im Erdboden verlegt wird. Dabei reicht eine Tiefe von einem bis anderthalb Metern aus, um Frostsicherheit zu gewährleisten. Je nach gewünschter Wärmeleistung benötigen Kollektoren für den Bedarf eines Einfamilienhauses rund 200 bis 250 Quadratmeter Fläche. Diese Fläche darf nicht versiegelt oder überbaut werden, da der Boden die Wärme aus Regenwasser und Sonneneinstrahlung aufnehmen muss.
Wärmequelle Grundwasser – konstante Wärme bei großer Kälte
Wo Grundwasser in ausreichender Menge, Temperatur, Qualität und in einer möglichst geringen Tiefe vorkommt, ist die Nutzung seiner Wärme äußerst wirtschaftlich. Selbst an den kältesten Tagen liegen die Temperaturen dieser Wärmequelle konstant bei etwa zehn Grad Celsius. Das Grundwasser wird über einen Förderbrunnen hochgepumpt. Die Wärmepumpe entzieht dem Grundwasser die Wärme. Das abgekühlte Wasser fließt über einen Schluckbrunnen wieder zurück in den Erdboden. Grundwasser geht also nicht verloren. Die dem Grundwasser entzogene Energie in Form von Wärme wird auf die Temperatur erwärmt, die zur Beheizung des Hauses benötigt wird. Grundwasser-Wärmepumpen eignen sich im Sommer auch sehr effektiv für die passive Kühlung. Wegen des hohen Planungsaufwands und des verhältnismäßig großen Anteils an Hilfsenergie für die Pumpen lohnen sich Wasser-Wasser-Wärmepumpen vorwiegend für größere Objekte mit einem hohen Heiz- und Kühlbedarf.
Wärmequelle Umgebungsluft – Wärme ohne großen Bauaufwand
| Innenluft | Aussenluft |
Bei Luft-Wasser-Wärmepumpen wird die Umgebungsluft – Außenluft oder auch Luft in den Kellerräumen – als Energiequelle genutzt. Sie lässt sich extrem einfach und nahezu überall erschließen. Bohrungen oder großflächige Verlegearbeiten im Erdreich sind nicht notwendig. Der Einsatz von Luft-Wasser-Wärmepumpen bietet sich daher besonders für die Altbausanierung an. Da die Lufttemperaturen im Winter, wenn der größte Heizbedarf besteht, recht niedrig sind, ist die Effizienz von Luft-Wasser-Wärmepumpe etwas geringer als die erdgekoppelter Systeme. Deshalb kommt bei diesem System sehr oft eine zusätzliche Heizquelle, zum Beispiel eine elektrische Heizpatrone, zum Einsatz, was die Stromkosten um rund 150 bis 200 Euro pro Jahr im Vergleich zu erdgekoppelten Wärmepumpen erhöht. Ist der Heizwärmebedarf des Gebäudes jedoch sehr niedrig, kann sich eine Luft-Wasser-Wärmepumpe durchaus rentieren, zumal durch den geringeren Bauaufwand durchschnittlich etwa 3000 Euro gespart werden.
Wärmequelle Abwasser – Wärme mit Potenzial
Die durchschnittliche Temperatur von Abwasser ist ganzjährig deutlich höher als die anderer natürlicher Wärmequellen. Daher bietet es sich an, die Abwasserwärme für Heizzwecke zu nutzen. Zwei getrennte Wasserkreisläufe werden so gekoppelt, dass das wärmere Wasser das kältere aufheizt, ohne dass sich die Kreisläufe vermischen. Mit einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe wird das Heizungswasser auf die notwendige Temperatur erhitzt. Diese Wärmepumpenlösung eignet sich besonders für die Energiegewinnung in Ballungsgebieten, in denen Abwasser in großen Mengen anfällt.
Wärmepumpenkühlung - Die Wärmepumpe als Klimaanlage
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