Wärmepumpen

Funktionsweise von Wärmepumpen

Was der direkten Sonnenenergienutzung versagt bleibt, ist mit der Wärmepumpe heute schon Stand der Technik - der Einsatz gespeicherter Sonnenenergie aus :

- Erdreich
- Wasser
- Luft

Erdreich

Bei der Nutzung der Erdwärme durch den Erdreichkollektor ist es von Vorteil, Eigentümer eines großen Grundstückes zu sein. Ein Rohrschlangensystem, das meist aus Kunststoff besteht, wird horizontal im Erdboden verlegt. In diesem System befindet sich ein fließfähiges Solegemisch, welches vom Erdboden die Wärme aufnimmt. Erdreich-Kollektor-Anlagen eignen sich vorallem für monovalenten Betrieb, ohne daß die darüberliegende Vegetation beeinträchtigt wird. Als Grundfläche wird etwa das zwei- bis dreifache der zu beheizenden Wohnfläche benötigt. Erdwärmesonden benötigen kein sehr großes Grundstück, da sie vertikal verlegt werden. Sie werden mit Bohrgeräten in das Erdreich eingesetzt. Wie bei den Erdreichkollektoren zirkuliert in dem vertikalen Rohrschlangen- system ein Solegemisch, welches dem Erdboden und dem Grundwasser indirekt die Wärme entzieht. Die Tiefe der Bohrungen hängt von der Beschaffenheit des Erdreichs ab. Da der Erdboden ab einer Tiefe von 15m eine relativ konstante Temperatur von +10 Grad Celsius hat, kann diese Art von Wärmequelle effizient genutzt werden.

Luft

Die Nutzung der Luft als Wärmelieferant ist überall und zu jeder Jahreszeit möglich. Sogar bei Minusgraden bis -20 Grad Celsius entziehen Wärmepumpen der Aussenluft noch ausreichende Heizungswärme. Die Energieausbeute ist dann natürlich niedriger als im Frühjahr oder Sommer. Da aber gerade an kalten Tagen viel Heizwärme benötigt wird, ist es sinnvoll, die Wärmepumpe monoenergetisch zu betreiben. Das heißt, es muß noch eine Zusatzheizung (z.B in Form einer Fussbodenheizung) installiert werden. Diese Zusatzheizung unterstützt die Wärmepumpe während der Kälteperioden. Vorteile der Luft/Wasser Wärmepumpe sind die einfache Installation, denn sie kann sowohl innen oder aussen betrieben werden und die Ersparnis von einigen Kosten, da Erdarbeiten und Brunnenbohrungen entfallen.

Wasser (Sole)

Die Energiequelle bei dieser Wärmepumpenart ist die Wasserwärme. Grundwasser ist ein optimaler Wärmespeicher. Selbst in sehr kalten Wintern liegt die Temperatur noch bei 8 bis 12 Grad Celsius. Auch im Jahresdurchschnitt bleibt die Wassertemperatur auf einem konstanten Niveau. Voraussetzungen für die Installation ist ausreichende Menge und Qualität des Grundwassers. Dies überprüfen Chemiker anhand einer Wasserprobe.

Für die Nutzung des Grundwassers ist ein Saugbrunnen und ein Schluck- oder Sickerbrunnen erforderlich. Es wird die Wärme des Grundwassers genutzt, wobei seine Temperatur gesenkt, seine Beschaffenheit jedoch nicht verändert wird. Auch Seen und Flüsse können zur Wärmegewinnung genutzt werden. Dem Saugbrunnen wird Wasser entzogen. In der Wärmepumpe wird diesem Wasser nun Wärme entzogen und dem Schluckbrunnen zugeführt. Das Wasser erwärmt sich wieder im Erdreich und kann aus dem Saugbrunnen wieder entnommen werden.

Funktionsweise einer Wärmepumpe

Im ersten Wärmetauscher (auch Verdampfer genannt) entzieht das Kältemittel der Luft die notwendige Verdampfungswärme und geht vom flüssigen in den gasförmigen Zustand über. Das Kältemittel wird vom Verdichter angesaugt und auf ein höheres Temperatur-Niveau "gepumpt". Im zweiten Wärmetauscher gibt das FCKW-freie Kältemittel die Wärme an das Speicherwasser ab und verflüssigt sich wieder. Dann beginnt der Kreislauf erneut.

Die Technik der Wärmepumpe ist ausgereift und umweltschonend. Die in der Umwelt unbegrenzt und kostenlos zur Verfügung stehende, gespeicherte Sonnenenergie wird zum Heizen und zur Warmwasserversorgung genutzt, unabhängig von Tages- oder Jahreszeit. Die Wärmepumpe ist somit eine echte Alternative zu herkömmlichen Heizungssystemen.

Arten eine Wärmepumpe einzusetzen

Monovalenter Betrieb

Die Wärmepumpe ersetzt den traditionellen Heizkessel. Sie deckt den Wärmebedarf des Hauses zu 100% das ganze Jahr allein. Diese Betriebsart ist zu bevorzugen.

Bivalenter Betrieb

Die Wärmepumpe deckt den Wärmebedarf zum größten Teil allein. Bei sehr tiefen Außentemperaturen arbeitet die Wärmepumpe mit einem zweiten Wärmeerzeuger, z. B. eine Ölheizung, zusammen.

Monoenergetischer Betrieb

An wenigen Tagen ergänzt ein elektrischer Heizstab bei tiefen Außentemperaturen die Wärmepumpe. Beide Wärmeerzeuger werden mit elektrischem Strom betrieben.



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