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Wärmepumpen

Eine Wärmepumpe nutzt die kostenlos vorhandene Umgebungswärme für Heizzwecke bzw. zur Warmwasserbereitung, „pumpt“ sie auf das Temperaturniveau der Heizung und gibt sie an das Heiznetz ab.


Das Prinzip der Wärmepumpe

Die Wärmepumpe arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie ein Kühlschrank, jedoch mit umgekehrter Wirkung. Als Wärmequelle können grundsätzlich die Außenluft, das Erdreich oder das Grundwasser genutzt werden.

Die Voraussetzung für eine wirtschaftlich und ökologisch gut funktionierende Wärmepumpe ist neben guter Planung und Ausführung ein Heizsystem mit niedrigen „Vorlauftemperaturen“. Das ist üblicherweise eine Fußboden- oder Wandheizung. Der Einsatz im Altbau ist dadurch häufig eingeschränkt, wenn nicht die Heizkörper so reichlich dimensioniert oder solche verwendet werden, die mit Vorlauftemperaturen möglichst weit unter 50 °C betrieben werden können.

Mit dem Einsatz von einer Kilowattstunde Strom für den Wärmepumpenantrieb können unter günstigen Voraussetzungen 3,5 kWh bis über 4,5 kWh Heizwärme erzeugt werden.


Leistungs-/Jahresarbeitszahl

Beim ökologischen Betrieb einer Wärmepumpe ist gerade die Höhe der Jahresarbeitszahl entscheidend.

Die Effektivität der Wärmepumpen-Anlage wird über die Jahresarbeitszahl ausgewiesen, die jedoch erst ermittelt werden kann, wenn die Anlage in Betrieb ist. Über ein vorgegebenes Berechnungsverfahren lässt sich anhand der Leistungszahl der Wärmepumpe und weiteren Randparametern die zu erwartende Jahresarbeitszahl im Voraus bestimmen.

Die Leistungszahl gibt das Verhältnis zwischen der Wärmeleistung (kWth), die ans Heiznetz abgegeben wird und der aufgenommenen elektrischen Leistung der Wärmepumpe an. Die Leistungszahl wird für eine bestimmte Anlage bei einen bestimmten Messpunkt erhoben, sie ändert sich permanent je nach Quellen- und Heizungsvorlauftemperatur.

Bei Erdreich- und Grundwasserwärmepumpen können Werte um 4 erreicht werden, bei der Nutzung von Abwärme sogar höhere Werte. In der Praxis entscheidet die Ausführung und die Erfahrung über die Qualität der Anlage.

Die Voraussetzung für eine wirtschaftlich und ökologisch gut funktionierende Wärmepumpe ist neben guter Planung und Ausführung ein Heizsystem mit niedrigen „Vorlauftemperaturen“. Das ist üblicherweise eine Fußboden- oder Wandheizung. Der Einsatz im Altbau ist dadurch häufig eingeschränkt, wenn nicht die Heizkörper so reichlich dimensioniert oder solche verwendet werden, die mit Vorlauftemperaturen möglichst weit unter 50 °C betrieben werden können.

Wärmequelle Erde

Die im Erdreich gespeicherte natürliche Energie lässt sich auf einfache Art nutzen: mit einer oder mehreren vertikalen Erdwärmesonden oder mit einem horizontalen Erdkollektor, der frostsicher auf dem Grundstück verlegt wird.

Dazu werden entweder in ein bis zwei Meter Tiefe Rohrleitungen im Garten verlegt (ein so genannter Erdreich- oder Horizontalkollektor) oder aber eine oder mehrere Bohrungen von 40 bis 100 Meter Tiefe (Vertikalkollektor oder Erdreichsonde genannt) vorgenommen, durch die eine frostfeste Wärmetauscherflüssigkeit
(Sole) gepumpt wird.

Die Ausführung von Erdwärmebohrungen müssen der unteren Wasserbehörde angezeigt werden. In diesem Zusammenhang ist parallel ein Antrag auf wasserrechtliche Erlaubnis zu stellen. Nach Eingang der vollständigen Unterlagen kann meist das vereinfachte Verfahren durchgeführt werden. Innerhalb einer Bearbeitungszeit von ca. 4 Wochen ergeht die Entscheidung, die mit Auflage und Hinweisen zum Vorhaben versehen ist. In Wasserschutzgebieten ist die Durchführung von Erdwärmebohrungen i.d.R. nicht möglich.

Wärmequelle Luft

Umgebungsluft ist überall in beliebigen Mengen vorhanden und kann problemlos als Wärmequelle genutzt werden. Leider bietet die Luft im Winter, wenn der höchste Wärmebedarf herrscht, ungünstigere Verhältnisse, sodass der Wirkungsgrad der Wärmepumpe dann stark abnimmt. Im Sommer und der Übergangszeit ist dagegen der Wirkungsgrad hoch, weil dann optimale Temperaturbedingungen vorliegen. Hier gilt ebenfalls zur Beurteilung der Anlage die Jahresarbeitszahl heran zu ziehen.

Wärmequelle Wasser

Dank seiner das ganze Jahr hindurch nahezu konstanten Temperatur ist Grundwasser als Wärmequelle für eine Wärmepumpenheizung sehr gut geeignet. Selbst an frostigen Wintertagen besitzt das Wasser eine Temperatur von +7 bis +12°C. Aber auch Oberflächenwasser aus Seen, Flüssen, Bächen sowie Abwasser können als Energiequelle genutzt werden.
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