Wärmepumpe

Geschrieben von David Baral am 29. September 2015

Kategorie(n): Wärmepumpe

Seit 1980 plant und verbaut die Firma Butscher erfolgreich Wärmepumpen. Für eine einwandfreie und effiziente Nutzung der Wärmepumpe ist eine kompetente Planung sehr wichtig. Hier verfügen wir über 35 Jahre Erfahrung.

Wärmepumpe

Wärmepumpen arbeiten bis zu 75 Prozent mit erneuerbarer Energie aus dem Erdreich, der Luft oder dem Wasser. Bei allen drei Wärmequellen stammt der Großteil der Energie aus der Umwelt. Die Wärmepumpe kommt zum Einsatz, weil die erneuerbaren Energiequellen nicht direkt die nötige Temperatur liefern. Daher muss die Temperatur mittels einer Wärmepumpe auf das erforderliche Niveau angehoben werden. Voraussetzung für eine effiziente Betriebsweise ist eine Flächenheizung wie z.B eine Fußboden-, Decken- oder Wandheizung.

Funktionsprinzip

Wärmepumpen entziehen dem Erdreich, dem Grundwasser oder der Luft Wärme und geben diese an das Wasser in den Heizkörpern, die Fußbodenheizung oder das Trinkwarmwasser ab. Damit arbeitet die Wärmepumpe genauso wie jeder Kühlschrank – sie nutzt dessen Prinzip nur umgekehrt. Die Wärme, die der Umgebung entzogen wird, wird dabei von der Wärmepumpe zusätzlich erwärmt. Aus diesem Grund kann beispielsweise eine Luft-Wasser-Wärmepumpe auch im Winter bei niedrigen Außenlufttemperaturen noch heizen oder Warmwasser erzeugen.
Bild-Schema „Kühlschrankprinzip“

Wärmequellen

Luftwärme:

Außenluft als Wärmequelle kann extrem einfach und nahezu überall erschlossen werden – hierfür sind keine Bohrungen oder Genehmigungen notwendig. Bei hohen Außentemperaturen arbeitet die Luft/Wasser-Wärmepumpe besonders effektiv. Das ist ideal für die Warmwasserbereitung im Sommer oder bei der Wärmequelle Abluft, die konstant hohe Temperaturen liefert. Da die Temperaturen der Außenluft im Winter – also zu Zeiten des größten Heizbedarfs – relativ niedrig liegen, arbeitet eine Luftwärmepumpe etwas weniger effizient als erdgekoppelte Systeme und benötigt etwas mehr Antriebsenergie. Allerdings spart man durch den geringeren Bauaufwand wiederum Investitionskosten.

Flächenkollektor:

Kollektoren arbeiten mit einem waagerecht unter der Frostgrenze verlegten Rohrsystem – in der Praxis bedeutet das eine Tiefe von rund 1 bis 1,5 Metern. Die dafür benötigte Fläche darf nicht versiegelt oder überbaut werden, da der Boden die Wärme aus Regenwasser und Sonneneinstrahlung aufnehmen muss. Auch sollten dort keine tiefwurzelnden Pflanzen stehen. Erdwärmekollektoren sind lediglich anzeigepflichtig (Keine Genehmigung benötigt). Durch den geringeren Aufwand spart man für die Wärmequellenerschließung im Vergleich zu einer Erdwärmesonde etwa die Hälfte der Kosten.

Erdwärme:

Bei Erdwärmesonden fließt das frostsichere Arbeitsmittel, das dem Erdboden Wärme entzieht, durch zwei u-förmige Kunststoffrohre in einem senkrechten Bohrloch. Dadurch benötigen sie nur wenig Fläche – der Bohrlochdurchmesser ist etwa so groß wie eine CD. Da ab einer Tiefe von etwa 10 Metern die Temperatur das ganze Jahr über nahezu konstant ist, ist die Erdwärmesonde insbesondere im Winter bei tiefen Temperaturen sehr effektiv und gut für den Betrieb ohne Zusatzheizung geeignet. Die Tiefe der Sonde hängt vom Wärmebedarf und der Wärmeleitfähigkeit des Bodens ab. Bei einem neuen Einfamilienhaus liegt sie im Durchschnitt bei rund 100 Metern. Im Sommer eignen sich Erdwärmesonden auch sehr gut zur effektiven passiven Kühlung. Außer in Wasserschutzgebieten können Sonden fast überall eingesetzt werden – in diesen Wasserschutzgebieten arbeitet man dagegen in der Regel problemlos mit Erdwärmekollektoren. Die erforderlichen Genehmigungen besorgt normalerweise der Bohrunternehmer; dies sollte der Auftraggeber explizit im Leistungsumfang vereinbaren

Grundwasser:

Wenn Grundwasser in ausreichender Menge, Temperatur, Qualität und in einer möglichst geringen Tiefe vorhanden ist, kann man diese Wärmequelle mit einer Wasser/Wasser-Wärmepumpe sehr wirtschaftlich nutzen: Selbst an den kältesten Tagen liegen die Grundwassertemperaturen konstant bei rund 10 °C. Das Wasser wird über einen Förderbrunnen hochgepumpt, die Wärmepumpe entzieht ihm Wärme und anschließend wird das Wasser über einen Schluckbrunnen wieder in das Grundwasser eingeleitet. Im Sommer kann man auch mit dieser Technik sehr energiesparend passiv kühlen. Der Nachteil dieser Wärmequelle ist allerdings der hohe Planungsaufwand und ein verhältnismäßig großer Anteil von Hilfsenergie für die Wasserpumpen. Daher lohnt sich eine Wasser/Wasser-Lösung insbesondere für größere Objekte mit einem hohen Heiz- und Kühlbedarf. Die Nutzung dieser Wärmequelle ist zudem genehmigungspflichtig.