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Wer einmal in eine Wärmepumpe (auch Umweltheizung oder Kraftwärmemaschine genannt) investiert hat, der bekommt bis zu 75 Prozent seiner Energie aus der Erde gratis, denn mit einer Wärmepumpen-Heizanlage werden Erde oder Grundwasser als kostenlose Wärmequelle genutzt. Bei einem Erdwärmesystem zirkuliert Soleflüssigkeit, welche Erdwärme zur Wärmepumpe transportiert.
Wärme mit einem niedrigen Temperaturniveau wird dort mit Hilfe eines elektrisch betriebenen Kompressors auf ein höheres Niveau „gepumpt“ und an den Heizungskreislauf abgegeben. Dabei wird kostenlose Umweltenergie vorerst zum Verdampfer geführt.
Durch diese Anlage strömt das flüssige Kältemittel des internen Kreislaufes, nimmt Wärme auf und verdampft.
Ein Verdichter komprimiert das gasförmige Medium und in Folge des erhöhten Druckes steigt die Temperatur. Ein weiterer Wärmetauscher, der Verflüssiger, bringt die Wärme anschließend in das Umlaufsystem der Heizung.
Die gesamte Anlage arbeitet als geschlossenes System, wird über die Außentemperatur automatisch gesteuert und ist mehr oder minder wartungsfrei. Wärmepumpen arbeiten mit einem ähnlichen Prinzip wie Kühlschränke. So wird Umweltwärme für ein intelligentes Heizsystem verwendet und genutzt.
Welche Wärmepumpen-Systeme es gibt und durch was sie sich unterscheiden wird nachfolgend detailliert aufgelistet:
Die Anschaffung einer Luft-Wasser-Wärmepumpe ist vergleichsweise günstig. Für diese Art der Wärmebeschaffung muss kein großer Aufwand betrieben werden. Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe entzieht der Außen- oder Raumluft Wärme und leitet sie an einen verbauten Wärmeübertrager (Verdampfer) weiter.
Verwendet wird sie als Hauptwärmeerzeuger in einem Niedrigenergiehaus oder bivalentem Betrieb mit bestehender Heizung.
Zur Wahl stehen drei verschiedene Bauarten: Innenaufstellung, Aussenaufstellung oder Splitbauweise.
Zu den Vorteilen der Luft-Wasser-Wärmepumpe gehören preisattraktive Standardlösungen und ein vergleichsweise niedriger Installationsaufwand ohne größere bauliche Maßnahmen.
Nachteilig gesehen wird die Effizienz, welche auch von Außentemperaturen abhängig ist, sowie eine gelegentliche Geräuschentwicklung.
Mit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe wird die nahezu unerschöpfliche Energie aus dem Erdreich für Heizung und Warmwasserbereitung genutzt. Aufgestellt werden diese hocheffizienten Wärmepumpen im Innenbereich und finden vor allem als Hauptwärmeerzeuger für Systeme mit niedriger Vorlauftemperatur Verwendung.
Im Vergleich zu Luft-Wasser-Wärmepumpen erzielen Sole-Wasser-Wärmepumpen meist höhere Wirkungsgrade. Dafür sind der erhöhte Platzbedarf und der hohe finanzielle Aufwand für die Verlegung der Kollektoren bzw. der Bohrungen zu erwähnen.
Es werden zwei gängige Methoden, um die Wärme für die Wärmepumpe bereitzustellen, unterschieden: großflächige, oberflächennahe Erdkollektoren und platzsparende Erdsonden:
Ist ein Grundstück groß genug, kann dem Boden mit einem Flächenkollektor Wärme entzogen werden. Die Größe der Entzugsfläche richtet sich dabei nach dem Wärmebedarf des Gebäudes.
Für kleine Grundstücke empfiehlt sich der Einsatz von platzsparenden Erdwärmesonden. Die u-förmigen Tiefensonden werden in ein Bohrloch mit einer Tiefe von bis zu 140 Metern geführt und mit leitfähigem Dichtbeton verpresst.
Ein ganzjährig verlässlicher Warmwassererzeuger ist die Wasser-Wasser-Wärmepumpe. Sie kommt ohne jeglichen weiteren Wärmeerzeuger aus und weist dazu noch beste Leistungszahlen auf und zählt somit zu den effizientesten Wärmepumpenarten.
Sie nutzt das Grundwasser als Wärmequelle, da dieses ganzjährig relativ konstante Temperaturen (ca. 8–12 °C) hat.
Verwendung findet dieses hocheffiziente Modell als Hauptwärmeerzeuger für Systeme mit niedriger Vorlauftemperatur und wird im Innenbereich installiert.
Eine Unterart der Luft-Wasser-Wärmepumpe in der Größe eines Gefrierschranks, versehen mit einem Brauchwarmwasser-Speicher, ist die Warmwasser-Wärmepumpe. Ihre Aufgabe ist, Brauchwasser aufzuheizen. Eine Warmwasser-Wärmepumpe dient ausschließlich der Bereitung von Warmwasser.
Sie nutzt die Außenluft oder beispielsweise die warme Abluft einer Gas- oder Ölheizung, um dem Warmwasserspeicher Wärme zuzuführen. Wird Umluft als Wärmequelle verwendet, entfeuchtet die Warmwasser-Wärmepumpe auch den Raum und beugt so Schimmelbildung vor.
Ist sie an ein vorhandenes Luftverteilsystem angeschlossen, kann sie die Räume sogar kontrolliert be- und entlüften. Hierbei ist eine Zuluftleitung notwendig, damit kein Unterdruck entsteht.
Für Häuser mit einem geringen Heizbedarf – wie beispielsweise Passivhäuser – eignet sich die Luft-Luft-Wärmepumpe besonders. Sie entzieht der Umgebungs- und Abluft Energie, welche dann in Wärme umgewandelt wird. Dies funktioniert auch bei niedrigen Temperaturen im Winter.
Es werden zwei gängige Methoden, um die Wärme für die Wärmepumpe bereitzustellen unterschieden:
Der Bau von Wärmepumpen-Anlagen sollte ausschließlich mit zertifizierten Spezialisten durchgeführt werden.
Entscheidend für die optimale Funktionsweise einer Wärmepumpenheizanlage ist nicht so sehr die Wärmepumpe an sich, sondern eher das Gesamtsystem „Wärmequelle-Wärmepumpe-Wärmeabgabe” und deren gegenseitige Abstimmung.
Sind die Zusammenhänge dieser Technologie nicht bekannt, können Fehler wie eine schlecht abgestimmte Hydraulik, falsch dimensionierte Umwälzpumpen und sonstige Anlagenfehler das gewünschte Ergebnis, also die maßgebliche Energieeinsparung, beeinträchtigen.
Hierbei ist vor allem die Jahresarbeitszahl des gesamten Systems entscheidend – nicht zuletzt auch für die Höhe der Förderung. Unter der Jahresarbeitszahl versteht man das Verhältnis zwischen dem Energie-Input in Form eingekaufter elektrischer Energie und dem Output von nutzbarer Wärmeenergie.
Nicht verwechselt werden sollte die Jahresarbeitszahl des Systems mit der weniger bedeutenden Leistungszahl einer Wärmepumpe (Prüfstandwerte bei optimalen Bedingungen).
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Es gibt drei Arten von Wärmepumpenheizungen: Luftwärmepumpe, auch Luft-Wasser-Wärmepumpe genannt, die Grundwasserwärmepumpe, auch Wasser-Wasser-Wärmepumpe genannt und die Erdwärmepumpe, auch Solewärmepumpe oder Sole-Wasser-Wärmepumpe genannt.
Eine Wärmepumpe sollte ich nicht in unmittelbarer Nähe zu Schlafräumen oder Nachbargebäuden aufstellen, ein Mindestabstand von drei bis vier Metern ist ratsam, wobei man auch die individuellen Herstellerangaben zur Geräuschemission beachten sollte. Am besten ist ein Standort auf der ohnehin lauteren Straßenseite des Gebäudes zu wählen.
Mit einer Wärmepumpen-Heizanlage werden Erde oder Grundwasser als kostenlose Wärmequelle genutzt. Dabei wird kostenlose Umweltenergie vorerst zum Verdampfer geführt und durch diese Anlage strömt das flüssige Kältemittel des internen Kreislaufes, nimmt Wärme auf und verdampft. Ein Verdichter komprimiert das gasförmige Medium und in Folge des erhöhten Druckes steigt die Temperatur.
Generell kann eine Wärmepumpe klimafreundlich sein, es kommt aber auf die Art der Anlage an, da Wärmepumpen Wärme aus der Umgebungsluft, dem Grundwasser oder dem Erdreich gewinnen können. Diese Nutzung erneuerbarer Energien allein macht ein System noch nicht klimafreundlich. Denn Wärmepumpen benötigen dennoch viel Strom, aber je mehr Strom aus Wind- und Sonnenkraft und anderen erneuerbaren Energien in den allgemeinen Strommix einfließen, desto klimafreundlicher wird jede Wärmepumpe.
Um eine Wärmepumpe optimal zu nutzen eignen sich idealerweise Flächenheizungen, wie zum Beispiel Fußboden-, Wand- oder Deckenheizungen. Die Wärme kann über die große Fläche sehr gut an den Raum abgegeben werden wodurch eine Flächenheizung mit niedrigeren Heiztemperaturen auskommt, welche problemlos von der Wärmepumpe bereitgestellt werden können.
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