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Das Wärmepumpen Einmaleins

22.09.2008 | Rubrik: Aktuell | 0 Kommentare | 0 TrackBacks

In Deutschland wird gut ein Viertel der Erdenergie in privaten Haushalten verbracht und Gut drei Viertel davon werden für die Raumheizung aufgewandt.Grund genug, hier Bemühungen zur Energieeinsparung und Minderung der CO2-Emission anzusetzen. Das Heizen mit einer Wärmepumpe ist eine Möglichkeit der Energieeinsparung.

Wärmepumpen arbeiten nach dem Prinzip eines Kühlschranks, in dem sie die gleiche Technik, jedoch mit umgekehrten Nutzen verwenden. Der Kühlschrank entzieht Lebensmitteln Wärme. Diese gibt er durch Lamellen an seiner Rückseite an den Raum ab. Die Wärmepumpe entzieht unserer Umwelt aus der Luft, der Erde oder dem Wasser Wärme. Diese gewonnene Wärme wird auf ein höheres Niveau „gepumpt“ und an das Heizungswasser weitergegeben. Selbst wenn draußen klirrende Kälte herrscht, gewinnt die Wärmepumpe noch soviel Wärme, wie sie zum Beheizen eines Hauses benötigt. Im Detail funktioniert die Wärmepumpe wie folgt:
Beim Prozess der Energiegewinnung durchläuft ein Arbeitmedium, das so genannte Kältemittel, vier wesentliche Schritte. Bei dem Kältemittel handelt es sich um ein Medium, dass bereits bei sehr niedrigen Temperaturen verdampft.

Luft/Wasser-Wärmepumpen

Bei Luft/Wasser-Wärmepumpen dient Außenluft als Wärmequelle. Bei Gewerbe- und Industrieanlagen besteht auch die Möglichkeit, Raum- bzw. Abluft zu nutzen. Die geringen, gut kalkulierbaren Erschließungskosten sind ein großer Vorteil der Wärmequelle Luft. Die Nutzung bedarf keiner Genehmigung. Luft/Wasser-Wärmepumpen, wie z.B. die „LW 330A“ von Alpha-InnoTec können im Haus oder Garten aufgestellt werden. Schwankende Temperaturen und die gerade in der Heizsaison kühle Außenluft bewirken einen geringfügig höheren Energiebedarf als bei Sole/Wasser- oder Wasser/Wasser-Wärmepumpen. Der bivalente Betrieb kann im Gebäudebestand eine interessante und kostengünstige Alternative sein.

Sole-Wasser-Wärmepumpen

Die Wärmequelle Erdreich bietet im Jahresverlauf nahezu konstante Temperaturen. Für die Wärmepumpen-Anlage ergeben sich hieraus eine hohe Leistungszahl und ein geringer Energieverbrauch. Die Nutzung der in Erdboden gespeicherten Wärme erfolgt über Erdwärmekollektoren oder Erdwärmesonden. Dabei wird die Wärme von einem Hilfskreis (Solekreis) aufgenommen, der seinerseits die Wärme an das Arbeitsmittel der Wärmepumpe abgibt. Die vom Erdwärmekollektor benötigte Fläche beträgt etwa das 1,5-fache bis 2,5-fache der beheizten Wohnfläche und wird in etwa 1,2 m bis 1,5 m Tiefe verlegt. Die Ergiebigkeit wird im Wesentlichen durch die Beschaffenheit und den Wassergehalt des Erdbodens bestimmt. Feste, feuchte Böden sind bessere Wärmequellen als trockene und sandige. Das Erdreich regeneriert sich vor allem durch eindringende Niederschläge. Die Oberfläche darf deswegen nicht bebau oder versiegelt sein.

Wasser/Wasser-Wärmepumpe

In der Regel wird Grundwasser als Wärmequelle für Wasser/Wasser-Wärmepumpen genutzt. Grundwasser hat im Jahresverbrauch eine konstante Temperatur, die mit etwa 10°C relativ hoch ist. Damit ergibt sich eine hohe Leistungszahl. Bei der Kalkulation sollten aber die höheren Erschließungskostenberücksichtigt werden, da für die Nutzung des Grundwassers Schluck- und Förderbrunnen gebohrt werden müssen. Grundsätzlich besteht hierfür eine Genehmigungspflicht bei der unteren Wasserbehörde.

Betriebsarten

Um eine technisch und betriebswirtschaftliche optimales Ergebnis zu erreichen, kann die Wärmepumpe auf verschiedene Arten betrieben werden. Leistungsbedarf und Wärmequelle (Erdreich, Wasser oder Luft) sind entscheidend. Unterschieden werden die „Monovalente Betriebsart“, die „Bivalente Betriebsart“ und die „Monoenergetische Betriebsweise“.

Monovalente Betriebsart

In der Regel werden nur Sole/Wasser- und Wasser/Wasser-Wärmepumpenanlagen monovalent betrieben. Die Wärmepumpe wird so ausgelegt, dass auch bei niedrigen Außentemperaturen genügend Leistung zur Verfügung steht. Die monovalente Wärmepumpe deckt den Wärmebedarf des Gebäudes allein. Selbst bei tiefen Außentemperaturen liefern die Wärmequellen Erdreich und Wasser ausreichend Energie. Der Deckungsgrad beträgt 100%.

Bivalente Betriebsart

Im bivalenten Betrieb gibt es neben der Wärmepumpe einen zweiten Wärmeerzeuger, der bei tieferen Außentemperaturen die Beheizung des Gebäudes unterstützt. Die bivalente Betriebsart wird v.a. bei der Sanierung von bestehenden Gebäuden eingesetzt, da der vorhandene Heizkessel gut zur Ergänzung zur Wärmepumpe genutzt werden kann. Die Wärmepumpe wird für die Temperatur dimensioniert, bei der der zweite Wärmeerzeuger zugeschaltet wird. Diese Temperatur wird daher als Dimensionierungspunkt oder Bivalenzpunkt bezeichnet.

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