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Erdwärme

Wärmepumpen

 

Wärmepumpen gibt es für verschiedene Wärmequellen:

  • Luft (Abluft, Außenluft),

  • Erdreich (Fläche, Graben)

  • Erdreich-Tiefenbohrung

  • Grundwasser

 

Je nach Wärmeangebot der Wärmequelle steigt die Leistungszahl der Wärmepumpe (Verhältnis der gewonnenen Wärmeleistung zur eingesetzten Energie – als Labor-Momentaufnahme) und damit die Jahresarbeitszahl (gesamte gewonnene Wärmemenge im Verhältnis zur eingesetzten Energie, Gesamtjahresbetrachtung).

 

Bedeutet für die Anlagenplanung und den Anlagenbetreiber ganz einfach:

Je kälter die Wärmequelle, desto mehr Hilfsenergie (Strom) muss eingesetzt werden, um die gleiche Menge Wärme zu erzeugen. Und die gleiche Wärmepumpe hat bei wärmerer Wärmequelle mehr Heizleistung als bei kälterer Wärmequelle.

 

Speziell bei einer Luft-/Wasser-Wärmepumpe (Wärmequelle: Außenluft) bedeutet das, dass die Nennwärmeleistung lt. Datenblatt bei Außenlufttemperatur von +2°C und Heizungswassertemperatur von +35°C angegeben ist. Bei kälteren Außentemperaturen, gerade dann wenn die volle Leistung der Heizung benötigt wird, hat die Wärmepumpe jedoch eine geringe Leistung. Daher ist eine genaue Planung bei Wärmepumpen sehr wichtig.

 

Auch bei der Auslegung anderer Wärmequellen ist diese Überlegung wichtig. Fällt die Wärmequellentemperatur in einem langen Winter in einem knapp ausgelegten Erdreichkollektor zu weit ab, hat die Wärmepumpe nicht mehr die notwendige Heizleistung, die Wohnung wird nicht mehr warm genug.

 

Ebenso muss überlegt werden, wie dem Erdreich entzogen wird und woher diese Wärme kommt bzw. wie der Erdkollektor regeneriert wird. So gibt es viele Überlegungen, die Wärme kompakt aus dem Erdreich zu entziehen. Statt eines großflächigen Erdkollektors werden Grabenkollektoren, Erdwärmekörbe, Erdregister, Erdzäune,… errichtet, die alle weniger Flächenbedarf und weniger Erdarbeiten versprechen.

 

Die Erwärmung des Erdkollektors, egal welcher Bauart, kommt zu einem geringen Teil von unten, vom Erdreich. Zum wesentlich größeren Teil kommt die Wärme aus Sonneneinstrahlung und vor allem Niederschlagswasser, von oben. Und hier ist der Wärmeeintrag pro m² immer begrenzt. Über dem Erdkollektor regnet es nicht mehr als daneben… Daher erhöht eine größere Fläche immer den Wärmeeintrag in den Erdkollektor und somit die Effektivität des Gesamtsystems.

 

Witterungsunabhängig können konstant hohe Wärmequellentemperaturen aus Tiefenbohrungen oder aus Grundwasser gewonnen werden. Bei Grundwassernutzung ist der Einsatz eines Zwischenkreiswärmetauschers zu empfehlen, damit das Grundwasser nicht direkt mit der Wärmepumpe in Berührung kommt.

 

Genauso wie die Wärmequelle ist die Planung der Wärmeabgabe wichtig. Auch wenn Hersteller versprechen, dass auch hohe Temperaturen mit Wärmepumpen erzeugt werden können, ist bei einer Vorlauftemperatur um ~ 55°C eine Grenze der Wirtschaftlichkeit erreicht. Müssen planmäßig regelmäßig höhere Temperaturen erzeugt werden muss über einen zweiten Wärmeerzeuger nachgedacht werden.

 

Sogar diese Kombination von zwei Wärmeerzeugern gibt es als eine Lösung. Vitocaldens heißt die Kombination einer Split – Luft-/Wasserwärmepumpe mit einer Gasbrennwerttherme, Vitolacaldens mit einer Ölbrennwerttherme.

 

Auch bieten sich Kombinationen von Wärmepumpen mit wasserführenden Kaminöfen an.

 

Bei Betriebsbedingungen, bei denen die Wärmepumpe eine Leistungszahl >3,5 erreicht gilt als regenerative Energie im Sinne des EWärmeG. Somit kann mit einer Wärmepumpe, sofern die Heizflächen für entsprechend niedrige Vorlauftemperaturen ausgelegt sind, das EWärmeG relativ leicht erfüllt werden.

 

Auch aufgrund den Investitionskosten ist die Wärmepumpe interessant, da ein zweiter Anlagenteil zur Erfüllung des EWärmeG entfallen kann.

 

Wärmepumpen nutzen die Verdampfungs- und Kondensationsenergie eines Kältemittels. Dabei wird ein flüssiges Kältemittel mit niedriger Siedetemperatur durch die Umweltwärme verdampft. Die (meist elektrische) Hilfsenergie wird lediglich dazu benötigt das Temperaturniveau des verdampften Kältemittels auf Heizungstemperaturen anzuheben. Im Heizungswärmetauscher (Kondensator oder Verflüssiger) wird das Kältemittel durch das Heizungswasser abgekühlt und verflüssigt sich dadurch wieder. Anschließend kommt das Kältemittel durch das Expansionsventil in den ursprünglichen Zustand und der Prozess beginnt von vorne.


 

Außenteil Vitocal 200-S
Vitocal 300-A
Vitocal 300-G