Kühlschrank Wärmepumpe? Wärme aus der Natur!
Wärmepumpen sind keine Erfindung der Neuzeit. Ganz im Gegenteil. Wärmepumpen gibt es schon seit mehr als 150 Jahren. Die erste Wärmepumpe kam in der Saline in Ebensee zum Einsatz. Oberösterreich gilt daher als das Mutterland der Wärmepumpe. Weil es die Wärmepumpen-Hersteller seit jeher verstanden haben die Technologie laufend weiterzuentwickeln, sind heute hoch effiziente und technisch ausgereifte Wärmepumpenanlagen am Markt, die wenig Strom zum Antrieb benötigen und über Jahrzehnte zuverlässig arbeiten.
Durch ihre besondere Funktionsweise gehört die Wärmepumpe zu den umweltschonendsten Methoden der Heizung und Warmwasserbereitung. Sie reduziert klimaschädliche CO2-Emissionen und den Energieverbrauch. Darüber hinaus benötigt sie kaum Wartung und stellt bei richtiger Planung und optimalem Betrieb ein Vielfaches der eingesetzten elektrischen Antriebsleistung an Wärmeenergie zur Verfügung.
Die Funktion - Umgekehrtes Prinzip
Für den Einbau einer Wärmepumpe sprechen viele gute Gründe!
Eines vorweg, wenn Sie sich für eine Wärmepumpe entscheiden, haben Sie sich automatisch für die Nummer Eins der Heizungstechniken entschieden. Niedrigste Betriebskosten und zukunftssichere Versorgungssicherheit machen das Wärmepumpensystem unschlagbar. Für viele Kunden hat auch die Umweltfreundlichkeit – vor allem im Vergleich zu den konventionellen Wärmeerzeugern Öl und Gas – oberste Priorität. Außerdem bieten Wärmepumpen ein hohes Maß an Komfort, indem sie nicht nur als Heizung fungieren, sondern auch zum Kühlen, zur Warmwasserbereitung sowie in Verbindung mit einer kontrollierten Wohnungslüftung genutzt werden können. Darüber hinaus sind sie extrem wartungsarm. Ein weiterer Pluspunkt: Die Nutzer einer Wärmepumpe sind dank dieser Technologie schon heute auf die gesetzlichen und technischen Anforderungen von morgen eingestellt und brauchen sich auch über endliche Energieträger keine Sorgen mehr zu machen. Denn die Wärmepumpe arbeitet unabhängig von Öl und Gas, wodurch sich für Wärmepumpenbesitzer die Frage nach der Verfügbarkeit dieser Brennstoffe nicht mehr stellt. Somit bieten Wärmepumpen langfristige Versorgungssicherheit.
Mehr als eine Heizung
In der Regel werden Wärmepumpen für die Heizung und die Warmwasserbereitung eingesetzt. Es ist aber auch möglich, eine Wärmepumpe ausschließlich für die Warmwasserbereitung zu nutzen – mit einem positiven Nebeneffekt: Eine Warmwasser-Wärmepumpe kühlt und entfeuchtet den Raum, in dem sie aufgestellt ist. Dies ist besonders in Speisekammern, Wein- oder Waschkellern von Vorteil. Außerdem sind Warmwasser-Wärmepumpen speziell für die Kombination mit fossilen Heizungssystemen geeignet. Darüber hinaus können Wärmepumpen sowohl für die aktive als auch für die passive Kühlung eingesetzt werden, wobei die energiesparende passive Kühlung (auch „stille“ oder „grüne“ Kühlung genannt) nur mit erdgekoppelten Systemen möglich ist.
Um das Gebäude mithilfe der Wärmepumpe zu kühlen, ist kein Zusatzgerät notwendig, aber die Anlage muss über eine Kühlfunktion verfügen – das sollte also bereits bei der Planung berücksichtigt werden. Die extrem energiesparende passive Kühlung ist eine empfehlenswerte Option. In der Regel kann man einen Raum um etwa 5 °C abkühlen.
Eine höhere Kühlleistung ist nur über die aktive Kühlung zu erreichen. In diesem Fall wird das Wärmepumpen-Prinzip umgedreht, wodurch die Antriebsenergie zum Kühlen eingesetzt wird. Auch eine Kombination von aktiver und passiver Kühlung ist möglich: So kann man bei einem geringerem Kühlbedarf zunächst die „stille energieoptimierte“ Kühlung nutzen und bei starker Hitze optional auf eine aktive Kühlung umschalten. Auch bei der aktiven Kühlung benötigt man keine zusätzlichen Geräte. Plant man die Kühlung von Anfang an ein, sind die zusätzlichen Kosten vergleichsweise gering.
Kontrollierte Wohnraumlüftung
Wärmepumpen können in gut gedämmten Häusern zudem mit einer kontrollierten Wohnraumlüftung kombiniert werden. Dabei nutzen Wärmepumpen die Abwärme aus der Abluft und erzeugen daraus mithilfe zusätzlicher Antriebsenergie Heizwärme und Warmwasser. Schließlich ist die Wärmepumpe auch sehr gut für die Kombination mit Solarthermie oder Photovoltaik geeignet. Solarthermie kann zur Unterstützung der Wärmepumpe beim Heizen und der Warmwasserbereitung genutzt werden. Nutzt der Hausbesitzer seinen über eine Photovoltaikanlage erzeugten Strom selbst, erhält er hierfür einen zusätzlichen finanziellen Nutzen – dies ist für Wärmepumpenbesitzer besonders interessant. Erzeugt der Hausbesitzer über seine Photovoltaikanlage dieselbe Menge Strom, wie er zum Antrieb seiner Wärmepumpenanlage benötigt, heizt er praktisch CO2-frei.
Ihre Vorteile:
- Günstige Betriebskosten
- Umweltfreundlichkeit
- Hohes Maß an Komfort
- Kein Platzbedarf für Heizraum oder Brennstofflager
- Vielseitig: Kann heizen, kühlen und das Warmwasser bereiten
- Höchste Kundenzufriedenheit über Jahre
- Extrem wartungsarm
- Flexibles Einsatzgebiet (Neubau / Sanierung)
- Langfristige Versorgungssicherheit
- Heimischer Energieträger
- Keine Zusatzkosten für Kamin
- Wertvoller Beitrag für die Erreichung von Klimaschutzzielen
- Keine Bevorratungskosten für Brennstoffe
- Kombi-System für fossile Heizungsanlagen
Wärmepumpen lassen sich nach der genutzen Wärmequelle einteilen
Die Wärmepumpe nützt gespeicherte Sonnenenergie, die vor Ort jederzeit – egal ob Tag oder Nacht, Sommer oder Winter – verfügbar ist. Diese Sonnenenergie kann aus drei verschiedenen Quellen gezogen werden: aus dem Erdreich, dem Grundwasser oder der Luft. Analog zu den drei Wärmequellen unterscheidet man demnach zwischen Sole/Wasser-, Wasser/Wasser- und Luft/Wasser- Wärmepumpen.
Erdwärme
Erdwärme kann man entweder mit vertikalen Erdwärmesonden oder horizontalen Erdwärmekollektoren für eine Wärmepumpe und somit für Heizungs- und Warmwasserzwecke nutzbar machen. Beide Techniken machen sich dabei die oberflächennahe Geothermie zunutze. Ein frostsicheres Arbeitsmittel (Sole, oder bei den sogenannten „Direktverdampfern“ das Kältemittel der Wärmepumpe direkt), entzieht dabei dem Erdreich Energie, welche durch die Wärmepumpe dann auf eine höheres Temperaturniveau gebracht wird.
Erdwärmesonden sind dabei über eine Bohrung senkrecht ins Erdreich eingeberachte, U-förmige Kunststoffrohre. Vorteile dieses Systems sind z. B. der geringe Flächenbedarf und ihre hohe Effizienz, da ab einer Tiefe von etwa 10 Metern die Temperatur das ganze Jahr über nahezu konstant ist. Die Tiefe der Sonde hängt vom Wärmebedarf und der Wärmeleitfähigkeit des Bodens ab. Bei einem neuen Einfamilienhaus liegt sie im Durchschnitt bei rund 140 Metern. Eine eventuell erforderliche Genehmigung für Erdwärmesonden holt am Besten der Bohrunternehmer ein; dies sollte der Auftraggeber explizit im Leistungsumfang vereinbaren.
Erdwärmekollektoren arbeiten mit einem waagerecht (oder schräg/senkrecht) angeordneten Flächenkollektor, einem unter der Frostgrenze verlegten Rohrsystem – in der Praxis bedeutet das in einer 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. Durch den geringeren Aufwand spart man für die Wärmequellenerschließung im Vergleich zu einer Erdwärmesonde etwa die Hälfte der Kosten.
Egal mit welchem System Sie die Erdwärme nutzen, im Sommer eignet sich ein solches System auch sehr gut zur effektiven passiven Kühlung, was zusätzlich zu einer „Regeneration“ der Sonde führt und im Winter durch die erhöhte Quelltemperatur eine noch effizientere Anlage zur Folge hat.
- Senkrechte Erdsonden brauchen wenig Platz
- Erdwärme-Wärmepumpen können horizontal oder vertikal gebaut werden
- Mit horizontalen Flächenkollektoren kann man besonders kostengünstig Erdwärme nutzen
Grundwasser
Grundwasser ist ein optimaler Wärmelieferant und wird gerne als Wärmequelle für Wärmepumpen genutzt, sofern die Voraussetzungen für die Nutzung des Wassers gegeben sind. Über einen Förderbrunnen wird dabei Wasser hochgepumpt, welchem durch die Wärmepumpe Wärme entzogen wird. Anschließend wird das Wasser über einen Schluckbrunnen wieder in das Grundwasser eingeleitet. Im Sommer kann man auch mit dieser Technik sehr energiesparend passiv kühlen. Wärmepumpen, die Wärme aus dem Grundwasser gewinnen, erzielen die besten Leistungs- und Arbeitszahlen, sind aber in der Regel bewilligungspflichtig. Kontaktstellen für das Wasserrecht und die wasserrechtlichen Bewilligungsverfahren sind die jeweiligen Landesregierungen. Das Wasserrecht selbst ist Bundessache. Im Bewilligungsverfahren unterstützt Sie der Brunnenbauer.
Wärmepumpen für Grundwasser
Grundwasser ist eine hervorragende Wärmequelle für Wärmepumpen
Außenluft und Abluft
Luft gibt es in unbegrenzter Menge und überall. Die Wärmequelle Luft wird im Neubau, wie auch im Sanierungsbereich sehr gerne genutzt, weil der Installationsaufwand und die Investitionskosten von Luft-Wärmepumpen geringer sind. 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. Abluft wird oftmals bei reinen Brauchwasser-Wärmepumpen oder bei der Wohnraumlüftung verwendet. Diese Varianten sind optimale Ergänzungen zu bestehenden Heizungssystemen.
Verdampfen, verdichten, verflüssigen, entspannen. Das sind die vier Eckpunkte im immer wiederkehrenden Arbeitskreislauf einer Wärmepumpe.
Wärmepumpen funktionieren wie Kühlschränke – nur wird das Prinzip genau umgekehrt genutzt: Während der Kältemittelkreislauf des Kühlschranks seinem Inneren Wärme entzieht und diese an die Umgebung abgibt, entzieht der Kältemittelkreislauf einer Wärmepumpe der Umgebung Wärme. Diese wird innerhalb des Gerätes auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und kann dann zum Heizen oder zum Erwärmen von Brauchwasser genutzt werden. Eine effiziente Wärmepumpe kann so mit 75 % kostenloser Umweltenergie 100 % Wärmeleistung erzeugen.
Die Hauptenergiequelle der Wärmepumpe ist die Umgebungswärme, also die in der Luft, im Boden oder im Grundwasser gespeicherte Sonnenenergie. Um diese Umgebungswärme von einem relativ niedrigen auf das für Heizung und Warmwasser erforderliche Temperaturniveau zu bringen, nutzt die Wärmepumpe ein Kältemittel. Dieses verdampft aufgrund seines niedrigen Siedepunktes schon bei vergleichsweise kalten Temperaturen der Wärmequelle. Durch Antriebsenergie in Form von Strom oder Gas wird das dampfförmige Kältemittel verdichtet, dadurch steigt die Temperatur auf das benötigte Niveau. In einem Kondensator wird das Kältemittel anschließend wieder verflüssigt, wobei es sowohl die zugeführte Antriebsenergie als auch die aufgenommene Umweltwärme auf einem höheren Temperaturniveau an das Heizmedium abgibt.
Wie effizient eine Wärmepumpe als Heizquelle arbeitet, zeigt das Verhältnis der eingesetzten zur erzeugten Energie. Um verschiedene Bauarten und Modelle vergleichen zu können, wird unter Normbedingungen im Labor der so genannte COP-Wert (Coefficient of Performance oder Leistungszahl) ermittelt. Dieser Wert gibt an, wie hoch der Energiegewinn im Vergleich zum Energieeinsatz ist. Moderne Wärmepumpen erreichen dabei unter den genormten Prüfbedingungen COP-Werte von 4 bis 5. Einfacher ausgedrückt: Das 4- bis 5-Fache der eingesetzten Energie wird wieder als Wärme erzeugt.
Wärmepumpen können darüber hinaus auch zur Kühlung eingesetzt werden. Da die Temperatur im Erdreich im Sommer geringer ist als die Raumtemperatur, können Erd- oder Grundwasser-Wärmepumpen die Kühle des Erdreiches direkt nutzen. Dafür wird nur ein sehr geringer Energieaufwand benötigt, was diese Art der der Kühlung sehr energieeffizient macht. Bei einem höheren Kühlbedarf kann zudem der Wärmepumpen-Kreislauf umgekehrt und zur aktiven Kühlung eingesetzt werden.
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