Wärmepumpe
Eine Wärmepumpe nutzt das ganze Jahr über die Umweltwärme, die in der Außenluft, in der Erde oder im Grundwasser gespeichert ist.
So funktioniert eine Wärmepumpe
Eine Wärmepumpe funktioniert wie ein Kühlschrank nur umgekehrt. Im Kühlschrankinneren wird Wärme entzogen und am rückwärtigen Teil wieder abgegeben. Eine Wärmepumpe zieht Wärme aus der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser und gibt sie über einen WärmetauscherWärmetauscher (auch Wärmeübertrager) ist ein Gerät zur Übertragung der Wärme von einem Material auf ein anderes. Wärmetauscher ist ein wichtiger Bestandteil der Heizungstechnik und erwärmt z.B. das Brauchwasser oder das Wasser für die Heizungen. Die Wärmeübertragung kann auf drei unterschiedliche Weisen erfolgen: - direkt: die Stoffe kommen in Kontakt miteinander. - indirekt: die Stoffe sind durch eine wärmedurchlässige Wand getrennt. - halbdirekt: thermische Energie wird mit Hilfe eines Wärmespeichers übertragen. Dieser wird von zwei Stoffen abwechselnd erwärmt und gekühlt. an den Heizkreislauf ab. Um ein höheres Temperaturniveau erreichen zu können wird eine Flüssigkeit eingesetzt, die bei niedrigen Temperaturen zu sieden beginnt. Die dazu notwendige Wärme wird durch die Luft, durch Sole (Wasser mit Frostschutzmittel) oder direkt durch Grundwasser zugeführt. Der Flüssigkeitsdampf wird durch einen Kompressor verdichtet – dabei steigt die Temperatur stark an. Die Wärme wird nun über einen WärmetauscherWärmetauscher (auch Wärmeübertrager) ist ein Gerät zur Übertragung der Wärme von einem Material auf ein anderes. Wärmetauscher ist ein wichtiger Bestandteil der Heizungstechnik und erwärmt z.B. das Brauchwasser oder das Wasser für die Heizungen. Die Wärmeübertragung kann auf drei unterschiedliche Weisen erfolgen: - direkt: die Stoffe kommen in Kontakt miteinander. - indirekt: die Stoffe sind durch eine wärmedurchlässige Wand getrennt. - halbdirekt: thermische Energie wird mit Hilfe eines Wärmespeichers übertragen. Dieser wird von zwei Stoffen abwechselnd erwärmt und gekühlt. an den Heizkreislauf abgegeben.
Vorteile einer Wärmepumpe:
- kostenlose Heizenergie
- umweltschonend
- keine Flamme vor Ort = kein CO2 - Ausstoß
- Raumgewinn, da kein Brennstofflagerraum notwendig ist
- Unabhängigkeit von ständig steigenden Ölpreisen
- keine Kaminkehrerkosten
Eine Wärmepumpe kann im Sommer auch kühlen
Um eine Sole/Wasser-Wärmepumpe auch zum Kühlen nutzen zu können reicht es bereits aus die Förderrichtung des Verdichters und des Expansionsventil umzudrehen oder die Erdwärme ganz ohne Kompression zu nutzen. Je nach Intensität der benötigten Kühlleistung und dem vorhandenen Abgabesystem setzt man dabei eine aktive oder passive Kühlung ein.
Wärmepumpenarten:
Die genannten Wärmepumpenarten werden auf den folgenden Seiten noch genauer erklärt und beschrieben.
Wichtige Kennzahlen
Wichtig ist es beim Kauf einer Wärmepumpe auf bestimmte Kennzahlen zu achten, an denen man die Effizienz eines Gerätes erkennen kann.
Der COP - Wert betrachtet punktuell das Verhältnis der gewonnenen Wärme zu der dafür benötigten elektrischen Energie. Ist dieser gering, ist die Wärmepumpe damit weder rentabel noch umweltschonend. Beim COP Ccoefficient of performance Nutzbare Wärme- bzw. Kälteleistung / eingesetzte Leistung Gibt Aufschluss über die Effizienz von Wärmepumpen und bestimmt die energetische Leistung des Geräts. (entscheidend ist, wie hoch letztlich der Wärmeertrag im Verhältnis zu der aufgenommenen elektrischen Leistung ausfällt)ist zusätzlich die Leistung von Hilfsaggregaten wie Umwälzpumpen oder Grundwasserförderpumpen miteingerechnet. Diese Mitberücksichtigung ist auch der Unterschied zur Leistungszahl. Diese betrachtet zwar auch das Verhältnis der thermischen Leistung zur zugeführten elektrischen Energie, lässt aber dabei die nötige Hilfsenergie durch weitere nötige Aggregate außer Acht.Die Leistungszahl wird auf dem Prüfstand unter Normbedingungen ermittelt.
Auch der Gesetzgeber wirkt ineffizienten Geräten entgegen und setzt für effiziente Wärmepumpen eine Mindest-JahresarbeitszahlJahresarbeitszahl - JAZ Kritierum zur Beurteilung der Effizienz von Heizungsanlagen mit Wärmepumpen. Nur im Betrieb bestimmbar. Abgegebene Heizenergie / aufgenommene, elektrische Verdichterenergie Die Jahresarbeitszahl betrachtet das Verhältnis der abgegebenen Wärmeenergie zu der aufgewandten elektrischen Energie über das ganze Jahr hinweg. Damit ist sie geeignet Aufschluss über die energetische Gesamtbewerbung zu geben. fest. Diese liegt bei elektrisch angetriebenen Sole-Wasser-Wärmepumpen bei 4 und bei Luft-Wasser-Wärmepumpen bei 3,5. Die JahresarbeitszahlJahresarbeitszahl - JAZ Kritierum zur Beurteilung der Effizienz von Heizungsanlagen mit Wärmepumpen. Nur im Betrieb bestimmbar. Abgegebene Heizenergie / aufgenommene, elektrische Verdichterenergie Die Jahresarbeitszahl betrachtet das Verhältnis der abgegebenen Wärmeenergie zu der aufgewandten elektrischen Energie über das ganze Jahr hinweg. Damit ist sie geeignet Aufschluss über die energetische Gesamtbewerbung zu geben. betrachtet - im Gegensatz zum COP - das Verhältnis der abgegebenen Wärme zu der zugeführten elektrischen Energie über das ganze Jahr hinweg. Auch hier wird sowohl die Antriebs- als auch die Hilfsenergie berücksichtigt. Deshalb ist mit dieser Kennzahl eine gute energetische Gesamtbewertung der Anlage möglich. Bisweilen werden auch Angaben über den NutzungsgradKennzahl zur Beurteilung der Effizienz von Wärmepumpen. Der Nutzungsgrad ist ein Maß über die tatsächlich aufgewendete Energie. Dabei wird er nicht zeitpunktbezogen bestimmt, sondern über das ganze Jahr hinweg. Daher liegt er auch meist über dem Wirkungsgrad, da in der gesamten Heizperiode das Einhalten des optimalen Betriebszustands nicht gegeben ist. einer Wärmepumpe gemacht. Dieser gibt das Maß für die tatsächlich verwendete Energie in einer Heizperiode an, d.h. er betrachtet einen längeren Zeitraum. Der WirkungsgradVerhältnis zwischen Eins und Ertrag (nutzbare zu aufgewendeter Energie). Man unterscheidet - Feuerungswirkungsgrad - Normnutzungsgrad - Jahresnutzungsgrad - Leistungszahl Wirkungsgrad bei Wärmepumpen: punktuell bestimmtes Maß für die tatsächlich aufgewendete Energie. Meist geschieht dies im optimalen Betriebszustand und daher liegt der Wirkungsgrad normalerweise über dem Nutzungsgrad. hingegen wird punktuell bestimmt, also an einem Betriebspunkt gemessen. Dies geschieht meist bei dem optimalen Betriebszustand. Daher ist der WirkungsgradVerhältnis zwischen Eins und Ertrag (nutzbare zu aufgewendeter Energie). Man unterscheidet - Feuerungswirkungsgrad - Normnutzungsgrad - Jahresnutzungsgrad - Leistungszahl Wirkungsgrad bei Wärmepumpen: punktuell bestimmtes Maß für die tatsächlich aufgewendete Energie. Meist geschieht dies im optimalen Betriebszustand und daher liegt der Wirkungsgrad normalerweise über dem Nutzungsgrad. in den meisten Fällen höher als der NutzungsgradKennzahl zur Beurteilung der Effizienz von Wärmepumpen. Der Nutzungsgrad ist ein Maß über die tatsächlich aufgewendete Energie. Dabei wird er nicht zeitpunktbezogen bestimmt, sondern über das ganze Jahr hinweg. Daher liegt er auch meist über dem Wirkungsgrad, da in der gesamten Heizperiode das Einhalten des optimalen Betriebszustands nicht gegeben ist. , da bei diesem aufgrund der längerwierigen Betrachtung das permantene Einhalten des optimalen Betriebszustands nicht gegeben ist.
Kosten einer Wärmepumpe
Die Kosten variieren nach Hersteller und Anbieter:
- Luft-Wasser-Wärmepumpe für Heizung und Brauchwarmwasser: ca. 10.000 - 12.000 Euro
- Sole-Wasser-Wärmepumpe für Heizung und Brauchwarmwasser: ca. 8.500 - 11.500 Euro
- Wasser-Wasser-Wärmepumpe für Heizung und Brauchwarmwasser: ca. 9.000 - 12.000 Euro
Fakten Wärmepumpe:
- Funktionsweise wie beim Kühlschrank
- kostenlose Heizenergie
- umweltschonend
- kein CO2 - Ausstoß
- Raumgewinn, da kein Brennstofflagerraum notwendig ist
- Unabhängigkeit von ständig steigenden Ölpreisen
- keine Kaminkehrerkosten
- Kühlung im Sommer