Wärmepumpen - die Wärmequellen

 

Erdwärmepumpe Grundwasserwärmepumpe Luftwärmepumpe

 

Auswahl der Wärmequelle

Tipp: Die Wärmequelle mit dem höchsten Temperaturniveau bringt die höchst mögliche Leistungszahl und damit niedrigste Heizkosten.
 

Wärmequelle 

Wasser

Ist Grundwasser in vertretbarer Tiefe und Temperatur vorhanden, so erreicht man damit die höchsten Jahresarbeitszahlen (bewilligungspflichtig). Eine konstante Temperatur von +8°C bis +12°C garantiert einen optimalen Heizbetrieb. Das Grundwasser wird vom Förderbrunnen zur Wärmepumpe und von dort zum 15 Meter entfernten Sickerbrunnen geführt. Scheidet Grundwasser aus, bietet sich die Wärmequelle Erdreich an.

Erdwärme

 

 Erwärme ist zu 98% gespeicherte Sonnenenergie. Die Erdtemperatur hält auch an sehr kalten Wintertagen das nötige Niveau für einen wirtschaftlich optimalen Betrieb. Es werden sogenannte Erdkollektoren im Erdreich verlegt, über die die Wärme aufgenommen wird. In diesen Erdkollektoren zirkuliert das Wärmeträgermedium, welches die Wärme aufnimmt und zur Wärmepumpe weiterleitet. Je nach Wärmeträgermedium im Erdkollektor unterscheidet man zwischen den Betriebsarten Sole und Direkterwärmung.

 

Erdwärme

 Erwärme ist zu 98% gespeicherte Sonnenenergie. Die Erdtemperatur hält auch an sehr kalten Wintertagen das nötige Niveau für einen wirtschaftlich optimalen Betrieb. Es werden sogenannte Erdkollektoren im Erdreich verlegt, über die die Wärme aufgenommen wird. In diesen Erdkollektoren zirkuliert das Wärmeträgermedium, welches die Wärme aufnimmt und zur Wärmepumpe weiterleitet. Je nach Wärmeträgermedium im Erdkollektor unterscheidet man zwischen den Betriebsarten Sole und Direkterwärmung. Bei der Direkterwärmung zirkuliert das Arbeitsmittel der Wärmepumpe (R 407C) selbst als Wärmeträgermedium im Erdkollektor. Zwischenwärmetauscher und Soleumwälzpumpe entfallen.
 

 

Bei der Sole-Variante zirkuliert als Wärmeträgermedium Sole, welche die Wärme aufnimmt und zur Wärmepumpe leitet.

Die Erdkollektoren können dabei auf verschiedene Arten verlegt werden:
- Bei ausreichend Platz (Gartenfläche) sind Flachkollektoren die preisgünstigste Lösung. (Verlägefläche bei Neubauten ist ca. das 1,2- bis 1,5-fache der zu beheizenden Fläche.)
- Bei weniger Platz bieten sich spiralförmige Künettenkollektoren oder Erdsonden (Tiefenbohrungen) an.

 

Luft

Scheiden Grundwasser und Erdreich aus, so ist es überall möglich die Außenluft als Wärmequelle heranzuziehen. Besonders geeignet auch für die Nachrüstung oder bivalent betriebene Anlagen. Durch die in der Wärmepumpe integrierte Abtaueinrichtung ist eine einwandfreie Funktion bis unter -18°C gegeben. OCHSNER z.B. empfiehlt dabei die Verwendung von Split-Geräten: Aufstellung der Wärmepumpe geschützt im Haus und Aufstellung des Verdampfers verlustfrei im Freien. Vorteile: keine Luftkanäle, sehr ruhig, lange Lebensdauer.

Und noch genauer

Luft als Wärmequelle

 Durch die Sonne erwärmte Luft ist überall vorhanden. Wärmepumpen holen selbst bei -18 °C noch genügend Wärme aus der Außenluft. Luft als Wärmequelle hat allerdings den Nachteil, daß sie dann am kältesten ist, wenn am meisten Heizwärme benötigt wird. Es gelingt zwar, ihr noch bei -18 °C Wärme zu entziehen, die Leistungszahl der Wärmepumpe geht jedoch drastisch zurück. Deshalb wird vielfach eine Kombination mit einem zweiten Wärmeerzeuger angestrebt, der während der kurzen, besonders kalten Zeit im Jahr die Heizung unterstützt. Ein besonderer Vorteil ist die einfache Installation der Luft-Wärmepumpe, denn umfangreiche Erdreicharbeiten oder Brunnenbohrungen entfallen. Sonderanwendung: Die Nutzung von Abluft aus z. B. Industrie, Landwirtschaft, Friseursalons und Gastronomie kann für die Wärmepumpe genutzt werden Vergleichen Sie den Einsatz in Lüftungskombianlagen. 

Grundwasser als Wärmequelle

 Grundwasser ist ein guter Speicher von Sonnenwärme. Selbst an kältesten Wintertagen hält es eine konstante Temperatur von + 8 °C bis + 12 °C. Darin liegt der Vorteil: Aufgrund des gleichbleibenden Temperaturniveaus der Wärmequelle ist die Leistungszahl der Wärmepumpe das ganze Jahr günstig. Leider steht Grundwasser nicht überall ausreichend und in geeigneter Qualität zur Verfügung. Aber dort, wo es möglich ist, lohnt sich der Einsatz. Die Nutzung von Grundwasser muss durch die zuständige Behörde (im allgemeinen das Wasserwirtschaftsamt) genehmigt werden. Für die Wärmenutzung ist ein Saugbrunnen und ein Schluck- oder Sickerbrunnen zu erstellen. Auch Seen und Flüsse eignen sich zur Wärmegewinnung, denn sie wirken ebenfalls als Wärmespeicher. Über die Möglichkeit der Wassernutzung geben die Unteren Wasserbehörden Auskunft.

Ein großes Grundstück als Wärmequelle

 In Tiefen von 1,20 bis 1,50 m bleibt die Erde auch an kalten Tagen warm genug, um Wärmepumpen wirtschaftlich betreiben zu können. Voraussetzung ist allerdings, dass ein entsprechend großes Grundstück zur Verfügung steht, um ein Rohrschlangensystem (üblicherweise aus Kunststoff) zu verlegen, das die Erdwärme aufnimmt. Durch die Rohre fließt ein umweltfreundliches Solegemisch, das nicht einfrieren kann und die aufgenommene Wärme zum Verdampfer der Wärmepumpe leitet. Als Faustregel gilt: Man braucht 2-3 mal soviel unversiegelte Erdreichfläche wie die zu beheizende Fläche. Wichtig auch: Je feuchter der Boden, um so höher ist die Entzugsleistung.
Weniger Platzbedarf benötigen vertikale Erdwärmesonden, die mit einem Bohrgerät bis 100 Meter tief ins Erdreich eingesetzt werden. Erdwärmesonden bestehen aus einem Sondenfuß und endlosen, vertikalen Sondenrohren aus PE. Wie bei dem Erdreichkollektor zirkuliert in dem Kunststoff-Rohrsystem ein Solegemisch, welches dem Erdboden die Wärme entzieht. Die Entzugsleistung ist von den Bodenbeschaffenheiten abhängig, auch hier gilt: Je feuchter der Boden, desto höher ist die Entzugsleistung. Je nach Wärmepumpe und Bodenbeschaffenheit werden mehrere Erdwärmesonden zu einer Anlage zusammengeschaltet. Die Anlagen sind anzuzeigen und ggf. bei der Unteren Wasserbehörde genehmigen zu lassen.

Auswahl der Wärmepumpe

Bestimmung des Wärmebedarfes

Bei Wärmepumpen Anlagen ist eine genaue Dimensionierung besonders wichtig, denn überdimensionierte Geräte verursachen übermäßige Kosten und arbeiten mit einem niedrigeren Wirkungsgrad.

Die Ermittlung des Wärmebedarfs (Heizleistung) erfolgt nach den entsprechend gültigen Normen in Deutschland (DIN 4701), Österreich (ÖNORM 7500 (B 8135)), und der Schweiz (IA 380-1, SIA 384-2). Der Wärmebedarf wird in kW angegeben.

Folgende Werte sind erfahrungsgemäß ungefähr zu erwarten (Wärmebedarf W/m2):

Der spezifische Wärmebedarf (W/m2) wird mit der zu beheizenden Wohnfläche multipliziert und ergibt den gesamten Wärmebedarf (Transmissions- und Lüftungswärmebedarf).

Die Jahres-Heizarbeit in kWh p.a. gibt an wieviel Heizenergie (Wärmeenergie) im Laufe eines Jahres aufzubringen ist. Dies ist bei der Auslegung von Erdwärme-Systemen zu beachten.

Betriebsweisen

Folgende Betriebsweisen sind möglich:

Auswahl der Wärmepumpen Type

Sobald Art der Wärmequelle (Auslegungstemperatur), Wärmebedarf und maximale Vorlauftemperatur der Wärmenutzungsanlage bekannt sind, kann die entsprechende WP-Type anhand der Leistungsdaten gewählt werden.

http://www.ochsner.de/

 

 

www.bauweise.net