Wärmepumpen im Vergleich
Die verschiedenen Arten von Wärmepumpen im Vergleich
Wärmepumpen im Vergleich
Es gibt verschiedene Arten von Wärmepumpen, die nach Bauform und nach der primären Wärmequelle unterschieden werden. Die Bauform entscheidet über den physikalischen Vorgang und die Funktionsweise einer Wärmepumpe, wobei die Wahl abgestimmt wird auf die örtlichen Rahmenbedingungen. Danach entscheidet sich die primäre Wärmequelle, zu der das Erdreich, die Luft und das Grundwasser gehören. Dementsprechend wird zwischen der Erdwärmepumpe, der Luft-Wasser-Wärmepumpe, der Luft-Luft-Wärmepumpe und der Wasser-Wasser-Wärmepumpe differenziert.
1. Die Erdwärmepumpe und ihre Funktionsweise mit Erdwärmesonden und Erdwärmekollektoren
Mit einer Erdwärmepumpe wird die Energie aus dem Erdreich genutzt. Das kann auf zweierlei Weise geschehen, mit Hilfe von Erdwärmesonden oder Erdwärmekollektoren, und funktioniert so: Sonden und Kollektoren entziehen dem Erdreich Wärme und leiten sie über ein Leitungssystem in das Innere des Hauses. Die gewonnene Wärme wird mit Kompressoren auf Vorlauftemperaturen bis zu 65 Grad Celsius gebracht, sodass sie als Heizenergie und zur Warmwasserbereitung verwendet werden kann. Erdwärmekollektoren und Erdwärmesonden unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Bauweise und der benötigten Fläche.
Erdwärmesonden
Während für eine Erdwärmesonde ein tiefes Loch gebohrt wird, werden Erdwärmekollektoren flächig angeordnet und in einer Tiefe von ein bis zwei Metern im Erdreich verlegt. Gegenüber Kollektoren sind Erdwärmesonden sehr platzsparend. Sie werden senkrecht in ein Bohrloch eingebracht, das eine Tiefe von bis zu 100 Metern erreichen kann. Dabei handelt es sich um zwei Kunststoffrohre, durch die mit Frostschutzmittel angereichertes Wasser läuft, das dem Erdboden die Wärme entzieht. Das Kältemittel wird durch einen Kompressor verdichtet, wodurch der Druck und damit auch die Temperatur ansteigen. Die so entstandene Wärmeenergie wird an das Haus abgegeben. Umgekehrt wird die abgekühlte Flüssigkeit aus dem Haus wieder in die Kunststoffrohre zurückgeführt.
Erdwärmekollektoren
Eine mit Kollektoren ausgestattete Erdwärmepumpe gewinnt die Wärmeenergie durch die Sonneneinstrahlung, durch das erwärmte Erdinnere und durch Niederschläge. Positiv wirkt sich die Umgebungstemperatur der Erdwärmekollektoren aus, die bei relativ konstanten zehn Grad Celsius liegen. Ebenso wie bei Erdwärmesonden handelt es sich bei Erdwärmekollektoren um ein aus Kunststoff gefertigtes Rohrsystem, in dem ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel zirkuliert. Die Erdwärmekollektoren werden im Gegensatz zu den Erdwärmesonden horizontal im Boden verlegt, wobei die Kunststoffrohre einen Durchmesser von zwei bis vier Zentimeter haben und in bestimmten Abständen verlegt werden. Wichtig ist, dass die Kollektoren unterhalb der örtlichen Frostgrenze montiert werden.
2. Die Luft-Wasser-Wärmepumpe
Wärmequelle einer Luft-Wasser-Wärmepumpe ist die Umgebungsluft. Diese einfache Funktionsweise mit Luft macht sie zu einer universell einsetzbaren Wärmepumpenart. Deshalb ist sie nicht nur für die Installation in Neubauten interessant, sondern auch bezüglich der Sanierung älterer Heizanlagen. Ebenso unkompliziert ist ihre Installation, da die Luft-Wasser-Wärmepumpe mit einem Platzbedarf für die Technik von rund einem Kubikmeter sowohl im Keller eines Hauses als auch im Außenbereich aufgestellt werden kann. Eine behördliche Genehmigung für die Bohrung von Erdsonden oder den Bau eines Brunnens sind ebenfalls entbehrlich. Abhängig von der Temperatur der angesaugten Luft als Wärmequelle benötigt die Luft-Wasser-Wärmepumpe mal mehr oder weniger Strom, um die gewonnene Wärme zu verdichten und die für das Heizen erforderliche Vorlauftemperatur zu erreichen.
Auch die Luft-Wasser-Wärmepumpe funktioniert in Form eines intelligenten Kreislaufs. Das im Rohrsystem enthaltene Kältemittel wird durch die über einen Ventilator aufgesaugte Umgebungsluft angewärmt, wobei der Verdichter der Wärmepumpe das Kältemittel komprimiert und die Temperatur auf ein höheres Niveau bringt. Über einen Wärmetauscher wird das Brauch- und Heizungswasser erwärmt. Dadurch und auch durch ein Entspannungsventil verringert sich der Druck in der Luft-Wasser-Wärmepumpe, sodass das Kältemittel weiter abkühlt. Es wird zum Verdampfer transportiert, wo es erneut Wärme aus der Umgebungsluft aufnehmen kann. Die meisten Luft-Wasser-Wärmepumpen unterstützen die Heizungs- und Warmwasserbereitung, wobei es auch Spezialmodelle nur für Warmwasser gibt.
3. Die Luft-Luft-Wärmepumpe
Luft-Luft-Wärmepumpen entziehen der Abluft beziehungsweise Fortluft Wärme, die sie an die Frischluft übertragen. Im Gegensatz zu anderen Wärmepumpenarten funktioniert die Luft-Luft-Wärmepumpe nicht über einen Kältemittelkreislauf. Stattdessen enthält sie einen Wärmetauscher und eine Klein-Wärmepumpe, was sie von bloßen Lüftungsanlagen unterscheidet, die lediglich mit einem Wärmetauscher ausgestattet sind. Bei einer Luft-Luft-Wärmepumpe handelt es sich um Heizungen für Häuser mit einer kontrollierten Wohnraumlüftung. Das bedeutet, dass sie nur für Passivhäuser oder Niedrigenergiehäuser geeignet sind.
4. Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe heißt auch Grundwasserwärmepumpe, da sie das Grundwasser als Wärmequelle nutzt. Grundwasser hat ganzjährig eine durchschnittliche Temperatur von 10 und 12 Grad Celsius, sodass es keine nennenswerten saisonalen Schwankungen gibt. Das Grundwasser wird aus einem Saugbrunnen zum Kältekreislauf geführt. Dabei wird es abgekühlt und über einen Schluckbrunnen wieder dem Grundwasservorkommen zugeführt. Die Besonderheit der Wasser-Wasser-Wärmepumpe besteht darin, dass sie im Sommer auch zur Kühlung genutzt werden kann. Dafür wird der Kreislauf einfach umgekehrt: Die Wärme wird dann dem Wohnraum entzogen und über den Erdkollektor in das Erdreich abgeleitet. Trotz ihrer Vorteile und ihrer Effizienz wird die Wasser-Wasser-Wärmepumpe nicht allzu häufig eingesetzt. Grund ist unter anderem, dass das Grundwasser besondere Qualitätskriterien erfüllen muss, sodass eine vorherige Grundwasseranalyse erforderlich ist, für die die untere Wasserbehörde der richtige Ansprechpartner ist.
Für die Wahl der geeigneten Wärmepumpe bedarf es fachkundiger Beratung. Geprüft werden müssen die Standortfaktoren für die Wärmepumpe, was sich auf das Objekt sowie auf die vorhandenen Rahmenbedingungen bezieht. In die Entscheidung einfließen sollten auch die Kosten für die jeweilige Anlage sowie gegebenenfalls die Inanspruchnahme von möglichen Fördermitteln.
