Alles über Wärmepumpen

Luft- / Wasser Wärmepumpen

Wärmepumpen verursachen keine Luftverschmutzung durch Stickoxyde (NOX), Feinstaub und Kohlenmon- und dioxyde, sie sind die umweltverträglichste Alternative gegenüber der Verbrennung von Gas, Öl oder Holz. Der Installationsaufwand einer Wärmepumpe ist in der Regel deutlich geringer als bei einer Gas oder Ölheizung letztere mit Tanklager. 

Gasthermen haben einen Vorteil, dass für die Brauchwasseraufbereitung kein Tank benötigt wird und keine besondere Installationsaufwand mit Druckausgleichsbehälter etc. erforderlich ist. Jedoch ist  heute durch EU-Gesetzt verordnet, nur noch die Installation einer Niedertemperatur-Gastherme zugelassen. Das allerdings benötigt die kostenaufwendige Sanierung des Kamins, und abgesehen davon, ist Gas immer ein gefährlicher Brennstoff mit erhöhtem Wartungsaufwand. 

 In der Summe ist die Installation einer Wärmepumpe eine zukunftsträchtige Entscheidung mit niederen Kosten, als alle anderen Energieträger, wie Kohle, Holz, Gas oder Öl bieten können. Strom wird zunehmend aus Wind und Wasserkraft im eigenen Land erzeugt und ist unabhängig von den politischen Geschehen in anderen Ländern.

Wärmepumpen entziehen der Außenluft Energie und wandeln diese, einfach ausgedrückt, in Warmwasser um. Dieser Umwandlungsprozess erfolgt unter dem Einsatz von elektrischer Energie, wobei ab 20% elektrischer Energieaufwand 100% Wärmeenergie entstehen können. Das wird mit  COP-Werten (z.B. COP 5 = 1 kW Aufwand für 5 kW Ertrag) dokumentiert, die aber nur unter einer bestimmten klimatischen Bedingung gelten, d.h. warme Temperatur von ca. +7°C, in denen eine Heizung bis auf die Erzeugung von warmen Brauchwasser entbehrlich ist.

Der Energiegewinn ist von der Temperatur der Außenluft abhängig, d.h. je höher die Außentemperatur, um so höher ist der Energiegewinn. Sinkt die Lufttemperatur, und das ist im Winter der Fall, dann sinkt auch der Energiegewinn, was bedeutet, dass für 100% Wärmeenergiegewinn der elektrische Energieaufwand ganz erheblich steigt, bei -10°C Lufttemperatur ist bei manchen Fabrikaten nicht mehr ein COP von 5,0 sonder nur noch 1,2 zu finden.

Wird ein Speichertank verwendet, so ist damit auch die Erzeugung von warmen Brauchwasser beinhaltet. Speichertanks sind, sind sie isoliert und das ist notwendig, sehr teuer. Die nötige Größe und Wassermenge, der damit verbundene Wärmeverlust, die lange Zeit der Aufladung auf Solltemperatur, die umfangreiche Installation mit einer Pumpenstation, unter anderem mehr die Gefahr der Salmonelleninfektion, sind negative Faktoren.

Da der Zeitraum recht tiefer Außentemperaturen in den Wintermonaten in mitteleuropäischen Breitengraden eng begrenzt ist, arbeiten Luft-/ Wasser-Wärmepumpen noch immer im Durchschnitt mit guten energiesparenden Werten, insbesondere auch dann, wenn Solarradiatoren an sonnenreichen Tagen zusätzliche Wärmeenergie liefern können.

Aus Gründen der hohen Leistung und der benötigten Luftmenge der Wärmepumpe ist eine Aufstellung in geschlossenen Räumen nicht zulässig, die Wärmepumpe sollte an einem geschützten Ort außerhalb des Gebäudes im Freien installiert werden.

Die technische Entwicklung versuchte in den vergangenen Jahren diesen Umstand mit neuen Ideen, Bauelementen und Energieträgern in der Maschine selbst zu begegnen und die Effizienz der Wärmepumpe zu steigern, damit auch in der kalten Jahreszeit genügend Energiegewinn ensteht.

Eine weiteres Problem ist und war die erzielbare Wassertemperatur, die für Wärmeübertragung von Radiator-Heizungsanlagen notwendig ist, um auch für diesen Einsatzbereich die Wärmepumpe konkurrenzfähig gegenüber denen mit fossilen Brennstoffen betriebenen Heizungen zu machen. Erzielbare Wassertemperaturen von 60°C waren die bisherige Grenze und dies noch immer bei nicht zufriedenstellendem Wirkungsgrad d.h. Energieaufwand.

Die neue HRC 70 von AUER ist bei Wärmepumpen erstmals in der Lage mit der Energieklasse A++ eine Wassertemperatur von 70°C zu erzeugen und überschreitet damit hinsichtlich auch des Energieaufwandes die Wirtschaftlichkeit bisheriger Energieerzeuger mit fossilen Brennstoffen.

Raumheizung mittels Fußbodenradiatoren (Fußbodenheizung) mit einer Wärmepumpe sind besonders wegen der niederen Wassertemperaturen zu empfehlen, hingegen Kühlen mit Kaltwasser ist nur begrenzt möglich wegen der Kondensierungsgefahr mit Wassertemperaturen unter 17°C. Dabei ist zu beachten, dass kalte Luft schwerer ist und eine Konvektion vom Boden nicht stattfindet. 

Reversible Luft- / Wasser Wärmepumpen

Bei entsprechend technischer Einrichtung kann eine Wärmepumpe - als reversibel bezeichnet - sowohl Warm- als auch Kaltwasser herstellen. Dies bedeutet WARMWASSER zur Heizung im Winter und KALTWASSER zur Kühlung in den heißen Sommermonaten. Reversible Wärmepumpen besitzen in der Regel einen niederen Wirkungsgrad, was durch die technische Ausrüstung und dem bislang verwendeten Kältemittel bedingt ist. Daher sind solche reversiblen Wärmepumpen nur in Verbindung mit einer Fußbodenheizung noch rentabel einzusetzen, da die erzeugten Wassertemperaturen +55°C nicht überschreiten. 

Kalt- und Warmwasser beides in einen Heizkreis einzuleiten ist mit konventionellen Radiatoren oder einer Fußbodenheizung nicht ratsam, da der Betrieb mit Kaltwasser zur Kondensierung der Luftfeuchtigkeit an den Radiatoren und dem Fußboden führt und andererseits Kaltluft schwerer ist, am Boden liegen bleibt und sich nicht im Raum verteilt. 

Dazu können GEBLÄSEKONVEKTOREN verwendet werden, die sowohl zum Heizen und Kühlen eingesetzt werden können. Eine elektronische Regelung sorgt für eine gleichbleibende Raumtemperatur. Kondensat bei Kühlung wird dann in einem Behälter aufgefangen und über eine Schlauchleitung abgeleitet.

Reversible Luft- / Wasser Wärmepumpen haben eine technisch aufwendige zusätzliche Installation und können sowohl Warm- als auch Kaltwasser herstellen. Hierdurch ist der Prozess in der Maschine umkehrbar, sodass die Außenluft zusätzlich erhitzt wird, was auf der Wasserseite als Kaltwasser zur Verfügung steht. Die wirtschaftliche Grenze liegt in diesem Falle bei einer Außenluft-Temperatur von plus 45°C. Aufwand und Ertrag sind in diesem Fall   1 : 1,2 - 1 : 1,5 auch als EER-Wert in den technischen Daten der Maschine angegeben. ( EER = 1,2 bedeutet 1 kW elektrische Energie für 1,2 kW kalorische Kälteenergie) Hohe COP oder EER Werte sind daher in der Regel immer auf recht günstige Außentemperaturwerte bezogen. Es sei zu empfehlen die Bezugstemperaturen der Luft zu beachten.

Die Wärmepumpe liefert zum Heizen Warmwasser bis zu +55°C und bei Installation eines geeigneten Speichertanks ist die Aufbereitung von warmem Trinkwasser möglich, sofern nicht bei einer bestehenden Installation ein solcher Tank bereits existiert. Wird die Wärmepumpe parallel zu einem bestehenden Heizkessel betrieben, so sind beide Heizkreise mit einem Rückschlagventil zu versehen, um zu verhindern, dass der Heizkessel nicht Warmwasser vom Wärmepumpenkreislauf erhält oder umgekehrt.

Im Kühlmodus liefert die Wärmepumpe Kaltwasser von 7°C bei einer Außentemperatur von z. B. +32°C. Standardradiatoren sind dafür wegen der Entfeuchtung (tropfend nasse Radiatoren oder feuchter Fußboden bei Fußbodenheizungen) und fehlender Luftzirkulation der schweren kalten Luft nicht geeignet. Anstelle dessen eignen sich dafür hervorragend Gebläsekonvektoren mit elektronischer Raumtemperaturregelung, die in jedem Falle auch zur Heizung verwendet werden können, wie bereits erwähnt.

Wasser- (Sole) / Wasser Wärmepumpen

sind grundsätzlich Monoblock-Geräte und entziehen Energie aus Wasser eines Tiefbrunnens oder eines Erdwärmetauschers. Die verfügbare Wassertemperatur des Tiefbrunnens oder aus einem Erdwärmetauscher ist in der Regel immer gleich, daher arbeiten diese Systeme mit hohem Wirkungsgrad, dh. geringer elektrischer Energieaufwand aber hoher thermischer Energiegewinn. 

Nachteil ist der hohe kostenintensive Installationsaufwand des Wasserkreislaufes, sodass meist infolge des langen Amortisationszeitraumes darauf verzichtet wird. Tiefbrunnenbohrungen sind meist anmeldepflichtig und werden selten erlaubt, auch deswegen, da die Ableitung des Abwassers der Wärmepumpe in die Kanalisation zur Kläranlage nicht zulässig ist. Eine Rückführung des kalten Wassers kann zum Abkühlen bis zum Einfrieren führen. Erdwärmetauscher können ebenfalls bei nicht genügender Größe zum Permafrost einfrieren und dann im Sommer nicht mehr auftauen. 

Auch Wasser- / Wasser Wärmepumpen können reversibel sein, wenn sie eine entsprechende zusätzliche Installation der Umkehr des Kältekreislaufes besitzen.

Luft- / Wasser Brauchwasser-Wärmepumpen

sind eine besondere energiesparende Alternative, die unabhängig von einem Heizungssystem arbeiten kann. Diese Geräte verfügen über einen eigenen Speichertank von 50 bis 300 Ltr. Diese Art von Wärmepumpen werden in der Regel in einem Kellerraum mit einer Fläche von 20m² installiert, der durch die Tätigkeit der Wärmepumpe gekühlt und entfeuchtet wird. Dies ist bedingt durch die Tatsache, dass die Luft des Kellerraumes als Medium dient und durch den Prozess der Wärmepumpe gekühlt und entfeuchtet wird. Da die benötigte Luftmenge relativ gering ist, wird der Kellerraum über die übliche Konvektion der Umgebung auf einem bestimmten Temperaturniveau gehalten. Die benötigte elektrische Energie beträgt, je nach Bauart, zwischen 0,4 und 0,6 kW.

Es gibt Modelle, die über einen zusätzlichen Wärmetauscher im enthaltenen Speichertank verfügen, die an einem Kreislauf von Solarkollektoren angeschlossen werden können. Damit wird die Wärmepumpe deutlich entlastet und geht in den Sommermonaten hoher Sonneneinstrahlung nicht mehr in Betrieb. Es gibt auch Modelle mit 2 weiteren Wärmetauschern, an denen ein Solarkolletorkreislauf als auch eine andere Heizquelle angeschlossen werden kann. Andere Modelle verfügen über Kanalanschlüsse für die Luftführung, sodass die Zu- und Abluft zu der Wärmepumpe von und nach Außen erfolgen kann.

Wasser/Wasser - Brauchwasser-Wärmepumpen

Wasser/Wasser-Brauchwasser-Wärmepumpen sind eine neue Erfindung des AUER-Werkes und auf dem Welt-Markt einmalig. Sie arbeitet mit dem Rücklauf des Heizungskreislaufes und im Sommer mit den Wärmetauschern der Heizung, den Radiatoren oder der Fußbodenheizung. Wichtig ist dabei zu beachten, dass die Rückführung des Wassers der Wasser/Wasser-Wärmepumpe mittels eines Misch-Thermostaten (Lieferbestandteil) nicht über 17°C erfolgt und damit eine Kondensatbildung vermieden wird,

Die AUER - Brauchwasser - Wärmepumpen von IRICON sind eine bessere Alternative und einfacher zu installieren. Ein Speichervolumen von 150 - 200 Ltr. ist bereits ausreichend für einen 4-5 Personenhaushalt, da die Aufladung mit einem konstanten COP von 4,4 durch die Wärmepumpe effektiv und schnell erfolgt und durch das geringe Tankvolumen sehr niedere Wärmeverluste aufweist. Salmonelleninfektionen werden durch die Elektronik überwacht und eine Keimentfernung regelmäßig durchgeführt.

Sie sind unabhängig von einem Aufstellungsort im Vergleich zu Luft / Wasser Brauchwasser-Wärmepumpen. Es werden alle Zubehörteile mitgeliefert, wie das Bypass-Modul und das thermostatisch gesteuerte Mischventil, welches die Möglichkeit bietet auch mit Hochtemperatur-Heizkreisen zu arbeiten (Radiatorheizkreise).