Infos rund um Wärmepumpen "Begriffe und Funktion"

Unter der Rubrik Wärmeerzeuger sind die verschiedenen Typen an Wärmepumpen ausgeführt und kurz erklärt.

Auf dieser Seite soll etwas näher auf die Arbeitsweise eingegangen und einige Zahlen genannt werden um sich ein besseres Bild über Funktion und Wirkungsgrad von Wärmepumpen machen zu können.

Warum eine Wärmepumpe als Wärmeerzeuger?

Vor einiger Zeit, bevor die Energiepreise von Öl und Gas Ferrariwerte erreichten, stand an oberste Stelle der Auswahlkriterien der Faktor der Umweltschonung. Da heute jedoch der Energiepreise immer unmenschlicher werden bzw. schon sind, fällt es vielen Bauherren nicht schwer sich für eine Wärmepumpe als Wärmeerzeuger zu entscheiden.

Entscheidungsfaktoren für eine Wärmepumpe

Entlastung und Schonung der Umwelt durch Nutzug der Sonnenergie

• an die 80% der Heizwärme wird aus der Sonnenenergie gewonnen
• Primärenergie (wie z.B. Energieaufwand bei der Rohölförderung) wird eingespart
• Viel geringere (bis zu 60%) niedrigere Emissionen und somit auch Immissionen im Vergleich zu Gas- und Ölwärmeerzeugern

Keine Abhängigkeit von:

• Öl- und Gaspreisen

Herunterfahren und Reduzierung der Betriebskosten

• geringer Energiekostenaufwand
• kaum/keine Wartungskosten
• kein alljährlicher Besuch vom Schornsteinfeger

Reduzierung des Platzbedarfs

• Je nach Betriebsart z.B. Luftwärmepumpe, Möglichkeit der Außenaufstellung
• kein Aufstell- Lagerraum für Gas- bzw. Öltanks
• kein Wohnraumverlust durch einen Schornstein

Reduzierung der Baukosten

• Kosten für Aufstellraum mit allen technischen Anforderungen ist nicht nötig
• Keine baulichen Vorrichtungen der Verbrennungsluftzuführung und dadurch geringerer Wärmeverlust
• keine Kosten für Schornstein
• keine Kosten für Brennstofflager (Öltanks) bzw. Gasanschluss

Bauaustrocknung!

Bei Neubauten ist durch den hohen Feuchtegehalt des gesamten Baukörpers der Wärmebedarf des Gebäudes in den ersten beiden Heizperioden erhöht.

Für diesen erhöhten Wärmebedarf der Bauaustrocknung ist die Wärmepumpe nicht ausgelegt.

Dadurch müssen bauseitige Maßnahmen ergriffen werden um diesen Wärmebedarf abzudecken.

Deshalb sollte, insbesondere bei Sole/Wasser-Wärmepumpen, ein zusätzlicher Elektro-Heizstab installiert werden.

Funktionsprinzip der Wärmepumpe

• Der Verdampfer (Wärmetauscher) überträgt die aus der Umwelt entzogene Wärme auf den Wärmeträger (Kältemittel)

• Im Verdichter wird die Wärmeträgerflüssigkeit unter Druck gesetzt und die Temperatur erhöht

• Im Verflüssiger (Wärmetauscher) wird die entstandene/gewonnene Wärme auf das Heizungswasser übertragen

• Im Expansionsventil wird das Kältemittel entspannt und kühlt sich dadurch ab

Leistungs- und Arbeitszahl

Es gibt zwei Anteile von Wärmemengen die der Heizungsanlage zugeführt werden. Zum einen die Antriebsenergie des Verdichters, der geringere Anteil, und die genutzte Sonnenenergie aus Luft, Wasser oder Erdreich; der größere Wärmemengenanteil.

Hierbei kann der Anteil aus der Sonnenenergie 3-5fach so groß sein wie dem Verdichter zugeführte Energie.

Leistungszahl

Die Leistungszahl ergibt sich aus dem Verhältnis der nutzbaren Wärmeenergie und der Antriebsenergie des Verdichters.

Arbeitszahl

Die Arbeitszahl ergibt sich aus dem Verhältnis der abgegebenen Jahresnutzungswärme der Wärmepumpe und der gesamten von der Wärmepumpenanlage aufgenommenen elektrischen Jahresarbeit.

Erdsonden

max. 1800 Jahresbetriebsstunden

Länge der einzelnen Erdsonden/Erdspießen zwischen 40 und 100m

Kleinster Abstand zwischen zwei Erdsonden/Erdspießen

min. 5m bei Sondenlängen von 40 bis 50m

min. 6m bei Sondenlängen >50 bis 100m

Als Sonden kommen Doppel-U-Sonden mit Durchmessern der Einzelrohre von 25 oder 32mm zum Einsatz

Berücksichtigung der Sperrzeiten durch EVU bei der Auslegung- Dimensionierung

Sperrzeiten EVU

Innerhalb der Sperrzeiten kann die Stromzufuhr vom EVU (Elektro-Versorgungs-Unternehmen) unterbrochen werden!

Daher muss die Tagesheizarbeit in der restlichen Zeit aufgebracht werden. Wegen der Gebäudeträgheit können eventuell 2 Stunden unberücksichtigt bleiben.

BEISPIEL:

Maximale Sperrzeit 3 x 2 Stunden

Um den maximalen Tageswärmebedarf zu decken, stehen aufgrund der Sperrzeiten von 3 x 2 Stunden nur 18h/Tag zur Verfügung.

Die Wärmepumpe muss größer ausgelegt werden.

(24-18) /24 x 100 = 25%

Die Leistung der Wärmepumpe muss also um 25% vergrößert werden.

Berücksichtigung Zuschlag für die Trinkwassererwärmung bei der Auslegung- Dimensionierung

QWW = Zuschlag für die Warmwasserbereitung in KW pro Person 0,10 bis 0,25 KW/P je nach WW-Bedarf

Für den üblichen Wohnungsbau wird von einem maximalen Warmwasserbedarf von ca. 50 Liter pro Person und Tag mit ca. 45°C ausgegangen.

Dies entspricht einer zusätzlichen Heizleistung von etwa 0,25 KW pro Person. Bei einem Warmwasserbedarf von ca. 30 Liter würde die Heizleistung nur ca. 0,15 KW betragen.

Richtwerte für den Warmwasserbedarf

niedrig	30 l / Person und Tag
mittel	50 l/ Person und Tag
hoch	75 l / Person und Tag