Wärmepumpe
Allgemein
Eine Sonderstellung unter den Heizmöglichkeiten nimmt die Wärmepumpe ein.
Da ihr Antrieb mit einem Elektromotor erfolgt, kann sie entfernt zu den Elektro-Heizsystemen gerechnet werden.
Mit der Wärmepumpe erreicht man für eine eingesetzte Kilowattstunde Strom bis zu 5 Kilowattstunden Heizenergie je nachdem welche Umweltenergie genutzt wird.
Die Wärmepumpe ist ein technisch ausgereiftes, zuverlässiges, kostensparendes und zukunftssicheres Heizsystem, das zudem besonders umweltschonend ist und einen hohen Komfort bietet.
Ihr Einsatzgebiet liegt im wesentlichen bei den Zentralheizungen, wo sie allein ("monovalent") oder in Kombination mit einem anderen Wärmerzeuger ("bivalent") arbeitet. Als Energiequellen bieten sich je nach örtlichen Gegebenheiten die Luft, das Erdreich, das Grundwasser oder spezielle Absorberelemente an, die ihre Energie aus einer Kombination mehrerer Quellen beziehen.
Wärmepumpen wandeln die im Erdreich, Wasser oder in der Luft gespeicherte Sonnenwärme mit Hilfe geringer Mengen elektrischer Antriebsenergie in Heizwärme um.
Wärmepumpen sind so effizient, dass sie ganzjährig als einziger Wärmelieferant, das heißt monovalent, eingesetzt werden können. Für Niedrigenergiehäuser stellt die Wärmepumpe einen idealen Wärmeerzeuger dar.
Wirkungsweise
Die Wirkungsweise der Wärmepumpe beruht darauf, der Umgebung (Erdreich, Wasser, Luft) Wärme zu entziehen und diese auf ein höheres Temperaturniveau anzuheben, so dass sie zur Wohnungsheizung und Warmwasserbereitung genutzt werden kann.
Funktionsprinzip
Das Funktionsprinzip der Wärmepumpe entspricht dem eines Kühlschranks: In einem geschlossenen System zirkuliert ein Arbeitsmedium (Kältemittel), das nacheinander verdampft, verdichtet, verflüssigt und entspannt wird.
Bei der Wärmeaufnahme aus der Umwelt befindet sich das flüssige Arbeitsmedium bei geringem Druck auf der Primärseite (kalte Seite) im Verdampfer. Das außen am Verdampfer anstehende Temperaturniveau der Umweltwärme ist höher als die dem Druck entsprechende Siedetemperatur des Arbeitsmediums, so dass das Arbeitsmedium verdampft und der Umgebung dabei Wärme entzieht. Das Temperaturniveau kann dabei durchaus unterhalb von 0 Grad Celsius liegen. Der Verdichter saugt das verdampfte Arbeitsmedium aus dem Verdampfer ab und verdichtet es. Bei der Verdichtung steigt der Druck des Dampfes und dessen Temperatur analog einer Fahrradluftpumpe beim Druckaufbau. Vom Verdichter gelangt das Arbeitsmedium auf der Sekundärseite (warme Seite) in den Verflüssiger, der vom Heizwasser umspült ist.
Die Temperatur des Heizwassers ist niedriger als die Kondensationstemperatur des Arbeitsmediums, so dass der Dampf abgekühlt und wieder verflüssigt wird.
Die im Verdampfer aufgenommene Wärme sowie die zusätzlich durch das Verdichten zugeführte Energie werden dabei an das Heizwasser abgegeben. Danach wird das Arbeitsmedium über ein Expansionsventil in den Verdampfer zurückgeführt.
Es wird vom hohen Druck des Verflüssigers auf den niedrigen Druck des Verdampfers entspannt. Der Kreislauf ist geschlossen.
Etwa drei Viertel der zum Heizen erforderlichen Wärme bezieht die Wärmepumpe aus der Umwelt, für das restliche Viertel benötigt sie Strom (Antriebsenergie für den Verdichter).
Aus dem Verhältnis von genutzter zu eingesetzter Energie ergibt sich die Leistungszahl, die die Effektivität der Wärmepumpe beschreibt.
| » Animation: Funktionsweise einer Wärmepume |
Es gibt drei Arten von Wärmepumpen
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Luft/Wasser Wärmepumpe Die Luft/Wasser Wärmepumpe, die als Wärmequelle die umgebene Außenluft nutzt. Auch bei Temperaturen bis - 15° entzieht sie der Luft noch Energie zum Heizen. Sie ist zwar die kostengünstigste Pumpe, jedoch erreicht Sie auch nicht die Arbeitszahlen der Sole/Wasser oder Wasser/Wasser Wärmepumpe. |
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Sole/Wasser- Wärmepumpe Die Sole/Wasser-Wärmepumpe nutzt die gespeicherte Wärme aus dem Erdreich. Auch dort herrscht ähnlich wie im Grundwasser das ganze Jahr über eine nahezu gleichmäßige Temperatur. Über einen Erdkollektor, der in 1,5 m Tiefe wie eine Heizschlange verlegt wird, entzieht die Pumpe der Erde Wärme. Die platzsparende Alternative zum Erdkollektor ist eine Erdsonde, die tief in den Boden reicht. Die Temperatur liegt dort ganzjährig konstant bei 10 °C. Die Sole/Wasser- Wärmepumpe wird in der Regel monovalent "alleiniges Heizsystem" eingesetzt. Sie erreicht Arbeitszahlen zwischen 3 und 4 und ist die am häufigsten eingesetzte Art im heutigen Hausbau. |
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Wasser/Wasser- Wärmepumpe Die Wasser/Wasser- Wärmepumpe schöpft die Heizwärme aus dem Grundwasser. Voraussetzung zum Betrieb ist ausreichend vorhandenes und nicht aggressives Grundwasser, das für den Wärmepumpenbetrieb genutzt werden darf. Unerlässlich ist die Genehmigung des zuständigen Wasserwirtschaftsamtes. Die Wasser/Wasser- Wärmepumpe erreicht die höchsten Arbeitszahlen. Sie ist aber in der Investition auch die aufwändigste Variante. |
Aufbau
Alle Vitocal Wärmepumpen von Viessmann folgen im Aufbau der Vitotec Systemtechnik, die auf einem Baukastenprinzip basiert.
So werden Montage, Wartung und Service für den Heizungsfachmann sehr vereinfacht.
Dabei sind alle Vitocal 300 dank Compliant Scroll-Verdichter bei hoher Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit auch besonders leise. Genauso komfortabel ist die neue digitale Regelung CD 70. Denn sie übernimmt neben dem Management der kompletten Wärmepumpen-Anlage zusätzlich die Regelung einer Solaranlage.
Neu ist auch die Regelfunktion „natural cooling“. Hiermit können im Sommer die niedrigen Temperaturen aus Erdreich oder Wasser zur Kühlung des Gebäudes komfortabel genutzt werden (zusätzlicher Wärmetauscher erforderlich).
Inzwischen können Heizleistungen von 1,5 bis 106,8 kW bedient werden.
Neben dem umweltschonenden Aspekt sprechen auch wirtschaftliche Argumente für die Nutzung einer Wärmepumpenanlage.
Der durch den Einbau entstehende finanzielle Mehraufwand wird schon nach wenigen Jahren (je nach Heizanlage und Heizart) durch den Wegfall von Folgekosten (Gas / Öl, Schornsteinfeger, etc.) rentabel.
Quelle: Viessmann
