Wärmepumpe |
Wärmepumpen sind Anlagen, die Wärme unter Aufwendung von Energie aus einem Reservoir mit tiefem Temperaturniveau (Erdboden, Grundwasser, Luft...) aufnehmen und sie einem Reservoir mit höherer Temperatur (Wohnung, Fabrik ...) zuführen. Mit 1 kWh elektrischer Energie transportiert eine Wärmepumpe zwischen 2 und 4 kWh Wärme auf ein höheres Temperaturniveau.
Wärmepumpen sind im Prinzip das Gleiche wie Kälteanlagen. Bei der Wärmepumpe ist das gewünschte Produkt aber die Wärme, bei der Kälteanlage ist die Wärme der Abfall. Eine Wärmepumpe transformiert eine Wärmemenge aus tiefer Temperatur (zum Beispiel 5 °C) auf eine hohe Temperatur (zum Beispiel 45 °C). Zur transportierten Wärmemenge kommt die Abwärme des Kompressors hinzu, welche natürlich genutzt wird. Dadurch ist das Verhältniss von Heizleistung zur elektrischer Leistung ( COP) um den Wert 1 grösser als bei Kälteanlagen, wo das Verhältniss Kälteleistung zu elektrischer Leistung (e) zählt. Die Nennleistung einer Wärmepumpe ist die Heizleistung, die elektrische Leistung ist um den COP tiefer.
Man unterscheidet 3 verschiedene Kategorien von Wärmepumpen:
| Luft-Wasser-Wärmepumpen: | Die Umgebungsluft wird abgekühlt und damit Wasser aufgeheizt. Dieses System ist relativ günstig in der Anschaffung, hat aber bei tiefen Aussentemperaturen einen schlechten COP und verursacht etwas Lärm durch den Aussenventilator. |
| Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen: | Bei der Sole handelt es sich um Erdwärme, welche über in Erdbohrungen verlegte Wasserleitungen (Erdsonden) geholt wird. In 5 m Tiefe ist es etwa 10 °C warm, in 120 m Tiefe etwa 13 °C. Je nach Dimensionierung kann sich dabei die Temperatur in diesem Solekreis bis auf -5 °C abkühlen. Der häufigste Defekt bei Wärmepumpen tritt ein, wenn das Wasser in der Wärmepumpe einfriert und dort den Wärmetauscher zerstört. Bei der Wasser-Wasser-Wärmepumpe wird zum Beispiel Grundwasser, welches nicht kälter als 10 °C ist, als Wärmequelle verwendet. |
| Wassererwärmer-Wärmepumpen: | Das sind Warmwasserboiler, welche mit einer eingebauten Luft-Wasser-Wärmepumpe geheizt werden. |
In der Schweiz gibt es ein Wärmepumpentestzentrum, welche Wärmepumpen nach europäischer Norm prüft und auch noch den Lärm misst. Der COP einer Wärmepumpe hängt von folgenden Faktoren ab:
- Temperatur der Umgebungswärme, je höher desto besser.
- Temperatur des Vorlaufes, je tiefer desto besser (eine Vorlauftemperatur von 60 °C reduziert den COP massiv, mehr als 70 °C ist kaum erreichbar).
- Grösse der Wärmetauscher, je grösser desto besser aber auch teurer.
- Laufzeit. Ein Kompressor der oft nur kurz läuft (Minute) hat zuviel Anfahr- und Auslaufverluste. Da muss die Regelung besser eingestellt werden.
- Kompressortechnik.
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Kennzahlen
| Vergleichsgrösse | Mittelwert | Ziel |
|---|---|---|
| Wärmeleistung zu elektrischer Aufnahmeleistung COP B0/W35 | 4 | 5 |
(Quelle: Schätzung Gloor aufgrund der Resultate vom Testzentrum 2007)
Energiesparmassnahmen und Tipps
| Prozess | Massnahme | Bemerkungen |
|---|---|---|
| Gebäudetechnik | Je weniger Wärme ein Gebäude braucht, desto weniger muss geheizt werden. | Im Gegensatz zu einer Feuerungsanlage sind bei einer Wärmepumpenheizung die Anlagenkosten viel stärker von der Heizleistung abhängig. |
| Warmwasser | Wenn man eine Wärmepumpenheizung installiert, dann sollte auch die Warmwasseraufbereitung damit erfolgen. Als Ergänzung kann der Warmwasserspeicher auch noch für den Einsatz einer solaren Warmwasseraufbereitung ausgerüstet werden. |
Gegenüber einem Elektrobolier wird 3 bis 4-mal weniger Elektrizität benötigt. Eine Solltemperatur von 50 °C genügt. |
| Umwälzpumpen | Bei einem Heizsystem mit Fussbodenheizung und ohne Wasserspeicher müssen die Umwälzpumpen nur laufen, wenn auch die Wärmepumpe läuft. | Je schneller die Umwälzpumpen laufen, desto geringer ist der Temperaturunterschied über dem Wärmetauscher und somit erhöht sich der Wirkungsgrad des Systems. |
| Abwärmequellen | Mit einer Wärmepumpe kann nicht nur Umgebungswärme, sondern auch Prozessabwärme (Maschinenkühlung, Kälteanlagen ...) von einem tiefen auf ein hohes Temperaturniveau transformiert werden. | Je höher das Temperaturniveau der Wärmequelle ist, desto besser ist der Wirkungsgrad der Wärmepumpe. |
| Temperatur | Die Vorlauftemperatur sollte so tief wie möglich gewählt werden. Wenn nur einige wenige Heizkörper bei tiefen Aussentemperaturen eine hohe Vorlauftemperatur erfordern, ist deren Vergrösserung zu prüfen. | Je tiefer das Temperaturniveau der Heizung ist, desto besser ist der Wirkungsgrad der Wärmepumpe. |
| Nachtstrom | Wenn das Heizsystem genügend Speichermasse hat oder noch zusätzlich Wasserspeicher installiert werden, sollte die Wärmepumpe mit günstigem Nachtstrom betrieben werden. | In vielen Stromversorgungsgebieten gibt es einen speziellen Stromtarif für Wärmepumpen. |
| Kontrolle | Die Betriebsstunden und Boilerladungen sollten in regelmässigen Abständen erfasst werden. Mit einem Wärme- und Stromzähler kann die Leistung der Anlage überprüft werden. | Der Systemdruck im Solekreis sollte auch regelmässig überprüft werden (Vereisungsgefahr). |
Aktualisiert: Am 25.08.10 um 14:06 Uhr Erstellt: Am 14.01.10 um 23:23 Uhr Autor: Rolf Gloor