Kostenlose Umgebungswärme als Wärme- und Energiequelle für die Wärmepumpe

Wärmepumpen lassen sich nach der genutzten Wärmequelle einteilen

Wärme pumpen aus der Natur

Die Wärmepumpe heizt mit gespeicherter Sonnenenergie das Gebäude, egal ob Tag oder Nacht, Winter oder Sommer. Dabei werden mit dem Einsatz von 1 Teil Strom mehr als 4 Teile Heizungsenergie bereitsgestellt. Die gespeicherte Sonnenenergei kann mit drei verschiedenen Wärmequellen nutzbar gemacht werden!

v.li.: Wärmequelle Luft, Erdwärme (Tiefenbohrung und Flächenkollektoren) und Wasser, Quelle: BWP

Außenluft und Abluft

Luft gibt es in unbegrenzter Menge und überall. Die Wärmequelle Luft wird im Neubau, wie auch im Sanierungsbereich sehr gerne genutzt, weil der Installationsaufwand und die Investitionskosten von Luft-Wärmepumpen geringer sind. Außenluft als Wärmequelle kann einfach und nahezu überall erschlossen werden – hierfür sind keine Bohrungen oder Genehmigungen notwendig. Bei hohen Außentemperaturen arbeitet die Luft/Wasser-Wärmepumpe besonders effektiv. Das ist ideal für die Warmwasserbereitung im Sommer oder bei der Wärmequelle Abluft, die konstant hohe Temperaturen liefert. Da die Temperaturen der Außenluft im Winter – also zu Zeiten des größten Heizbedarfs – relativ niedrig liegen, arbeitet eine Luftwärmepumpe etwas weniger effizient als erdgekoppelte Systeme und benötigt etwas mehr Antriebsenergie. Allerdings spart man durch den geringeren Bauaufwand wiederum Investitionskosten. Abluft wird oftmals bei reinen Brauchwasser-Wärmepumpen oder bei der Wohnraumlüftung verwendet. Diese Varianten sind optimale Ergänzungen zu bestehenden Heizungssystemen.

Erdwärme - vertikale Erdwärmesonden

Erdwärme kann man entweder mit vertikalen Erdwärmesonden oder horizontalen Erdwärmekollektoren für eine Wärmepumpe und somit für Heizungs- und Warmwasserzwecke nutzbar machen. Beide Techniken machen sich dabei die oberflächennahe Geothermie zunutze. Ein frostsicheres Arbeitsmittel (Sole, oder bei den sogenannten „Direktverdampfern“ das Kältemittel der Wärmepumpe direkt), entzieht dabei dem Erdreich Energie, welche durch die Wärmepumpe dann auf eine höheres Temperaturniveau gebracht wird. Erdwärmesonden sind dabei über eine Bohrung senkrecht ins Erdreich eingebrachte, U-förmige Kunststoffrohre. Vorteile dieses Systems sind z. B. der geringe Flächenbedarf und ihre hohe Effizienz, da ab einer Tiefe von etwa 10 Metern die Temperatur das ganze Jahr über nahezu konstant ist. Die Tiefe der Sonde hängt vom Wärmebedarf und der Wärmeleitfähigkeit des Bodens ab. Bei einem neuen Einfamilienhaus liegt sie im Durchschnitt bei rund 140 Metern. Eine eventuell erforderliche Genehmigung für Erdwärmesonden holt am besten der Bohrunternehmer ein; dies sollte der Auftraggeber explizit im Leistungsumfang vereinbaren.

Erdwärmekollektoren

Erdwärmekollektoren arbeiten mit einem waagerecht (oder schräg/senkrecht) angeordneten Flächenkollektor, einem unter der Frostgrenze verlegten Rohrsystem – in der Praxis bedeutet das in einer Tiefe von rund 1 bis 1,5 Metern. Die dafür benötigte Fläche darf nicht versiegelt oder überbaut werden, da der Boden die Wärme aus Regenwasser und Sonneneinstrahlung aufnehmen muss. Auch sollten dort keine tiefwurzelnden Pflanzen stehen. Durch den geringeren Aufwand spart man für die Wärmequellenerschließung im Vergleich zu einer Erdwärmesonde etwa die Hälfte der Kosten. Egal mit welchem System Sie die Erdwärme nutzen, im Sommer eignet sich ein solches System auch sehr gut zur effektiven passiven Kühlung, was zusätzlich zu einer „Regeneration“ der Sonde führt und im Winter durch die erhöhte Quelltemperatur eine noch effizientere Anlage zur Folge hat.

Grundwasser

Grundwasser ist ein optimaler Wärmelieferant und wird gerne als Wärmequelle für Wärmepumpen genutzt, sofern die Voraussetzungen für die Nutzung des Wassers gegeben sind. Über einen Förderbrunnen wird dabei Wasser hochgepumpt, welchem durch die Wärmepumpe Wärme entzogen wird. Anschließend wird das Wasser über einen Schluckbrunnen wieder in das Grundwasser eingeleitet. Im Sommer kann man auch mit dieser Technik sehr energiesparend passiv kühlen. Wärmepumpen, die Wärme aus dem Grundwasser gewinnen, erzielen die besten Leistungs- und Arbeitszahlen, sind aber in der Regel bewilligungspflichtig. Kontaktstellen für das Wasserrecht und die wasserrechtlichen Bewilligungsverfahren sind die jeweiligen Landesregierungen. Das Wasserrecht selbst ist Bundessache. Im Bewilligungsverfahren unterstützt Sie der Brunnenbauer.

Abwasser

Die Abwasserwärmerückgewinnung ist im Grunde keine neue Idee oder Erfindung. Vielmehr existieren entsprechende Anlagen bereits seit den zwanziger Jahren. Dabei wird dem Abwasser Wärme entzogen, die wiederum zu Heizzwecken verwendet werden kann. Grundsätzlich ist die Abwasserwärmerückgewinnung auf drei Arten möglich: die Abwasserwärme direkt aus der Kanalisation, über die Kläranlage oder im Gebäude selbst, in dem das Abwasser produziert wird. Dabei ist entscheidend, dass der Weg möglichst kurz ist, damit so wenig wie möglich thermische Energie verloren geht. Besonders günstig ist es zudem bei Gebäuden mit einem hohen Wärmebedarf wie öffentliche Einrichtungen, Gewerbebauten beziehungsweise Industrieanlagen oder Wohnsiedlungen. Denn dort besteht kontinuierlich eine hohe Temperatur, mit welcher das System besonders effizient betrieben werden kann.

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