Die Wärmepumpe


Grundsätzlich ist die Technik der Wärmepumpe nicht neu. Sie wurde bereits vor etwa 150 Jahren entdeckt, als erste Kältemaschinen für die noch junge Industrie entwickelt wurden. Das Funktionsprinzip ist bei beiden gleich, nur der Wärmefluss ist umgekehrt.
Eine Wärmepumpe funktioniert nach dem selben Prinzip wie ein Kühlschrank. Ein Kühlschrank entzieht einem Raum Wärme und gibt sie nach außen an die Umgebung ab. Deshalb wird das Gitter auf der Rückseite warm, wenn der Kompressor läuft. Die Wärmepumpe macht es umgekehrt, sie versucht, die Umgebung abzukühlen und bringt die dabei anfallende Wärme ins Haus. Da nur Energie für den Antrieb des Kompressors benötigt wird und die Wärmeenergie aus der Umgebung geholt wird, kann die Wärmepumpe je nach Temperatur ein mehrfaches der Antriebsleistung als Wärme zur Verfügung stellen.

Es gibt im wesentlichen drei Arten von Wärmepumpen-Systemen, die sich vor allem durch die genutzte Wärmequelle unterscheiden.

Die einfachste Variante ist die Luft/Wasser-Wärmepumpe. Hier wird die Energie aus der Umgebungsluft gewonnen. Ein Ventilator bläst die Luft durch die Lamellen eines Wärmetauschers, über den die Soleflüssigkeit dann erwärmt wird. Diese Wärmetauschereinheit muss separat in Freien aufgestellt werden. Der wesentliche Nachteil dieses Konzepts ist die Temperaturabhängigkeit. Je kälter es draußen wird, desto niedriger wird auch der Wirkungsgrad des Systems. Typischerweise arbeiten solche Anlagen bis etwa -10°C Außentemperatur. Manche hersteller geben zwar auch -20°C an, doch dabei ist im allgemeinen keine wirkliche Wärmeleistung zu gewinnen. Der Vorteil dieses System ist, dass es einfach und kostengünstig aufzubauen ist. Bei höheren Temperaturen erreicht es bessere Wirkungsgrade als andere.

Die zweite Variante nutzt die im Erdboden gespeicherte Wärme. Dazu werden Erdkollektoren großflächig im Boden vergraben (ca. 1m tief). Der Aufwand dafür ist natürlich deutlich größer und fast nur für Neubauten interessant. Der Vorteil liegt in der auch im tiefen Winter relativ konstanten Temperatur, die in der Tiefe über 0°C bleibt und somit gute Wirkungsgrade ermöglicht. Ideal ist eine lage, die viel Sonne bekommt, damit sich der Boden wieder aufwärmen kann.

Elegant, aber je nach Gelände auch aufwändig, ist die Lösung mit Erdsonden. Die eigentlichen Wärmtauscher werden tief im Boden versenkt (bis zu 100m). Dabei nutzt man entweder vorhandenes Grundwasser, welches in ausreichender Menge und Strömung vorhanden sein muss, oder die natürliche Erdwärme (Geothermie). bekanntlich steigt ja die Bodentemperatur mit zunehmender Tiefe. Auch hier hat man den Vorteil einer über das Jahr hinweg sehr gleichmäßigen Temperatur.