Luft/Luft-Wärmepumpen
Gallerie
Luft/Luft-Wärmepumpe, Zentralgerät und Verteilermodule in einem Kellerrraum
Bild: Zimmermann Lüftungs- und Wärmesysteme, Siegen
01|04
Schema des Zentralgeräts mit Kombination aktiver Wärmerückgewinnung (Luft/Luft-Wärmepumpe) und passiver Wärmerückgewinnung (Kreuzstromwärmetauscher)
Bild: Zimmermann Lüftungs- und Wärmesysteme, Siegen
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Als Energiequelle nutzt die Luft/Luft-Wärmepumpe die Wärme der
Umgebungsluft, bringt sie durch den Wärmepumpenprozess auf ein
höheres Temperaturniveau und stellt sie einem Luft-Heizungssystem
(Lüftung) zur Verfügung. Dazu muss das zu beheizende Gebäude jedoch
über eine entsprechende Luftheizung verfügen. Diese ist als
alleiniger Wärmeerzeuger
in unseren Breitengraden nur in hochgedämmten und luftdichten
Gebäuden wie etwa in einem Passivhaus
üblich. Ebenfalls möglich ist der Einsatz einer
Luft/Luft-Wärmepumpe als Bestandteil einer kontrollierten
Wohnraumlüftung (KWL). Als Alleinheizung wird sie in dieser
Variante zukünftig eine größere Rolle spielen als bisher, wenn ab
2020 (nach EU-Gebäuderichtlinie) hochgedämmte Gebäude zum Standard
werden.
Die Luft/Luft-Wärmepumpe im Lüftungssystem
ist eine aktive Wärmerückgewinnung
(WRG). Passive WRG übernehmen Wärmetauscher ohne elektrische
Hilfsenergie, wie zum Beispiel Kreuzstromwärmetauscher. Gegenüber
den anderen Wärmepumpenarten besitzen Luft/Luft-Systeme die
geringsten Leistungs- und Jahresarbeitszahlen, weshalb sie nur bei
Gebäuden mit besonders niedrigem Heizenergiebedarf eingesetzt
werden sollten. Ein Anhaltswert für den Einsatz ist ein
Heizleistungsbedarf von10 W/m². Aktuell kommen
Luft/Luft-Wärmepumpen oft im bivalenten Betrieb mit einer zweiten
Heizung (z.B. Solarthermie) zur Anwendung.
Funktionsweise
Der Verdampfer
in der Luft/Luft-Wärmepumpe entzieht der Fortluft
Wärme. Mithilfe elektrischer Antriebsenergie oder bei größeren
Klimageräten mithilfe eines Gasmotors bringt das Gerät die Luft auf
ein höheres Temperaturniveau.
Anwendung in der Praxis
Aktive WRG kann auch mit passiver WRG kombiniert werden, um noch
höhere Abwärme-Nutzungsgrade zu erzielen. Die zusätzliche Wärme aus
der Abluft
wird dann je nach Anlagenkonzeption genutzt zur:
- Warmwasserbereitung
- Frischlufterwärmung
- Heizung
Die zur Passivhausheizung und -lüftung eingesetzten Kompaktgeräte sind Multitalente in Kühlschrankgröße. Auf geringer Stellfläche können sie das Passivhaus lüften, heizen, das Warmwasser bereiten und ggf. auch im Sommer kühlen. Auf dem Markt sind zum Beispiel Geräte mit Luft/Luft-Wärmepumpe, welche die Energie aus der Abluft für die Brauchwasserbereitung und die Erwärmung der Frischluft verwenden. Die Geräte sind auch mit Kühlfunktion erhältlich. Die bei der Kühlung frei werdende Wärme kann zusätzlich das Brauchwasser wärmen.
Klimageräte, die heizen und kühlen
Eine weitere Anwendungsart der Luft/Luft-Wärmepumpe sind Fenster- und Raumklimageräte mit integrierter Wärmepumpe. Diese Kompakt- oder Splitgeräte mit Außen- und Inneneinheit heizen im Winter und kühlen im Sommer. Immer mehr Klimagerätehersteller bieten Geräte im reversiblen Betrieb an, u.a. als Luftheizung im Winter. Die Luft/Luft-Wärmepumpe kann den Wärmebedarf von Außentemperaturen bis -15°C decken, an kälteren Tagen ist eine elektrische Zusatzheizung erforderlich.
Die sogenannten VRF- oder auch VRV-Multisplit-Systeme sind weiterentwickelte Splitanlagen. Die Abkürzung VRF steht für engl. Variable Refrigerant Flow, übersetzt variabler Kältemittelmassenstrom. Bei diesen Geräten handelt es sich ebenfalls um Luft/Luft- Wärmepumpen-Systeme. Beim Multisplitsystem versorgt eine Außeneinheit mehre Splitgeräte mit Luftauslässen in vielen Räumen. Am weitesten verbreitet sind Luft-/Luft-Kältemittelanlagen mit elektrischer Wärmepumpe. Es gibt aber auch Systeme mit integrierter Gaswärmepumpe. Elektro- wie auch Gas-VRF-Multisplitsysteme werden als Zwei- und Dreileiter-Systeme installiert. Bei Zweileiter-Systemen können von einer Außeneinheit im Gebäude nur alle Räume gekühlt oder beheizt werden. Die Dreileiter-Systemen besitzen eine zusätzliche Kältemittelleitung und Umschalteinheit. Hier kann eine Außeneinheit variabel unterschiedliche Räume beheizen oder kühlen. Dabei ist die sogenannte „Wärmeverschiebung“ möglich. Das bedeutet, dass beim Kühlprozess frei werdende Wärme – zum Beispiel von Technikräumen – zu Geräten geleitet wird, die im Heizbetrieb arbeiten (z.B. Büroräume in der Nordseite). Damit ist eine hohe Effizienz der Klima-Heizanlage möglich.
Fachwissen zum Thema
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