Luft/Luft-Wärmepumpen

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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:

Kompaktgerät für Passivhausheizung
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.

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