Wärmepumpen

Gallerie

Bei dem Funktionsprinzip der Wärmepumpen wird mit elektrischem Strom aus einer Wärmequelle mit geringerem Niveau ein höheres Temperaturniveau erzeugt. Dieser thermodynamische Kreisprozess wird als Carnot-Prozess bezeichnet.

Die Wirkungsgrad-Angabe bei einer Wärmepumpe ist die Jahres-Arbeitszahl, definiert als der Quotient der abgegebenen Heizwärme einer Wärmepumpe im Verhältnis zur von ihr aufgenommenen elektrischen Energie, gemittelt über ein Jahr. Für eine hohe Jahres-Arbeitszahl der Wärmepumpe ist ein kleiner Temperaturhub - Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Umweltenergie (Luft oder Grundwasser bzw. Sole) und der des Heizkreises - entscheidend. Der Einsatz von Wärmepumpenanlagen kommt vor allem in Gebäuden in Frage, die mit geringen Vorlauftemperaturen auskommen.

Wärmequellen für Wärmepumpen

  • Grundwasser
    Grundwasser stellt die zuverlässigste Wärmequelle dar, die nahezu ganzjährig eine konstante Wärmequellentemperatur liefert. Die hierfür notwendige Brunnenanlage ist nicht an allen Standorten möglich bzw. genehmigungsfähig und vor allem mit hohen Investitionskosten verbunden. Eine Einzelfallprüfung ist erforderlich. Es werden bei entsprechender Wärmeverteilung (Fußbodenheizung) gute Arbeitszahlen erreicht.
  • Erdsondenanlage
    Erdwärme über eine Sondenanlage zu erschließen, ist mit höheren Investitionskosten verbunden, stellt jedoch standortabhängig eine zuverlässige Wärmequelle dar, die gute Jahresarbeitszahlen liefert. Auch hier ist wie bei allen Wärmepumpenanlagen eine Wärmeverteilung notwendig, die mit niedrigen Vorlauftemperaturen auskommt (z.B. Fußbodenheizung)
  • Erdkollektoranlage
    Eine Erdkollektoranlage ist sehr flächenintensiv und ist nur bei Neubauprojekt mit ausreichender Grundstücksgröße möglich bzw. sinnvoll. In den Wintermonaten muss hier mit einer stärkeren Abkühlung des Kollektors gerechnet werden, so dass die Arbeitszahlen zum Ende der Heizperiode abnehmen und so die Effektivität der Wärmepumpenanlage darunter leidet. Die Lösung ist jedoch kostengünstiger als Erdkollektor und Erdsonde.
  • Wärmequelle Luft
    Der Einsatz einer Luft-Wärmepumpe hat den Vorteil, dass keine aufwändige Brunnen- oder Kollektoranlage erstellt werden muss. Hauptnachteil ist die schlechte Arbeitszahl bei niedrigen Außentemperaturen oder bei hohen Betriebstemperaturen der Wärmeverteilung.
Warmwasserbereitung mit der Wärmepumpe
Problematisch ist die Warmwassererwärmung mit der Wärmepumpe, da hier hohe Temperaturen benötigt werden. In Gebäuden ab 3 Wohneinheiten ist die Einhaltung der „Legionellenverordnung“ für den Betreiber verpflichtend. Das bedeutet, dass herkömmliche Warmwassersysteme mit 60°C Wassertemperatur betrieben werden müssen und diese von einer Wärmepumpenanlage nur schwer oder nur mit schlechter Arbeitszahl bereitgestellt werden können. Meist sind elektrische Zusatzheizungssysteme erforderlich, die jedoch wiederum zu einer Verschlechterung der Jahres-Arbeitszahl führen.

Bei Gebäuden mit optimiertem Wärmeschutz ist der Anteil der Warmwasserbereitung mit 40-50% sehr hoch, so dass auch die Wärmepumpe einen hohen Anteil an Wärme mit verminderter Arbeitszahl bereitstellen muss. Es sind alternative Warmwasserbereitungskonzepte einzusetzen, die ggf. höhere Investitionskosten hervorrufen.

Bildnachweis: Bundesverband Wärmepumpen, Berlin

Fachwissen zum Thema

Gebäudetechnik

Warmwasserbereitung

Der Energieverbrauch für Warmwasserbereitung beträgt in gut gedämmten Gebäuden ca. 40% vom Gesamtverbrauch. Dementsprechend...

Zum Seitenanfang

Allgemeines zu Wärme, Kälte, Strom und Wasser

Der Heizwärmebedarf eines Gebäudes lässt sich beispielsweise durch den Einsatz regenerativer Energien wie Solarthermie und Photovoltaik verringern.

Der Heizwärmebedarf eines Gebäudes lässt sich beispielsweise durch den Einsatz regenerativer Energien wie Solarthermie und Photovoltaik verringern.

Im Bereich der Gebäudetechnik gehören energetisch optimierte Konzepte zu den wichtigsten Voraussetzungen der Nachhaltigkeit....

Aufteilung und Bereiche der Gebäudetechnik

Die Gebäudetechnik, auch als technische Gebäudeausrüstung, Haustechnik oder Versorgungstechnik bezeichnet, wird gemäß HOAI in es...

Biomasseheizung

Lagerung der Pellets neben dem Heizraum

Lagerung der Pellets neben dem Heizraum

Aufgrund der Anforderungen aus der Energieeinsparverordnung und steigender Energiekosten für konventionelle Brennstoffe, wird...

Brennstoffzellen

Brennstoffzellen erzeugen durch eine chemische Reaktion gleichzeitig Strom und  Wärme. Es findet eine umgekehrte Elektrolyse...

Dezentrale Stromerzeugung

Beispiel für dezentrale Versorgung mit Strom und Wärme

Beispiel für dezentrale Versorgung mit Strom und Wärme

Die Erzeugung von elektrischem Strom in Kleinkraftwerken oder -anlagen in Verbrauchernähe wird als dezentrale Stromerzeugung...

Energieeffiziente Beleuchtung

Ein großer Teil der Betriebskosten entfällt bei vielen Gebäuden auf die Beleuchtung: In Bürogebäuden beläuft sich der...

Energieeinsparung durch Gebäudeautomation

Durch die Ausstattung von Gebäuden mit Bussystemen, eröffnen sich zahlreiche Möglichkeiten, die Lebensvorgänge im Haus automatisch...

Feuchtegesteuerte Lüftung

Funktionsweise einer feuchtegesteuerten Abluftanlage

Funktionsweise einer feuchtegesteuerten Abluftanlage

Die Integration einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung nicht immer einfach und kostengünstig umzusetzen. Einen sehr guten...

Gebäudeklimatisierung durch Regenwasser

Diagramm zur Regenwassernutzung

Diagramm zur Regenwassernutzung

Bei der Verwendung von Wasser für Kühlzwecke wird das Freiwerden der sogenannten Verdunstungskälte gezielt genutzt. Regenwasser...

Grauwassernutzungsanlagen

Schema Grauwassernutzung

Schema Grauwassernutzung

Grauwassernutzungsanlagen (GWNA) gewinnen neben Regenwassernutzungssystemen zunehmend an Bedeutung. GWNA erzeugen aus Grauwasser...

Hydraulischer Abgleich von Heizungsanlagen

Betrieb bei funktionierender Anlagenhydraulik

Betrieb bei funktionierender Anlagenhydraulik

Da Heizungsrohrnetze z.T. erhebliche Leitungslängen mit zahlreichen druckmindernden Verzweigungen, Bögen und Armaturen aufweisen,...

Konventionelle Wärmeversorgung

Heizölpreisentwicklung 2006 - 2008

Heizölpreisentwicklung 2006 - 2008

Derzeit ist die Nutzung konventioneller Brennstoffe für die Wärmeversorgung immer noch die wichtigste und am weitesten...

Kraft–Wärme–Kopplung

Verbesserte Energieausnutzung

Verbesserte Energieausnutzung

Der Einsatz von Kraft-Wärme-Kopplung ermöglicht eine deutlich verbesserte Energieausnutzung vor allem für konventionelle...

Lüftung mit Wärmerückgewinnung

Kreuzstromwärmetauscher

Kreuzstromwärmetauscher

Ausreichende Lüftung ist ausschlaggebend für das Raumklima. Vor allem bei einer dichten Gebäudehülle ist der Austausch der Luft...

Photovoltaik - Netzparallel- und Inselbetrieb

Photovoltaikzellen verwandeln direktes und diffuses Sonnenlicht in elektrische Energie bzw. in "Solarstrom". Eine Solarzelle...

Regelungstechnik für Heizungsanlagen

Durch den Einsatz von intelligenten Regelungsanlagen und einem optimierten Anlagenbetrieb können sehr hohe Energieeinsparungen...

Regenwassernutzung

Schema einer Regenwassernutzungsanlage

Schema einer Regenwassernutzungsanlage

Regenwassernutzungsanlagen sammeln Regenwasser, das sowohl für Reinigungszwecke als auch für die Gartenbewässerung, für...

Solarthermische Klimatisierung

Solarthermische Kollektoren können Kälteanlagen antreiben, die im Sommer Gebäude kühlen und klimatisieren

Solarthermische Kollektoren können Kälteanlagen antreiben, die im Sommer Gebäude kühlen und klimatisieren

Um sich in Gebäuden wohlzufühlen, kommt es nicht nur im Winter auf angenehme Temperaturen an, sondern auch im Sommer. Unerwünschte...

Thermische Solaranlagen

Flachkollektor

Flachkollektor

Die Verwendung von thermischen Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung und Heizungsunterstützung ist  unter bestimmten Bedingungen...

Wärmepumpen

Das Prinzip der Wärmepumpe

Das Prinzip der Wärmepumpe

Bei dem Funktionsprinzip der Wärmepumpen wird mit elektrischem Strom aus einer Wärmequelle mit geringerem Niveau ein höheres...

Warmwasserbereitung

Der Energieverbrauch für Warmwasserbereitung beträgt in gut gedämmten Gebäuden ca. 40% vom Gesamtverbrauch. Dementsprechend...