Diese Wärmepumpen gibt es
Wärmepumpen können Wärme aus Luft, Erde und Wasser nutzen. © Alpha Innotec
Eine Heizung mit Wärmepumpe kann verschiedene Wärmequellen nutzen. Die wichtigsten sind Erdwärme, Grundwasser und Luft. Man unterscheidet die drei Typen Sole/Wasser-, Wasser/Wasser- und Luft/Wasser-Wärmepumpen. Sie nutzen verschiedene Wärmequellen. Wichtig ist, dass die Voraussetzungen vor Ort beachtet werden. Nicht alle Standorte eignen sich für alle Typen von Wärmepumpen.
Luft-Wasser-Wärmepumpen für innen oder außen
Bei einer Heizung mit Luft-Wasser-Wärmepumpe lässt sich entweder die Wärme der Außenluft oder die Abwärme im Inneren des Hauses nutzen.
Luft-Wasser-Wärmepumpen können so lange Wärme liefern wie die Außentemperatur höher liegt als der Siedepunkt des verwendeten Kältemittels. Am effektivsten arbeiten sie zur Warmwasserbereitung im Sommer. Im Vergleich mit erdgekoppelten Systemen arbeiten Luft-Wasser-Wärmepumpen im Winter, wenn der Heizbedarf am größten ist, weniger effizient. Sie sind aber billiger in der Anschaffung, da die Erschließung über Kollektor oder Sonde entfällt.
Abluft-Wärmepumpen nutzen die Energie, die die Raumluft durch das Wärmeverteilsystem (Heizkörper, Flächenheizungen), aber auch durch Beleuchtung, elektrische Geräte oder Körperwärme der Bewohner aufnimmt. Diese Wärme geht sonst beim Lüften durch die Fenster verloren.
Diese Wärmepumpen werden mittlerweile häufig auch als Brauchwasser-Wärmepumpen eingesetzt. Sie erzeugen nur das warme Wasser, so dass im Sommer andere Heizsysteme abgeschaltet weden können.
Wasser-Wasser-Wärmepumpen brauchen Genehmigung
Wasser-Wasser-Wärmepumpen nutzen die Tatsache, dass die Grundwassertemperatur auch im Winter bei konstant rund 10°C liegt.Das Grundwasser wird über Brunnen der Wärmepumpe direkt zugeführt. Es muss wieder in den Untergrund eingeleitet werden, so dass neben Förderbrunnen auch sogenannte Schluckbrunnen notwendig sind.
Die Wärme wird dem Förderbrunnen entzogen, dann fließt das Wasser einige Grad kühler in den Schluckbrunnen zurück. Dabei kann ein Zwischenwärmetauscher notwendig sein, um das Grundwasser vom Wärmekreislauf der Pumpe zu trennen. Sonst kann es zu Problemen durch Ablagerungen kommen, meist durch Eisenoxide. Die Systeme erfordern eine gewisse Pflege und brauchen in der Regel Filter, die verhindern sollen, dass Fremdstoffe im Wasser die Schluckbrunnen verstopfen. Grundwasserwärmepumpen lassen sich meist erst aber einer Mindestgröße von zirka 35 Kilowatt Wärmebedarf wirtschaftlich sinnvoll errichten. Damit sind sie eher für Mehrfamilienhäuser als für private Eigenheime gedacht.
Sole-Wärmepumpen mit Erdsonde oder Kollektor
Bei einer Heizung mit Wärmepumpe und Erdwärmesonde fließt eine frostsichere Flüssigkeit, die Sole, durch ein Kunststoffrohr in einem Bohrloch. Das benötigt wenig Fläche. Da ab einer Tiefe von 10 Metern die Temperatur das ganze Jahr über nahezu konstant ist, ist die Erdwärmesonde insbesondere im Winter bei tiefen Temperaturen effektiv. Im Sommer ist sie auch für passive Kühlung geeignet. Die Länge der Sonde, also auch die Tiefe der notwendigen Bohrung hängt vom Wärmebedarf und der Wärmeleitfähigkeit des Bodens ab. Bei einem neuen Einfamilienhaus liegt sie im Durchschnitt bei rund 100 Metern. Bohrungen sind genehmigungspflichtig und sollten nur von zertifizierten Bohrunternehmen ausgeführt werden.
Erwärme-Kollektoren für eine Heizung mit Sole-Wärmepumpe arbeiten mit einem waagerechten Rohrsystem unterhalb der Frostgrenze. Sie benötigen mehr Fläche als eine Heizung mit Erdwärmesonde. Die Fläche liegt in der Regel beim Eineinhalbfachen der Heizfläche.
Wichtig: Die Fläche über dem Kollektor darf nicht versiegelt oder bebaut werden, sonst kann der Boden die Wärme nicht wieder aufnehmen zur Regenerierung. Auch Bäume dürfen nicht über dem Kollektorfeld gepflanzt werden, die Wurzlen könnten in die Rohre eindringen und diese beschädigen. Erdkollektoren sind in der Erstellung billiger als Erdsonden, da keine Bohrung notwendig ist. Sie verbrauchen aber Grund und Boden, das schließt die Nutzung im städtischen
Erdwärmesonden stecken tiefer in der Erde und werden meist zwischen 50 und 150 Meter tief eingebracht. Das macht sie weniger anfällig gegen die Witterung. Die Installation ist aber aufwändiger, da es unter anderem ein Verpressen der Bohrlöcher erforderlich machen kann. Das können nur Spezialisten beurteilen und realisieren.
Eingesetzt werden sie in Anlagen unterschiedlicher Größe, angefangen bei ein oder zwei Sonden zur Beheizung kleiner Wohngebäude, bis hin zu Systemen zur Versorgung von Büro- und Gewerbebauten und ganzen Wohnanlagen. Auch komplette Wohngebiete lassen sich auf diese Weise versorgen.
Eine technische Variante sind so genannte CO2-Erdwärmerohre. Sie bestehen aus einem Edelstahl- oder Kupferrohr, das mit flüssigem und gasförmigem Kohlendioxid gefüllt ist und werden wie Erdwärmesonden senkrecht versenkt. In dem Rohr befindet sich flüssiges Kohlendioxid, das durch die Aufnahme von Wärme aus dem Erdreich verdampft. Wegen seiner nun geringen Dichte steigt es im Innern des Rohres, ohne dass gepumpt werden muss, wieder nach oben. Im Kopf des Rohres befindet sich ein der Wärmepumpe angeschlossener Verdampfer, in dem die Wärme entzogen wird, das Gas dadurch kondensiert, das heißt sich wieder verflüssigt. Nun sinkt es wieder am Rohr herab und der Kreislauf beginnt von vorn.
Wird neu gebaut, können Bauherren auch über sogenannte Energiepfähle nachdenken. Das sind Betonbauteile, in die Wärmetauschrohre eingelassen sind.
Zur Optimierung ist bei Geothermien eine Koppelung mit Solarkollektoren möglich. Diese übernehmen außerhalb der Heizperiode die Warmwasserbereitung. Dann kann man die Erdwärmeanlage im Sommer komplett abschalten.