Eine Buderus Wärmepumpe auf der Baustelle

Wärmepumpen: Funktion und Vorteile

 

Bei Wärmepumpen ähnelt die Funktionsweise der eines gewöhnlichen Kühlschranks. Sie erzeugen keine Wärme, anders als bei einem Heizkessel, der chemische Energie in thermische Energie umwandelt. Der Kältemittelkreislauf dient dazu, Energie von einem Ort zu einem anderen zu transportieren. Und zwar so, dass an der Wärmequelle durchaus niedrigere Temperaturen herrschen können als im Zielsystem.

Die Geräte entziehen ihrer Umgebung einen Teil der Wärme. Sie kühlen sozusagen die Umgebung. Ein Kompressor konzentriert die Energie, ein Wärmetauscher gibt sie an das Heizsystem eines Gebäudes ab. Das macht die Wärmepumpe als Heiztechnik so interessant.

 

Wärmetransport im Kältemittelkreislauf

Das Kältemittel zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf. Im Verdampfer an der Wärmequelle nimmt es Wämeenergie auf und verdampft dabei. Der Kompressor verdichtet das Gas und steigert die Temperatur. Dieser Schritt benötigt die meiste Energie. Am Kondensator gelangt die Wärme auf das Wasser im Heizkreis. Das Mittel verflüssigt sich und durchläuft den Kreislauf erneut. Invertergeräte können die Leistung stufenlos dem Bedarf anpassen, was häufig zu nennenswerten Leistungssteigerungen führt.

Eine Heizung mit Wärmepumpe funktioniert in der Praxis in der Regel mit zwei oder drei Kreisläufen. Eine zweikreisige Wärmepumpe funktioniert ohne Solekreislauf und nimmt Wärme direkt vom Quellmedium auf. Das ist bei Wasser-Wasser- und Luft-Wasser-Wärmepumpen der Fall.

Bei Sole-Wasser-Wärmepumpen für die Erdwärmenutzung bildet der eigentliche Kältemittelkreislauf die Mitte zwischen Sole- und Heizungskreislauf. Die Sole nimmt die Energie der Wärmequelle wird an der Quelle auf und transportiert sie zur Wärmepumpe. Der dritte Kreislauf ist der eigentliche Heizkreislauf des Gebäudes.

 

 

Preiswert und umweltfreundlich heizen

Wärmepumpen haben das Potenzial, fast CO2-neutral zu arbeiten. Die Verbrauchskosten und Emissionen im Betrieb entstehen durch den Stromverbrauch für Pumpen, Lüfter und Kompressor. Mit einem Strommix aus überwiegend erneuerbaren Energiequellen sind Wärmepumpen extrem umweltfreundlich. Aber auch mit dem aktuellen Strommix erreichen sie bei guten Jahresarbeitszahlen eine bessere Ökobilanz als die Gas-Brennwertheizung.

Ihr Einsatzspektrum ist groß: Es reicht von der Heizung im Einfamilienhaus über Großanlagen für Stromproduktion und die Versorgung von Nahwärmenetzen bis zur thermischen Speicherung von Solarstrom. Im Sommer bieten moderne Geräte die Möglichkeit, passiv zu kühlen. Die Wärmepumpe funktioniert als Ersatz für die Klimaanlage.

 

Leistungszahlen: JAZ und COP

Um die Effizienz und den voraussichtlichen Verbrauch von Wärmepumpen zu vergleichen, kommen zwei Leistungszahlen zum Einsatz. Sie geben das Verhältnis an, wie viel Wärme pro verbrauchter Kilowattstunde elektrischer Energie zur Verfügung gestellt wird.

Der COP ist eine im Labor ermittelte, standardisierte Angabe, die Wärmepumpen in ihrer Effizienz vergleichbar macht. Die Jahresarbeitszahl JAZ gibt dagegen an, wie viel thermische Energie die Anlage in der Praxis tatsächlich produziert. Sie hängt neben dem COP der Wärmepumpe von vielen anderen Faktoren ab: Von den Standortbedingungen für die Wärmegewinnung über den Dämmzustand des Gebäudes bis zur Nutzung der Heizanlage, Raumtemperatur, Lüftung und Warmwasserbezug. Werte unter 3,5 gelten als niedrig. Mit einer JAZ von weniger als 3 ist die Wärmepumpe bei aktuellem Strommix einer hochwertigen Gasheizung ökologisch unterlegen.

 

Wärmepumpen funktionieren mit verschiedenen Wärmequellen

Die Arten von Wärmepumpen unterscheiden sich vor allem nach der Wärmequelle: Erdwärmepumpen, Grundwasserwärmepumpen und Luftwärmepumpen sind die am meisten genutzten Techniken und unterscheiden sich im Aufbau und in der Funktion.

 

Erdwärmepumpe mit Erdsonde

  • stabiles Energieangebot

  • Quelltemperatur jahreszeitenunabhängig rund 10 Grad

  • Erschließung mit Bohrungen teuer und aufwendig

  • Effizienz je nach Bodenart verschieden

  • JAZ 4 und mehr

 

Erdwärmepumpe mit Kollektor

  • AZ 3,8 und mehr

  • konstante Quelltemperatur, jahreszeitunabhängig

  • flächige Kollektoren günstiger als Sondenbohrung

  • große Fläche erforderlich

 

Grundwasserwärmepumpe

  • JAZ 4,5 und mehr

  • Brunnenbohrungen teuer und aufwendig

  • genehmigungspflichtig

  • Nutzung erfordert günstige Wasserqualität

 

Luftwärmepumpe

  • JAZ 3,5 und mehr

  • an jedem Standort einsetzbar

  • in Anschaffung preiswerter

  • Quelltemperatur jahreszeitlich schwankend

  • bivalenter Betrieb mit Spitzenlastkessel kann sinnvoll sein

 

Buderus bietet optimierte Systemlösungen für Wärmepumpenheizungen in einem breiten Leistungsbereich. Informieren Sie sich auch über die Vorteile einer Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik: Die Wärmepumpe funktioniert dann in der Übergangszeit zu einem großen Teil mit selbsterzeugtem Strom. Das senkt die Betriebskosten und steigert den Eigenverbrauch der PV-Anlage. Lassen Sie sich jetzt zu Lösungen, Kosten und Förderungen beraten: Unsere Buderus-Systemexperten beantworten gern Ihre Fragen.

 

 

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