Wärmepumpen

Wärme aus der Umwelt

Erde,  Wasser und Luft stecken voller Kraft. Erst bei unglaublichen -273 °C ist ihr jede Energie entzogen. Mit einer Wärmepumpe lässt sich ein Teil dieser in der Natur vorhandenen Energie sammeln und als Heizwärme oder Wärme für die Warmwasserbereitung nutzen. Wirtschaftlich sinnvoll ist eine solche Anlage selbst noch bei Außentemperaturen von -20 °C. Auf das Jahr gerechnet trägt so die Natur einen großen Anteil zur Erzeugung von Wärmeenergie bei.

Luft-Wasser-Wärmepumpe

Selbst bei -20 °C gewinnt sie noch genug Wärme aus der Außenluft für Raumbeheizung oder Warmwasserversorgung. Die Luft-Wasser-Wärmepumpe ist für Sanierungen geeignet.

Sole-Wasser-Wärmepumpe

Sie nutzt die Wärme aus dem Erdreich zum Heizen und zur Warmwasserbereitung. Im Sommer kann die Kälte aus der Tiefe zum Kühlen eingesetzt werden.

Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Durch einen Brunnen schöpfen die Wasser-Wasser-Wärmepumpen aus dem Grundwasser die notwendige Wärme für Heizung und Warmwasserbereitung.

Warmwasser-Wärmepumpen

Die Warmwasser-Wärmepumpe gewinnt die Wärme aus der Raumluft und setzt sie zur Warmwasserbereitung ein.

Effizienz von Wärmepumpen – was sagen die Kennzahlen

Achten Sie bei Wärmepumpen auf deren Effizienz! Denn wenn Sie mehr Energie einsetzen als Sie herausholen, ist eine Wärmepumpe nicht sinnvoll. Auskunft über das Verhältnis von eingesetzter Energie und abgegebenern nutzbarer Wärmeleistung geben die so genannten Wärmepumpen-Kennzahlen.

Hier sind die Leistungszahl und Jahresarbeitszahl bedeutend. Die Leistungszahl (ε) gibt das Verhältnis zwischen der Wärmeleistung (kW), die ans Heiznetz abgegeben wird und der aufgenommenen elektrischen Leistung der Wärmepumpe (kW) an. Die Leistungszahl gilt jedoch nur für einen bestimmten Betriebspunkt, sie ändert sich permanent je nach Quellen- und Heizungsvorlauftemperatur.

Elektro-Wärmepumpen neuerer Bauart erzielen (je nach Wärmequelle) Leistungszahlen zwischen 3,5 und 5,5. Pro kWh Strom werden also 3,5 bis 5,5 kWh Heizwärme erzeugt. Die Leistungszahl lässt allerdings die Leistung elektrischer Hilfsaggregate, die nicht unmittelbar zum Wärmepumpen-Prozess gehören, unberücksichtigt (etwa Heizungsumwälzungspumpen, Grundwasser-Förderpumpen).

Der COP-Wert dagegen gibt auch die Leistungen von Hilfsaggregaten, die Abtau-Energie und die anteilige Pumpenleistung für Heizungs-, Sole- und Grundwasser-Förderpumpen wider. Damit ist der COP-Wert ein Gütekriterium für Wärmepumpen – Prüfinstitute ermitteln diesen Wert nach einer definierten Messmethode (DIN EN 255). Leistungszahl und COP-Wert erlauben allerdings keine energetische Bewertung der Gesamtanlage. Für eine solche Bewertung ist die Jahresarbeitszahl entscheidend.

Die wichtigere Wärmepumpen-Kennzahl für den Wirkungsgrad ist somit die Jahresarbeitszahl ß. Sie bezeichnet über ein Jahr hinweg das Verhältnis zwischen abgegebener Wärmemenge (Heizwärme) und zugeführter Energie (Antriebsenergie). Wie der COP-Wert enthält auch die Jahresarbeitszahl anteilig die Leistungen von Heizungsumwälzpumpen und Grundwasser- bzw. Sole-Förderpumpen. Die Jahresarbeitszahl kann somit auch als Anlagennutzungsgrad verstanden werden. Sie eignet sich damit gut zur energetischen Bewertung der Gesamtanlage. In der Praxis erreichen z.B. Luft/Wasser-Wärmepumpen Werte von 2 bis 4, moderne Luft/Wasser-Wärmepumpen sollten also die Jahresarbeitszahl von 3,5 übertreffen.

Gelegentlich wird bei der Berechnung der Primärenergiefaktor bestimmt, der die Jahresarbeitszahl auf den Wirkungsgrad der eingesetzten Fremdenergieerzeugung bezieht. So ergäbe sich für eine Elektro-Wärmepumpe, die ihren Strom aus einem Kraftwerk mit 40 Prozent Wirkungsgrad bezieht, bereits bei einer Jahresarbeitszahl von 3 ein Primärenergiefaktor von 1,2.

Die wichtigste Wärmepumpen-Kennzahl ist der Nutzungsgrad. Er ist das Maß für die in einer Heizperiode tatsächlich verwendete Menge an Energie, die in einem Energieträger gespeichert ist. Er wird über einen längeren Zeitraum bestimmt. Der Wirkungsgrad dagegen wird nur in einem Betriebspunkt gemessen. Er ist in der Regel höher als der Nutzungsgrad, weil der Wirkungsgrad aufgrund des optimalen Betriebszustandes bestimmt wird. So hat ein Ölkessel beispielsweise bei Vollast am Prüfstand einen Wirkungsgrad von 85 Prozent. Unter realen Nutzungsbedingungen erreicht er über eine Heizperiode möglicherweise lediglich einen Nutzungsgrad von 60 Prozent, denn er wird fast nie im optimalen Betriebspunkt betrieben, sondern immer nur im Teillast- oder Taktbetrieb. Die Beurteilung einer Wärmepumpe sollte also nicht alleine über deren Wirkungsgrad getroffen werden, sondern sollte über die Betrachtung des gesamten praxisrelevanten Betriebsbereiches und aller Wärmepumpen-Kennzahlen erfolgen.

Aktuelle Feldversuche, die Wärmepumpen in der Alltagsanwendung, also in der Langzeitbeobachtung in bestehenden Gebäuden testen,  geben einen guten Einblick und liefern gute Argumente bei der Kaufentscheidung.

Wärmepumpen brauchen auch Strom für ihren Betrieb. Hier ist es sinnvoll, erneuerbar erzeugten Ökostrom einzusetzen – am besten aus der eigenen PV-Dachanlage.

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