Mein Klimawechsel! Nutzen Sie die Vorteile regenerativer Heizsysteme!

Erdwärmepumpen mit Sonden

Eine Erdwärmepumpe nutzt die Wärme des Erdbodens. Auf der Wärmequellenseite zirkuliert ein Frostschutzgemisch als Wärmeträger in einem geschlossenen Kreislauf. Eine vertikal gebohrte Erdwärmesonde erschließt die mit zunehmender Tiefe steigenden Durchschnittstemperaturen im Erdreich, die bereits ab einer Tiefe von 10 bis 15 Metern relativ konstant bei rund 10°C liegen. Durchschnittliche Sonden weisen eine Länge von bis zu 100 Metern auf. In das Bohrloch werden in der Regel U-förmige Rohre aus Polyethylen eingesetzt, durch welche die Wärmeträgerflüssigkeit zirkuliert. Anschließend wird das Bohrloch mit einem wärmeleitenden Betongemisch verfüllt. Die Wärmeträgerflüssigkeit nimmt die Erdwärme an und gibt sie an die Wärmepumpe ab. Anschließend wird die abgekühlte Trägerflüssigkeit wieder zurück in die Erde geleitet, wo sie sich erneut auf das Temperaturniveau des Erdreichs erwärmt. Der Platzbedarf ist dabei gering: Eine Sonde hat etwa den Durchmesser von ca. 15-16 cm.

Grafik: Erdwärmepumpe mit Sonde

Erdwärmepumpen mit Flächenkollektoren

Bei horizontalen Erdwärmekollektoren wird ca. 1,50 Meter unter der Erdoberfläche ein Rohrsystem in Schlangen verlegt – ähnlich wie bei einer Fußbodenheizung. Die Flächen, unter denen die Kollektoren liegen, dürfen nicht bebaut, versiegelt oder überdacht werden, damit Sonnenstrahlen und Regen den Boden erwärmen können. Das Temperaturniveau der Wärmequelle liegt im Jahresverlauf zwischen +0 bis +10 Grad Celsius (°C). Diese Variante ist eine sehr wirtschaftliche Möglichkeit zur Erschließung einer Wärmequelle. Hier können Bauherren auch Eigenleistungen erbringen.

 

Animation einer Erdwärmesonde

Die Animation erläutert, wie aus Erdwärme Energie zum Heizen und zur Warmwasserbereitung gewonnen werden kann. Dazu werden Erdwärmesonden und Erdwärmekollektoren genutzt.

http://www.unendlich-viel-energie.de/mediathek/filme-animationen/funktion-und-animation-einer-erdwaermesonde

Grafik: Erdwärmepumpe mit Kollektor

Luft-Wärmepumpen

  Luft/Wasser-Wärmepumpen nutzen die Umgebungsluft als Wärmequelle, die sie über einen Ventilator ansaugen. Auch bei -20° C Außentemperatur können moderne Luft/Wasser-Wärmepumpen noch die Umwelt-„Wärme“ als Wärmequelle nutzen. Damit entfällt die aufwändige Erschließung einer erdgekoppelten Wärmequelle.

Luftwärmepumpen können sowohl im Freien als auch innerhalb des Gebäudes aufgestellt werden. Bei so genannten Split-Wärmepumpen ist die Wärmepumpe in ein Innen- und Außengerät aufgeteilt. Das Außengerät ist dann besonders kompakt. Der Marktanteil der Luft-Wärmepumpen ist in den letzten Jahren stark gestiegen und übertrifft seit 2010 den Marktanteil der erdgekoppelten Systeme.

Grafik: Luft-Wärmepumpe

Grundwasser-Wärmepumpen

Das Grundwasser hat das ganze Jahr über eine konstante Temperatur von meist 8 bis 10°C. Grundwasser wird mit zwei Brunnen für die Wärmegewinnung erschlossen: Die Tauchpumpe entnimmt Grundwasser aus einem Förderbrunnen, der Schluckbrunnen führt dieses nach der Wärmeabgabe an den Wärmetauscher in der Maschine wieder zurück. Voraussetzung ist, dass Grundwasser in geringer Tiefe vorhanden ist und sich gemäß einer chemischen Analyse für den Einsatz in einer Wärmepumpe eignet. Dabei spielen u.a. die Eisen-und Manganwerte sowie die elektrische Leitfähigkeit eine Rolle. Aufgrund der ganzjährig hohen Quellentemperaturen arbeiten Grundwasserwärmepumpen besonders effizient. Wegen des höheren Planungsaufwandes werden sie hauptsächlich in größeren Objekten wie Mehrfamilienhäusern und gewerblichen Gebäuden eingesetzt.

Grafik: Grundwasser-Wärmepumpe

Kühlen mit Wärmepumpen

Aufgrund des steigenden Dämmstandards im Gebäudebereich führt Sonneneinstrahlung rasch zu einem Kühlbedarf. Die Abwärme aus Hausgeräten und Computern trägt ihren Teil dazu bei. In der Folge steigt der Kühlbedarf – auch bei Wohngebäuden. Wärmepumpen können nicht nur heizen, sondern auch sehr energiesparend kühlen. Dabei können in der Regel die vorhandenen Heizflächen zur Kühlung eingesetzt werden, so dass sich schon in der Installation erhebliche Kosten sparen lassen. Bei der passiven Kühlung wird Wärme aus dem Gebäude ins Erdreich übertragen, ohne dass der Kältekreis läuft. Damit lässt sich die Raumtemperatur um bis zu 3 bis 5°C absenken. Dies ist besonders wirtschaftlich und ökologisch, da der Verdichter als größter Energieverbraucher der Wärmepumpe nicht in Betrieb ist. Höhere Kühlleistungen lassen sich mit einer aktiven Kühlung – einer Umkehrung des Kältekreises - erzielen. Bei diesem Vorgang ist der Verdichter in Betrieb, was einen höheren Stromverbrauch zur Folge hat. Weil der höchste Kühlbedarf im Sommer mit den Stromproduktionsspitzen aus Photovoltaik zusammenfällt, ist von einem besonders hohen regenerativen Stromanteil auszugehen. Hier kann die aktive Kühlung gerade wegen ihres höheren Stromverbrauchs gezielt auch regional zur Netzentlastung eingesetzt werden.