Wärmepumpen

In Kühlschränken werden Lebensmittel gekühlt. Dazu zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf im Gerät ein Kältemittel. Dieses Arbeitsmittel nimmt Wärme im Kühlschrankinneren auf, um sie an der Geräterückseite an die Umgebung abzugeben. Eine Wärmepumpe funktioniert nach dem gleichen Prinzip, wobei jedoch die Wärme und nicht die Kälte genutzt wird. Sie entnimmt Wärme auf niedrigem Temperaturniveau aus einer äußeren Wärmequelle, z.B. Erdreich, Grundwasser oder Außenluft. Diese hebt sie dann auf ein Temperaturniveau an, das für eine Hausheizung benötigt wird. Ziel einer guten Wärmepumpenanlage ist, dass die so aus der Umwelt entnommene Wärme um ein Mehrfaches größer ist als die zur Temperaturanhebung erforderliche Antriebsenergie.

Bei den erdgekoppelten Wärmepumpen arbeiten fast zwei Drittel aller neuen Wärmepumpen im privaten Wohnungsbau mit Erdwärmetauschern. Diese können als Erdwärmesonden vertikal in einem Bohrloch von bis zu 150 m Tiefe oder als Erdwärmekollektoren horizontal in 1,2 - 2 m tiefen Gräben verlegt werden. Entscheidungskriterien herifür sind der vorhandene Platz, die wasserrechtliche Situation und die Bodenverhältnisse vor Ort. Gute Voraussetzungen bieten wassergesättigte Lehmböden. Bei Erdwärmesonden wird das Bohrloch rings um die Sonde mit einer Betonit/Zement-Füllung wieder verschlossen, um einen ungestörten Wärmeübergang zwischen Erdreich und Erdsonde zu gewärhleisten und Grundwasservorkommen in unterschiedlicher Tiefe nicht künctlich miteinander zu verbinden. Der Einfluss der Sonnenwärme ist bis zu einer Tiefe von 10 - 20 m nachweisbar. In Erdwärmesonden zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf ein Wasser-Glykol-Gemisch (Sole). Meist besteht sie aus koaxialen oder U-förmigen Kunststoffrohren. In Erwärmekollektoren kann auch direkt das Kältemittel (Direktverdampfer-System) in Kupferrohren zirkulieren. Dieses System hat Effizienzvorteile, da ein Wärmetauscher zwischen Wärmequelle und Wärmepumpe entfällt.

Bei einer Wärmepumpenheizanlage müssen die einzelnen Komponenten - Erdwärmesonde, Wärmepumpe und Heizung - genau aufeinander abgestimmt werden, um gute technische und ökonomische Ergebnisse zu erzielen. Ausgehend vom Wärmebedarf des Hauses werden die Längen der Erdwärmesonden und die Leistung der Wärmepumpe festgelegt.

Um Erdwärmepumpen nachhaltig über viele Jahre betreiben zu können, darf die Wärmeentnahme während der Heizperiode nur so groß sein, wie während des Sommers durch natürliche Wärmeleitung wieder regeneriert werden kann