Eine Wärmepumpe macht die in Erdreich, Wasser oder Luft gespeicherte Umweltwärme für Heizwärme und zur Erzeugung von Warmwasser nutzbar. Die Wärmepumpe entzieht die in der Umwelt auf niedrigem Temperaturniveau vorhandene Wärme und „pumpt“ diese auf ein höheres Temperaturniveau. Die Funktionsweise kennen wir vom Kühlschrank, nur mit umgekehrtem Wirkungsprinzip. Für diesen Prozess benötigen Wärmepumpen Fremdenergie. Zur Bereitstellung von 100 % Heizenergie sind dafür 25 % Antriebsenergie erforderlich, die restlichen 75 % werden aus der Umwelt gewonnen. Somit geben sie ein Mehrfaches der aufgewendeten Energie als Nutzwärme ab.
Wahl der Wärmequelle
Im Erdreich liegt nach wenigen Metern Tiefe, ähnlich wie beim Grundwasser, ganzjährig eine nahezu konstante Temperatur von etwa 10°C vor, sodass hier eine Wärmepumpe ohne zusätzliche Heizsysteme ausreichend Wärme bereitstellen kann.
- Erd-Wärmepumpen entziehen die im Erdreich enthaltene Wärme entweder durch Vertikalsonden, die bis in eine Tiefe zwischen 30 und zum Teil über 100 Meter reichen, oder durch horizontale Flächenkollektoren, die in einer Tiefe von etwa 1,50 m verlegt werden. Die Menge der gewonnenen Energie hängt von der Bodenbeschaffenheit ab, besonders eignen sich kompakte und feuchte Böden, da die Wärmeübertragung dann besser funktioniert.
- Luft-Wärmepumpen nutzen als Wärmequelle die Umgebungsluft und haben den Vorteil, dass Aufwand und Investitionsbedarf geringer sind als bei Erdreich oder Grundwasser. Nachteilig ist der Umstand, dass im Winter die Quelle ebenfalls kalt ist und nur wenig Wärme an die Wärmepumpe abgeben wird. Dann brauchen Luft-Wärmepumpen eine direkte Nachheizung über einen Elektroheizstab, was die Betriebskosten erhöht und die Jahresarbeitszahl verschlechtert.
Wusstest du schon?
Im Sommer kann eine Erd-Wärmepumpe auch zur Kühlung genutzt werden, indem man den Wärmepumpenprozess einfach umkehrt. Dann wird dem Raum die Wärme entzogen und beispielsweise an das Erdreich abgegeben.
Was muss beachtet werden?
Wärmepumpen arbeiten umso effizienter, je niedriger die Temperaturdifferenz zwischen der genutzten Umweltwärme und der benötigten Heizwärme ist. Daher sollte die Anlage mit einer Niedertemperaturheizung kombiniert und eine möglichst warme Quelle (Außenluft, Grundwasser, Erdreich) genutzt werden.
Die Auslegung der Wärmequellenanlage muss sorgfältig geplant werden, hierfür sollte eine genaue Heizlastberechnung erfolgen. Bei den Investitionskosten können Erdwärmepumpenanlagen 2-3 mal so teuer werden wie etwa eine Gasbrennwertheizung. Aufgrund der geringeren Betriebskosten und der weitreichenden Förderungen amortisieren sich die Mehrkosten allerdings in wenigen Jahren.
