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Wärmepumpen

Die Wärmepumpen gewinnen im Bemühen um Energieeinsparung zunehmend an Bedeutung. Sie dienen dazu Wärme, die auf niedrigem Temperaturniveau in der Umwelt (z. B. Luft, Erdreich, Gewässer, Grundwasser usw.) zur Verfügung steht, technisch nutzbar zu machen. Dazu wird über einen thermodynamischen Prozess die vorhandene Wärmeenergie unter Aufwendung mechanischer Energie auf ein technisch auswertbares Temperaturniveau angehoben.

Wärmepumpen sind geschlossene Systeme, in denen ein Arbeitsstoff (Kältemittel) einen Kreisprozess, den sogenannten Wärmepumpenkreislauf durchläuft und dabei einem ständigen Wechsel zwischen flüssigem und dampfförmigem Zustand unterworfen ist. Dieser Zustandswechsel wird durch Wärmeaufnahme und Wärmeabgabe des Kältemittels unter verschiedenen Temperatur- und Druckverhältnissen erreicht.

Wärmepumpenkreislauf:
Das auf niedrigem Druck- und Temperaturniveau befindliche flüssige Kältemittel
 wird im Verdampfer unter Wärmeaufnahme verdampft. Der Verdichter bzw. Kompressor hat die Hauptaufgabe, den Kältemitteldampf auf einen höheren Druck zu komprimieren. Unter diesem sog. Verflüssigungs- oder Kondensationsdruck wird das noch dampfförmige Kältemittel mit seiner erhöhten Kompressions-temperatur dem Verflüssiger bzw. Kondensator zugeführt. Die Verflüssigungs-temperatur im Kondensator muss immer höher sein als die Temperatur des wärmeaufnehmenden Mediums. Und nur so kann nämlich eine Wärmeabgabe an die Nutzungsseite (Heizungswasser, Brauchwasser, Luft usw.) erfolgen. Durch diese Wärmeabgabe kondensiert nun der Kältemitteldampf. Das jetzt wieder flüssige, aber noch unter 
hohem Druck stehende Kältemittel wird im Expansions-ventil entspannt und dann von neuem dem Verdampfer zugeführt und in diesen eingespritzt. Damit ist der Wärmepumpenkreislauf geschlossen.

Wärmequelle Luft:
Luft ist überall vorhanden und damit das am leichtesten zugängliche Energiepotenzial. Bei Umgebungsluft nimmt mit sinkender Umgebungs- und Wärmequellentemperatur die Heizleistung der Wärmepumpe ab. Der Vorteil bei Wärmepumpen-Umgehungsluft sind die verhältnismäßig günstigen Investitionskosten im Vergleich zu anderen Wärmequellensystemen. Luftwärmepumpen, die innerhalb von Gebäuden Aufstellung finden, sind daher meist über entsprechend dimensionierte Luftschläuche oder -kanäle zu versorgen. Eine weitere auf Luft schöpfende Wärmequelle ist Fortluft. Diese fällt in Lüftungs- und Klimaanlagen aus Prozessabläufen in Schmelzräumen, Fertigungshallen, Glüh- und Kompressorräumen, Ställen oder Kühlanlagen an.

Wärmequelle Wasser:
Grundwasser ist für Wärmepumpen eine besonders günstige Wärmequelle, weil im allgemeinen ganzjährig in Tiefen über 5 m Temperaturen von 8 - 10°C nicht unterschritten werden. Für den Wärmegewinn aus Grundwasser werden zwei Brunnen benötigt. Aus dem einen Förderbrunnen wird Grundwasser entnommen und über den anderen Schluckbrunnen das Wasser wieder ins Erdreich zurückgeführt. Grundwasservorkommen sollen in nicht allzu großen Tiefen (max. 20 - 25 m) vorhanden sein und auch in trockenen Jahreszeiten ausreichend zur Verfügung stehen.
Grundwasserwärmepumpen sind grundsätzlich von der zuständigen Wasserbehörde zu genehmigen. Mit dem Bau der Brunnen befassen sich dann spezielle Brunnenbau-Fachunternehmen. Auch Oberflächenwasser oder Abwasser können in Einzelfällen als Wärmequelle genutzt werden.

Wärmequelle Erde - Erdsonden:
Unter Erdsonden versteht man soledurchströmte Koaxialrohre, die senkrecht oder schräg bis in Tiefen von 20 - 50 m in das Erdreich getrieben werden. Die Erdsonden können aufgrund ihrer größeren Eindringtiefe lediglich einen gewissen Teil der im Erdreich gespeicherten Sonnenenergie nutzen. Eine befriedigende Funktion kann deshalb nur gewährleistet werden, wenn Grundwasser für einen ausreichenden Wärmenachschub sorgt.


Richtwerte für die Berechnung der Entzugsleistung:

  • trockener, sandiger Boden 10 - 15 W/m2
  • feuchter, sandiger Boden 15 - 20 W/m2
  • trockener, bindiger Boden 20 - 25 W/m2
  • feuchter, bindiger Boden 25 - 30 W/m2
  • grundwasserführender Boden 30 - 35 W/m2

 


 

 

Telefon: 08621 / 64850