Wärmepumpen

Geothermie - Erdwärme - Wärmepumpen

Erdwärme ist die in Form von Wärme gespeicherte Energie unterhalb der festen Erdoberfläche. Die Nutzung von Erdwärme gewinnt immer mehr an Bedeutung. Bei dieser Art der Energiegewinnung wird Primärenergie durch den Einsatz einer praktisch unerschöpflichen und damit quasi regenerativen Energiequelle gewonnen. Dies bringt positive Umweltauswirkungen mit sich (z.B. Schonung fossiler Energiequellen, Verminderung der CO2-Reduktion) und ist deshalb gesamtökologisch wünschenswert. Erdwärmesonden sind eine Möglichkeit, die Erdwärme als regenerative Energiequelle zu erschließen. Auch in Nordrhein-Westfalen wurden in den letzten Jahren zunehmend Anlagen zur Nutzung von Erdwärme realisiert.

Die Aufschwung und Gewinnung von Erdwärme unterliegt dem Geltungsbereich des Bundesberggesetzes. Dieses gilt nicht, wenn die Erdwärme innerhalb eines Grundstücks im Zusammenhang mit dessen baulicher oder städtebaulicher Nutzung gewonnen wird - allein diesen Anwendungsfall will der vorliegende Leitfaden erfassen. Bei der zulassungsrechtlichen Beurteilung ist wesentlich Schäden und Beeinträchtigungen von den natürlichen Lebensgrundlagen abzuwenden. Andererseits ist gerade bei der Erdwärmenutzung zu berücksichtigen, dass die Erschließung regenerativer Energiequellen wichtigen umweltpolitischen Belangen dient. Dies gilt es bei der Abwägung mit anderen öffentlichen Interessen wie dem vorsorgenden Grundwasserschutz und einer einwandfreien Trinkwasserversorgung zu berücksichtigen.
FlächenkollektorIn den vergangen Jahren hat sich die Zahl der neu installierten elektrisch betriebenen Wärmepumpen überdurchschnittlich dynamisch entwickelt. So zeigt die Statistik des Bundesverbands für Wärmepumpen (BWP) eine Verdoppelung der Neuanlagen seit 1999 auf 9750 im Jahr 2003. Dies ist zum einen darauf zurückzuführen, dass die Wärmepumpe besonders gut die gesetzlichen Forderungen nach energiesparenden Techniken erfüllt. Zum anderen aber auch darauf, dass die Wärmepumpe in Hinsicht auf Komfort und Betriebskosten gegenüber einem konventionellen Heizsystem deutliche Vorteile aufweist.

Beim Energieverbrauch in Wohngebäuden spielt der Anteil der Wärmeenergie die entscheidende Rolle: 86 % des Endenergiebedarfs privater Haushalte entfallen auf die Heizung und Warmwasserbereitung und werden zum großen Teil durch Gas und Öl gedeckt. Da die Verfügbarkeit dieser fossilen Energieträger zeitlich beschränkt ist, sind hier Alternativen notwendig. Hier können regenerative Energien – insbesondere Wärmepumpen – zukünftig eine bedeutende Rolle spielen. Besonders deshalb, weil in unseren Breitengraden Angebot und Bedarf hier zusammenfallen, was bei der Nutzung von Sonnenenergie leider nur bedingt zutrifft.
Funktionsprinzip der Wärmepumpe

Ebenso wie Wasser nicht bergauf fließt, so fließt auch Wärme immer nur von der wärmeren Seite (Wärmequelle) zur kälteren Seite (Wärmesenke). Um also Umgebungswärme aus der Erde, aus der Luft oder aus dem Grundwasser für Heizung und Warmwasser nutzbar zu machen, ist es erforderlich diese Wärme auf ein höheres Niveau zu „pumpen“. Der Kältemittelkreislauf ermöglicht es, Wärme auf ein höheres Temperaturniveau zu „pumpen“ Das Herzstück einer Wärmepumpe ist der durch einen Kompressor angetriebene Kältemittelkreislauf. Er ist vom Aufbau her identisch mit dem Kältemittelkreislauf der vielfach bewährten Kühlschränke und deshalb auch von der Zuverlässigkeit her vergleichbar. Nur die Aufgabe ist hier umgekehrt: Beim Kühlschrank wird dem Kühlgut Wärme entzogen und an der Rückseite des Gerätes an den Raum abgegeben. Bei der Wärmepumpe wird der Umwelt (Wasser, Erde, Luft) Wärme entzogen und dem Heizsystem zugeführt.
In einem geschlossenen Kreislauf wird ein Arbeitsmittel, das bereits bei niedrigen Temperaturen siedet, abwechselnd verdampft, komprimiert, verflüssigt und entspannt.

(1) Verdampfer
Im Verdampfer befindet sich das flüssige Kältemittel unter niedrigem Druck. Es hat eine geringere Temperatur als die Temperatur der Wärmequelle. Dadurch fließt Wärme von der Wärmequelle an das Kältemittel, wodurch es zur Verdampfung des Kältemittels kommt.

(2) Kompressor
Das gasförmige Kältemittel wird im Kompressor auf einen hohen Druck verdichtet und erwärmt sich so stark, dass die Temperatur des Kältemittels nach der Verdichtung höher ist als die Temperatur, die für Heizung und Warmwasser erforderlich ist. Auch die vom Kompressor geleistete Antriebsenergie wird in Wärme umgewandelt und fließt an das Kältemittel.

(3) Verflüssiger
Das sehr heiße und unter hohem Druck stehende Kältemittel gibt nun im Verflüssiger die gesamte Wärme, also sowohl die Wärme aus der

Wärmequelle als auch die als Wärme aufgenommene Antriebsenergie

des Kompressors an das Heizsystem (Wärmesenke) ab. Dadurch kühlt das Kältemittel stark ab und wird wieder flüssig.

(4) Expansionsventil
Anschließend strömt das Kältemittel über das Expansionsventil zurück zum Verdampfer. Im Expansionsventil findet die Entspannung auf den Ursprungsdruck statt. Der Kreislauf ist wieder geschlossen.

Lassen Sie sich durch uns umfassend beraten.