Wärmepumpenanlagen
Fossile Energieträger wie Öl und Gas werden immer teurer und die Abhängigkeit von Erdgas- und Erdöllieferungen immer problematischer. Schonen Sie die Umwelt und Ihren Geldbeutel und profitieren Sie von hohen Förderungen beim Wechsel Ihrer Gas- oder Ölheizung zu einer Wärmepumpe.
Vermeiden Sie Fehler bei Planung und Installation und lassen Sie sich von uns beraten.
Wissenswertes über die Technologie der Wärmepumpe
Woher kommt die Energie für die Wärmepumpe?
Die gängigsten Wärmequellen sind Luft sowie Erdreich und Grundwasser. Besonders bei Erdreich und Grundwasser sind rechtliche Vorgaben zu beachten.
Wärmepumpen beziehen rund dreiviertel der Energie zum Heizen aus der Umwelt. Um die kostenlose Umweltwärme nutzbar zu machen, benötigen Wärmepumpen lediglich einen kleinen Anteil elektrische Energie für den Kompressor. Die Kosten sowie die eingesetzte Technik unterscheiden sich danach, ob die Energie der Luft, der Erde oder dem Wasser entzogen wird.
Die Funktion einer Wärmepumpe: Umgekehrtes Prinzip eines Kühlschranks
Die Funktionsweise einer Wärmepumpe ist vergleichbar mit der des Kühlschranks, nur umgekehrt. Der Kühlschrank entzieht seinem Kühlgut Wärme und gibt diese auf der Rückseite ab. Die Wärmepumpe entzieht ihrer Umgebung die Wärme und gibt diese als Heizenergie an das Haus ab. Sie macht sich dafür ein physikalisches Prinzip (Aggregatszustandsänderung) zunutze. Das ist deshalb möglich, da die genannten Wärmequellen ein sehr geringes Temperaturniveau haben. In der Wärmepumpe befindet sich ein Kältemittel, welches in der Lage ist, schon bei geringen Temperaturen zu verdampfen. Anschließend kann das Kältemittel mit Hilfe eines Kompressors und elektrischer Energie verdichtet und auf ein höheres Temperaturniveau gebracht werden.
Somit macht man sich die physikalischen Eigenschaften des Kältemittels zunutze, welches sich in einem geschlossenen Kreislaufsystem der Wärmepumpe befindet.
Bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe beispielsweise, saugt ein Ventilator Außenluft an. Die Außenluft strömt durch einen Wärmetauscher (Verdampfer). Das Kältemittel besitzt die Eigenschaft, dass es in einem bestimmten Temperaturbereich (beispielsweise zwischen -15°C und 30°C) verdampft. Das Kältemittel ändert seinen Aggregatzustand somit von flüssig zu gasförmig. Das gasförmige Kältemittel wird zum Kompressor (Verdichter) weitergeführt. Hier wird das Kältemittel komprimiert. Dabei steigt die Temperatur des Kältemittels auf bis zu 60 °C. Anschließend gelangt das heiße Kältemittel zu einem weiteren Wärmetauscher. Es handelt sich hierbei um einen Kondensator (Verflüssiger). Das Kältemittel gibt seine hohe Temperatur über den Wärmetauscher an das Heizungssystem ab und kondensiert. Zum Schluss erreicht das noch unter hohem Druck stehende Kältemittel das Expansionsventil (Drossel), wo der hohe Druck des Kältemittels abgebaut wird. Es entspannt sich hierbei und der Ausgangsdruck des Kältemittels wird wieder erreicht. Das Kältemittel wird nun wieder dem Verdampfer zugeführt und der Prozess beginnt von neuem.
Darauf sollte bereits bei der Planung der Anlage geachtet werden:
Je geringer die Differenz zwischen Wärmequellen- (Luft, Erdreich, Wasser) und Wärmenutzungsanlage (Heizungsanlage – Fußbodenheizung oder statischen Heizflächen) ist, desto energieeffizienter kann die Wärmepumpe arbeiten. Ein Maßstab hierfür ist die sogenannte Jahresarbeitszahl (JAZ). Die Jahresarbeitszahl gibt das Verhältnis zugeführter elektrischer Arbeit (kWh) zur geleisteten Wärmemenge (kWh) an und ist daher entsprechend stark nutzerabhängig.
Insbesondere Niedertemperaturheizungen wie Fußboden, – Wand, oder Deckenheizungen arbeiten ideal in Verbindung mit einer Wärmepumpe, da sie die Wärme auf wirtschaftliche Art und Weise zur Verfügung stellen und dadurch niedrige Vorlauftemperaturen zwischen 30 und 35 °C ausreichen. Zudem kann in Verbindung mit dem Flächenheizsystem auch gekühlt werden.
Deshalb sollten Flächenheizungen vor Heizkörpern oder Radiatoren bevorzugt werden, die Vorlauftemperaturen von 50 bis 60 °C benötigen.
Bei der Planung und Umsetzung einer neuen Fußbodenheizung sollte auf geringe Verlegeabstände geachtet werden. Bei bestehenden Heizkörpern müssen aufgrund der geringeren Vorlauf- und Rücklauftemperaturen der Wärmepumpe überprüft werden, ob die erforderliche Heizleistung des jeweiligen Raumes erreicht werden kann. Die Leistung eines Heizkörpers (z.B. 600x800mm – Typ22) ist abhängig von der Differenz der mittleren Oberflächentemperatur zur Raumtemperatur.
Beispiel für die Betriebsbedingungen eines Heizkörpers:
- Vorlauftemperatur z.B. 70°C
- Rücklauftemperatur z.B. 55°C
- Raumtemperatur z.B. 20°C
Ändert sich einer dieser o.g. Betriebsbedingungen, so ändert sich auch die Heizkörperleistung. Wird in einem Gebäude eine Wärmepumpe mit Heizkörpern betrieben, muss die Vor- und Rücklauftemperatur beispielsweise auf 55°C und 45°C, aus Effizienzgründen vermindert werden. Dadurch sinkt die Heizkörperleistung. Über die Heizlastberechnung nach DIN 12831, muss im Einzelnen ermittelt werden, ob die Heizkörper die notwendige Leistung für die zu heizenden Räume zur Verfügung stellen können. Gegebenenfalls müssen die Heizkörperflächen angepasst werden.
Aus den beschriebenen Gründen ist das Gesamtkonzept wichtig!
Die Wärmepumpenanlage ist ein sensibler Mechanismus, der nur dann effizient funktioniert, wenn alle Komponenten sinnvoll aufeinander abgestimmt sind. Einfach aufgebaute Anlagen arbeiten in der Regel effizienter als komplexe Systeme. Verzichten Sie möglichst auf die Kombination verschiedener Systeme, überflüssige Reserven oder übertriebenes Sicherheitsdenken.
Bei einer Heizungssanierung sollten auch zusätzliche Maßnahmen zur Gebäudeoptimierung in Betracht gezogen werden. Hier spielen beispielsweise neue Fenster, eine ergänzende oder neue Außendämmung, die Dämmung des Dachs und oder der Kellerdecke eine wichtige Rolle.
Der Aufstellungsort einer Luft-Wasser-Wärmepumpe ist ebenso mit Bedacht auszuwählen. Zur Auslegung des optimalen Aufstellstandortes ist die Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm, kurz DIN TA Lärm zu beachten. Die hier festgelegten maximalen Immissionswerte müssen eingehalten werden.
Für die überschlägige Dimensionierung einer möglichen Wärmepumpe gibt es diverse Planungstools.
Diese basieren auf anerkannten Schätzverfahren mit erprobten Werten für die Praxis. Die überschlägige Berechnung ersetzt aber nicht die ausführliche Heizlastberechnung nach DIN EN 12831. Um eine Unter- oder Überdimensionierung der Wärmepumpe zu vermeiden, ist für die Planung eine Heizlastberechnung nach DIN 12831 verbindlich. Diese Berechnung wird hauptsächlich von Ingenieurbüros oder Gebäude-Energie-Beratern durchgeführt. Die Heizlast wird berechnet um festzustellen, wie viel Energie eine Heizungsanlage für ein angenehm warmes Haus aufbringen muss. Das Ergebnis wird durch die Bausubstanz des Gebäudes stark beeinflusst und ist für den energieeffizienten Betrieb einer Wärmepumpe wichtig und unerlässlich. Für alle überschlägigen Berechnungen wird keine Gewähr für die Richtigkeit der Ergebnisse übernommen.
Zuschüsse für einzelne Sanierungsmaßnahmen werden seit dem 01.01.2021 einheitlich beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) beantragt. Die Antragstellung muss vor Beginn der Maßnahme erfolgen. Genauere Informationen finden Sie hier:
BAFA für effiziente Gebäude – Sanierung Wohnbebäude (Heiztechnik)
Informationen zu den KfW Förderungen von Heizungsanlagen:
