Wärmepumpe
Zum leichteren Verständnis kann man die Wärmepumpe vom Funktionsprinzip mit einem Kühlschrank vergleichen.

Ein Kühlschrank entzieht den Lebensmitteln die Wärme und gibt diese nach außen ab. Nach diesem Prinzip arbeitet auch eine Wärmepumpe, sie nimmt Wärme aus der Erde, dem Wasser oder der Luft auf und wandelt diese zur Heizwärme um.

Arbeitsweise der Wärmepumpe:
Jeder Wärmepumpenprozeß kann in 4-Stufen eingeteilt werden, in denen das Kältemittel verschiedenen Zustandsänderungen eingeht:

1. Verdampfung
Als Verdampfer bezeichnet man den Wärmetauscher, in dem Kältemittel vom flüssigen Zustand in dampfförmigen übergeht. Die Verdampfung erfolgt unter Zufuhr von Wärmeenergie, die der Umgebung - Grundwasser, Erdreich oder Außenluft - entzogen wird.

2. Verdichtung
Das gasförmige Kältemittel (z. Bsp. R407C) wird vom Kompressor angesaugt und durch die Verdichtung auf hohen Druck und hohe Temperatur gebracht. Zusätzlich nimmt das Kältemittel noch die Wärme auf, die der Antriebsenergie des Kompressors entspricht.

3. Kondensation (verflüssigen)
Das dampfförmige Kältemittel wird mit hoher Temperatur in den Kondensator - wiederum ein Wärmetauscher - gedrückt und gibt dort seine Wärme an das Heizungswasser ab. Dabei wird der Kältemitteldampf kondensiert.

4. Expansion (entspannen)
Um den Kältekreislauf wieder zu schließen, muß das Kältemittel vom hohen Druck auf den Ausgangsdruck entspannt werden. Dabei wird das Kältemittel kalt und kann dann im Verdampfer wieder Energie aufnehmen.

Ebenso wie ein Kühlschrank benötigt auch eine Wärmepumpe Antriebsenergie, welche meist durch elektrischen Strom geliefert wird. Der Unterschied zwischen Kühlschrank und Wärmepumpe liegt also nur darin, dass beim einen die Kälte und beim anderen die Wärme genutzt wird.

 
Energie aus der Erde
Homogene feuchte Erde bietet in ca. 1,5m Tiefe ein Wärmeangebot zwischen +6°C und +10°C - je nach Jahreszeit - und ist somit ein idealer Wärmelieferant für eine Wärmepumpe.

Zur Wärmegewinnung aus dem Erdreich wird ein Frostschutzmittel - Wasser - Gemisch (Glykolwasser oder auch Sole genannt) durch im Erdreich verlegte Kunststoffrohrkreise gepumpt. In einem Vorlaufverteiler werden diese dann zusammengefasst und die in den Rohren zirkulierende Flüssigkeit fließt zum Verdampfer der Wärmepumpe. Dort wird die Sole abgekühlt und über den Rücklaufverteiler wieder zurück in die Erdkreise geführt.

Folgende weitere Systeme können verwendet werden um Wärme aus dem Erdreich zu gewinnen:
- Erdwärmesonde
- horizontal verlegter Erdkollektor
- Grabenkollektor mit Einzelrohrverlegung
- Grabenkollektor konisch

 
Energie aus der Luft
Die Erschließung der Wärmequelle ist bei den Luft-Wärmepumpen sehr einfach, nicht einmal eine Genehmigung ist erforderlich. Um die Wärme der Außenluft - auch bei Minusgraden - zu nützen bieten wir drei verschiedene Bauarten an:

Luft - Split - Wärmepumpen
Der Verdampfer wird hierbei im Freien aufgestellt und über eine Kältemittelleitung mit dem im Heizraum montierten Innengerät verbunden.

Luft - Kompakt - Wärmepumpe
zur Außenaufstellung Die komplette Wärmepumpe steht hierbei im Freien. Die erzeugte Wärme wird dabei über gut isolierte Rohre der Heizung im Haus zugeführt.

Luft - Kompakt - Wärmepumpe zur Innenaufstellung
Die komplette Wärmepumpe steht hier im Haus und wird über zwei Lüftungsrohre mit der Aussenluft verbunden. Hierbei wird die Aussenluft über den Ventilator angesaugt und über den Verdampfer dann abgekühlt wieder ins Freie geblasen.

 
Energie aus dem Grundwasser
Grundwasser ist ein ideales Medium zum betreiben einer Wärmepumpe. In einer Tiefe von 6 - 8m liefert das Grundwasser das ganze Jahr über konstant eine Temperatur von ca. 10°C. Das Grundwasser kann ohne chemische oder mechanische Wasseraufbereitung als Wärmequelle genutzt werden.

Es ist lediglich erforderlich zwei Brunnen zu bohren. Ein Förderbrunnen der das Grundwasser zum Verdampfer der Wärmepumpe fördert, wo es seine Wärme an das Kältemittel abgibt. Und ein Schluckbrunnen, in den das um ca. 4 Grad abgekühlte, aber ansonsten unveränderte Wasser wieder zurückgepumpt wird.

Zum Betreiben einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe kann aber nicht nur der Wärmeinhalt des Grundwassers sondern auch die Wärme von Oberflächengewässern und Kühlkreisläufen genutzt werden.

Zu Beachten ist jedoch, dass die Nutzung von Wasser als Wärmequelle genehmigungspflichtig ist und beim zuständigen Landratsamt beantragt werden muss.

   
Bilder / Texte: BARTL Wärmepumpen