Erdwärme

Nie mehr Öl oder Gas!

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Wärmepumpen nutzen die regenerative Energie aus dem Erdreich, dem Grundwasser oder der Luft. In jedem Fall reduzieren Sie den Verbrauch fossiler Brennstoffe, sparen wertvolle Ressourcen und verringern klimaschädliche CO2-Emissionen.

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Neben der klassischen Anwendung als Wärmeerzeuger an kalten Tagen sorgen sie im Sommer für ein angenehmes Raumklima und holen erfrischende Kühle ins Haus.

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Für jeden Bedarf die richtige Wärmepumpe. Bereits bei der Planung lassen sich die baulichen und geologischen Gegebenheiten sowie die persönlichen und individuellen Vorstellungen für den Wärmebedarf berücksichtigen. Und das nicht nur für den Neubau. Wärmepumpen werden genauso gut bei einer Modernisierung eingesetzt, lassen sich mit Solar-, Photovoltaikanlagen und gemeinsam mit einer vorhandenen Öl- oder Gas-Heizung in einem multivalenten System betreiben.

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Einfaches Prinzip, effektive Wirkung

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Die Funktionsweise einer Wärmepumpe ist mit der eines Kühlschranks vergleichbar - nur umgekehrt.

Bei einem Kühlschrank wird die Wärme von innen nach außen geleitet. Eine Wärmepumpe funktioniert genau umgekehrt. Die Wärme aus der Luft oder dem Erdreich wird über das Heizungssystem in den Wohnraum geführt. Zur Steigerung der Temperatur wird der Dampf eines Kältemittels verdichtet, sodass sie hoch genug ist für die Heizung und Trinkwassererwärmung.

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Die Wärmepumpe macht sich das physikalische Prinzip des geschlossenen Kreisprozesses zunutzen. Das im Kreislauf befindliche Arbeitsmedium ändert ständig seinen Aggregatszustand (Verdampfung, Kompression, Verflüssigung, Entspannung). Dieses Arbeitsmittel (Kältemittel) hat die Eigenschaft, bei niedrigen Temperaturen zu verdampfen und zur selben Zeit hohe Eigenwärme zu haben. Verwendet werden Stoffe, die FCKW- und HFCKW-frei, ungiftig, biologisch abbaubar und nicht brennbar sind, wie Ammoniak, Wasser oder Kohlendioxid.

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Diese Energiequellen kann eine Wärmepumpe nutzen

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• Luft - praktisch unbegrenzte Verfügbarkeit, geringste Investitionskosten

• Erdreich - über Kollektor oder Erdsonde, hohe Effizienz

• Wasser - besonders hohe Effizienz, Wasserqualität ist zu beachten

• Abwärme - abhängig von Verfügbarkeit, Menge und Temperaturniveau der Abwärme

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Wärmetransportmedium

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Um die Wärme der Umgebung nutzbar machen zu können, gibt es verschiedene Wärmepumpentypen, die nach ihrem Wärmetransportmedium benannt sind.

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Sole-Wasser

Der Name der Sole-Wasser-Wärmepumpe kommt daher, dass anfänglich ein Salzwassergemisch als Arbeitsmedium verwendet wurde. Heute wird überwiegend ein Gemisch aus Ethylen, Glykol und Wasser eingesetzt. Dieses Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch wird verwendet, um das Gefrieren der Rohre zu verhindern und den thermo-dynamischen Prozess zu unterstützen.

Wird die Sole-Wasser-Wärmepumpe in Kombination mit Erdwärmesonden (Rohr-in-Rohr-System) eingesetzt, wird das Arbeitsmedium in die Sonden gefüllt und zusammen in die Bohrung eingelassen.

In einem geschlossenen System nimmt die Wärmepume Bodenwärme über das im Boden verankerte PE-Rohr auf. Das Arbeitsmedium wird durch eine Pumpe unterstützt, um im Kreislauf zu zirkulieren. Diese Wärme wird dann über einen Wärmetauscher an den Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe abgegeben. Das dabei abgekühlte Arbeitsmedium fließt wieder zurück zur Wärmequelle. Die Wärmepumpe arbeitet nach der Vorgabe der Temperatur des Arbeitsmediums, welche von der Bodenbeschaffenheit abhängt. Die einzelnen Schritte im Arbeitsprozess verlaufen analog wie das Prinzip der Wärmepumpe im Allgemeinen. Die Sole-Wasser-Wärmepumpe kann monovalent und ganzjährig betrieben werden.

 

Wasser-Wasser

Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe erreicht im Vergleich zu den anderen Typen die besten Leistungszahlen. Die Nutzung findet im monovalenten Betrieb statt, da sich über das ganze Jahr hinweg die vorhandene Grundwasserwärme nutzen lässt. Durch einen Förderbrunnen wird das im gesamten Jahr ungefähr gleich bleibend warme Grundwasser (+8 GradC bis +12 GradC) über eine Unterwasserpumpe gefördert. In der Wärmepumpe wird dem Grundwasser bis zu 80 Prozent seiner Wärme entzogen. Nach dem Systemdurchlauf wird das abgekühlte Wasser durch den Schluckbrunnen wieder ins Erdreich gebracht. Der Systemkreislauf funktioniert analog zum allgemeinen Wärmepumpenprinzip.

 

Luft-Wasser

Die Außenluft findet als Transportmedium für Wärmeenergie lediglich in einer luftgekoppelten Wärmepumpe ihren Einsatz. Sie bietet je nach Witterung und Jahreszeit eine große Temperaturspreizung zwischen -20 GradC und +35 GradC, also deutlich höher als bei vergleichbarer oberflächennaher Energie. Eine Vorerwärmung kann durch eine Erdreichverlegung der Luftzuführung erreicht werden.

Da die Luft ein schlechter Wärmeleiter ist und eine niedrige Wärmekapazität hat, müssen große Volumina zur Wohnraumbeheizung bewegt werden. Im Vergleich zu Fluiden kann dieser Faktor bis zu 1000 betragen, sodass ein stündlicher Volumenstrom der Luft zwischen 2500 m³ bis 9000 m³ gewährleistet werden muss.

Luft-Wasser-Wärmepumpen werden überwiegend in der mono-energetischen Betriebsvariante eingesetzt. Daneben ist auch ein bivalent-parallel oder bivalent-alternativer Betrieb möglich.

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Optimiertes Energiekonzept

Die sinkenden Vergütungssätze für selbst erzeugten Solarstrom und die steigenden Strombezugskosten sind Motivation für die Entwicklung eines optimierten Energiekonzeptes für Ein- und Zwei-Familienhäuser. Wie kann sowohl der Wärmebedarf als auch der Strombedarf ganzjährig so gedeckt werden, dass in der Jahresbilanz ein ausgeglichenes Ergebnis erzielt wird?

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Das abgebildete Beispiel zeigt, dass allein der Einsatz einer Wärmepumpe schon den Energiebedarf nahezu halbieren kann. Wird zusätzlich noch eine Photovoltaik-Anlage eingesetzt, sinkt der Strombezug aus dem öffentlichen Netz noch einmal deutlich. Zudem ist aufgrund der Einspeisung der sommerlichen Überschüsse vom erzeugten Solarstrom die Jahresbilanz dieses Energiesystems ausgeglichen.