Ob im Grundwasser, in der Erde oder in der Luft – unsere Umwelt speichert Energie. Diese unerschöpfliche Wärmequelle können Campingplatzbesitzer mit einer Wärmepumpe problemlos anzapfen.
Wärmepumpen erschließen die natürlich gespeicherte Energie in der Erde, im Wasser und in der Luft. Das Beste: Sie kann ohne Verbrennungsprozess an den Heiz- und Wärmekreislauf eines jeden Gebäudes abgegeben werden. Das hilft der Umwelt und dem Geldbeutel: aus einer Kilowattstunde Strom wird das Drei- bis Vierfache an Heizenergie. Aufwand und Leistungen hängen dabei stark von den individuellen Gegebenheiten vor Ort ab.
Luftwärmepumpen sind stark verbreitet. Sie lassen sich fast ohne Erschließungskosten im Garten oder sogar im Haus aufstellen. Dabei muss auf den Schallschutz geachtet werden, um niemanden durch die Betriebsgeräusche zu stören. Die Wärme der Luft wird über einen Verdampfer an das Kältemittel in der Wärmepumpe übertragen und nach dem Kompressionsprozess über einen Verflüssiger (Wärmetauscher) an das zu erwärmende Medium abgegeben. Je nachdem unterscheidet man weitergehend zwischen Luft/Wasser-Wärmepumpen und Luft/Luft-Wärmepumpen.
Falsch ist, dass Luftwärmepumpen nicht die nötige Heizleistung im Winter bereitstellen können, wenn die Luft sehr kalt ist. Aus technischer Sicht können Luftwärmepumpen nämlich bis – 20°C den Energiegehalt der Luft nutzen und auch Vorlauftemperaturen von mehr als 50°C erzeugen. Der Heizwärmebedarf und der Einsatz der Luftwärmepumpe muss lediglich vorher feststehen und bei der Bemessung der Heizleistung mit berücksichtigt werden.
Häufig liest man, dass sich Luftwärmepumpen nicht lohnen und einen viel zu hohen Stromverbrauch aufweisen. Solche pauschalen Aussagen sind nicht richtig, aber es beim Einsatz einer Luftwärmepumpe im Neubau und vor Allem im Altbau einige wichtige Auslegungsdetails zu beachten, da die Luftwärmepumpe aufgrund schwankender Außenlufttemperaturen und unterschiedlich hohem Heizwärmebedarf stark in ihrer jeweiligen Leistungszahl variiert. Besonders im Winter arbeitet die Luftwärmepumpe daher mit voller Leistung.
Wer mit Erdwärme heizen möchte, muss sich zwischen einer Tiefen- oder einer Flächensonde entscheiden. Eine Tiefensonde wird weit ins Erdreich hinabgelassen. Dafür wird nur wenig Platz benötigt, durch die tiefen Bohrungen sind die Erschließungskosten relativ hoch. Alternativ können Flächenkollektoren waagerecht in der Erde verlegt werden. Frank Ebisch vom Zentralverband Sanitär Heizung Klima (ZVSHK): „Nutzfläche mal 1,5 ergibt überschlägig die Kollektorgröße. Ein Gebäude mit 200 qm benötigt mindestens 300 qm Flächenkollektoren.“ Erdwärmepumpen unterscheiden sich je nach Art der Energiegewinnung. Für die Nutzung der oberflächennahen Erdwärme kommen Flächenkollektoren zum Einsatz, die in relativ geringer Tiefe horizontal in den Erdboden verlegt werden. Die Erdkollektoren werde in Schleifen verlegt und liegen in einer Tiefe von 1,5 Metern. Die Kunststoffrohre werden von einem Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel durchflossenen und leiten die Erdwärme an die Wärmepumpe weiter.
Ein entscheidender Nachteil von Flächenkollektoren ist der enorme Platzbedarf, den diese Systeme benötigen. Die Größe richtet sich dabei nach der zu beheizenden Wohnfläche. In der Regel wird etwa doppelt so viel Platz für die Flächenkollektoren benötigt, wie Wohnfläche beheizt werden soll. Bei einer Wohnfläche von 140 Quadratmetern entspricht das einer Kollektorfläche von ca. 280 Quadratmetern. Ist der Boden sehr trocken (Sandböden) und wenig wärmespeicherfähig, fällt der Platzbedarf sogar deutlich höher aus, als bei schweren, feuchten Böden (Lehmböden), bei denen eine gute Wärmeübertragung gewährleistet ist. Von einer Bepflasterungen, sollte abgesehen werden,da dem Boden wesentliche Energiemengen über das Regenwasser zugeführt werden.
Bei der Verlegung der Erdkollektoren müssen bestimmte Abstände der Rohre zueinander eingehalten werden. Hinzu kommen Sicherheitsabstände zu Wasserleitungen, Gebäuden und Kanälen. Werden die Flächenkollektoren nicht wie vorgeschrieben verlegt, kann das schnell zu kostspieligen Problemen führen. Aus Platzgründen zu dicht verlegte Kollektoren entziehen dem Boden beispielsweise zu viel Wärme. Eine Vereisung des Bereichs ist die Folge, sodass das Regenwasser nicht mehr einwandfrei abfließen kann und die Fläche verschlammt. Ebenso kann eine falsche Dimensionierung der Fläche zur Vereisung führen. In der Regel ist das der Fall, wenn die Wärmepumpe mehr Wärme benötigt, als für ihren Betrieb vorgesehen ist. Eine korrekte Auslegung der Leistung spart darüber hinaus Energie und Kosten.
Grundwasser-Wärmepumpen gelten als sehr effizient. Für die Installation sind zwei Brunnenbohrungen sowie eine Genehmigung des Wasserwirtschaftsamts notwendig. Typunabhängig empfiehlt es sich, eine Wärmepumpe mit einer Photovoltaik-Anlage zu koppeln, die einen Teil des Stroms für die Wärmepumpe produziert. Der große Vorteil von Erdwärmesonden ist der geringe Platzbedarf und die konstanten Bodentemperaturen zur Nutzung der Sole-Wasser-Wärmepumpen-Technik. Die Erdsonde wird vertikal bis zu einer Tiefe von 100 Metern in das Erdreich eingebracht. Die hohen Erschließungskosten werden dabei von den guten Wirkungsgraden wieder aufgefangen. Die Temperatur bleibt ab einer Tiefe von 10 Metern praktisch das ganze Jahr über unverändert und kann von der in der Rohrleitung zirkulierenden Sole aufgenommen und zur Wärmepumpe befördert werden. Hieraus resultiert ein hoher Wirkungsgrad, der geringe Primärenergiekosten verursacht.
Vor dem Einbringen der Erdsonde muss geprüft werden, ob das Grundstück den Belastungen der schweren Bohrgeräte standhält und mit welcher Länge die Sonde dimensioniert werden muss. Ob ein oder zwei Erdsonden nötig sind, hängt von der Bodenbeschaffenheit, dem Grundwasserstand und der Leistung der Wärmepumpe ab. In der Regel ist eine Bohrung zwischen 40 und 100 Metern ausreichend, um die Heizwärme für ein gut gedämmtes Einfamilienhaus zu generieren. In Gebieten mit hohem Grundwasserspiegel oder problematischer Bodenbeschaffenheit kann das Aufteilen der benötigten Sondenlänge auf mehrere Bohrlöcher sinnvoll sein. Zu beachten ist hier jedoch ein Mindestabstand der Bohrlöcher von 5 Metern, um dem Erdreich punktuell nicht zu viel Wärme zu entziehen, was eine Vereisung zur Folge hätte..
Bei Neubauten ist der Betrieb von Wärmepumpen überhaupt kein Problem. Ist die Technologie aber auch für die energische Sanierung von Altbauten geeignet? Frank Ebisch vom Zentralverband Sanitär Heizung Klima (ZVSHK): „Eine Wärmepumpe arbeitet mit Vorlauftemperaturen von unter 55° C am effizientesten. Wenn der Zustand des Gebäudes ein Beheizen mit so niedrigen Vorlauftemperaturen möglich macht, steht dem Einsatz nichts im Wege“. Hier die wichtigsten Punkte: Die Investition in eine Wärmepumpe lohnt sich umso mehr, je besser das Gebäude gedämmt ist. Relativ einfach nachbessern lässt sich die Dämmung der Kellerdecke und der obersten Geschossdecke. Dadurch wird die Betriebslast für die Wärmepumpe dauerhaft gesenkt. Die Wärme sollte über eine Fußbodenheizung in den Raum abgegeben werden, da diese mit niedriger Vorlauftemperatur betrieben wird. Falls das nicht möglich ist, ermittelt der Fachmann die Heizlast und tauscht beispielsweise kleine Heizkörper gegen großflächige Radiatoren aus. Ob eine Erd-, Wasser- oder Luftwärmepumpe geeignet ist, entscheiden auch die Gegebenheiten vor Ort. Für Erd- und Grundwasser-Wärmepumpen müssen Erdarbeiten auf dem Gelände möglich sein. Bei einer Luftwärmepumpe sind wegen des Betriebsgeräuschs Schallschutz-Auflagen einzuhalten.
Infos: www.wasserwaermeluft.de
