Wärmepumpen sind seit Jahren wieder stark im Kommen angesichts teurer und knapper Öl- und Gasressourcen. Das war in 1980 nach der ersten Ölkrise schon einmal der Fall. Damals gerieten die Anlagen wieder in Misskredit, weil Technik, Planung und Ausführung noch zu wünschen übrigließen. Die Situation hat sich bei den fossilen Brennstoffen erwartungsgemäß weiter verschärft. Heute sind aber die Technologie der Erdwärmeförderung und die Planungsstandards andere: besser und eindeutig effizient!
Wärmepumpe vom Typ EQ EARTH
...und das Innenleben | Die Wärmepumpen-Technologie zur Förderung erneuerbarer Energien am Gebäudestandort hat entscheidende Fortschritte gemacht. Wärmepumpen sind besonders beliebt für Ein- und Mehrfamilienhäuser und in Kombination mit einer Fußbodenheizung. Eine Fußbodenheizung arbeitet mit Niedrigtemperaturen im Vor- und Rücklauf. Der Unterschied zur Temperatur der Wärmequelle (z.B. Erdwärme) ist gering, so dass weniger Primärenergie verbraucht wird, um die natürliche Wärme für die Nutzung in der Heizanlage aufzuheizen.
Das ist effizient: Denn eine Wärmepumpe kann zwar bis zu 65°C Vorlauftemperaturen (VT) erzeugen, wirklich wirtschaftlich wird es aber erst bei Temperaturen weit darunter (wie bei einer Fußbodenheizung von EQtherm® mit VT von max. 35°C). |
Dream Team: Flächenheizung mit Erdwärmepumpe
In Kombination mit einer Fußbodenheizung kann sich die Erdwärmepumpe also in Bestform zeigen. Wichtig sind für die reibungslose Funktion der Gesamtanlage genau aufeinander abgestimmte und systemoptimierte Komponenten (z.B. Systemvorteil mit EQ Flächenheizung plus Wärmepumpe EQ EARTH).
Ohnehin ist die Qualität der Flächenheizung von großer Bedeutung für die Gesamtenergiebilanz. Es werden hervorragende Komponenten auf beiden Seiten gebraucht: Strom sparende Bauteile in der Wärmepumpe (z.B. verbrauchsarmer Kompressor) und langlebige, den Wärmekreislauf garantierende Systemkomponenten in der Heizanlage (z.B. Rohre, Regeltechnik).
Keinen Komponenten-Poker betreiben!
Früher haben Bauherren oft den Fehler gemacht, bei Einsatz einer Wärmepumpe an anderen Ecken zu sparen: z.B. an diffusionsdichten Leitungen für die Fußbodenheizung oder bei der Regeltechnik. Da aber nur ein reibungsloser Wärmekreislauf unter optimaler Auslastung der gesamten Heizfläche Energie effizient sein kann, verpufften die positiven Effekte der Wärmepumpe.
Daraus hat man gelernt. Heute verhindern Planer und Bauherren Effizienzverluste durch Sicherheitsrohre gegen Diffusion (insbesondere 5-Schichtenrohr EQ PROtec 5) sowie durch optimal regulierte und freie Wärmeflüsse (z.B. mit Heizkreisverteiler »Memory“ von EQtherm®).
Viele Optimierungen wie diese haben dazu geführt, dass Wärmepumpen heute attraktive Jahresarbeitszahlen (JAZ) erzielen können, die eine Investition (z.B.) in Erdwärme ohne Frage lohnend machen.
Attraktiv ab 4 JAZ
Die Wirtschaftlichkeit der Wärmepumpe hängt von der Ergiebigkeit ihrer Wärmequelle ab. Das Erdreich speichert über das Jahr gleichbleibend Wärme aus Sonne, Regen und Geothermie. Entsprechend gleichbleibende Temperaturen machen Erdwärme zur konstant verfügbaren und ergiebigen Quelle!
Die Entzugsleistung und Effizienz der Wärmepumpe in der Heizungsanlage wird durch die JAZ beschrieben in Relation zum CoP-Wert (Leistungszahl der Wärmepumpe). Beziffert wird dabei das Verhältnis der verbrauchten Antriebsenergie gegenüber der abgegebenen Nutzwärme an das Heizsystem oder die Warmwasseranlage. Dieses Verhältnis steht das ganze Jahr unter Beobachtung, und weitere Faktoren wie die energetische Qualität des Gebäudes, die hydraulische Einbindung der Wärmepumpe in die Heizanlage, die Vorlauftemperatur und Größe der Heizfläche werden vom Fachplaner mit in die Rechnung einbezogen.
Die attraktivsten Anlagen nutzen Erdwärme und erzielen Werte ab 4,0 und höher (EQ EARTH ab 4,3 JAZ): Sie stellen viermal mehr Energie zur Verfügung als (z.B.) für den Antriebsstrom gebraucht wird!
Schneller auf ein verwertbares Temperaturniveau
Je höher die Temperatur der Erdwärme desto weniger Energie muss aufgewendet werden, um sie auf das für die Heizanlage nötige Temperaturniveau zu bringen. Erdwärmesonden (Erdbohrung) holen hoch temperierte Erdwärme aus dem Boden: Sie versprechen besonders gute Jahresarbeitszahlen und Wirtschaftlichkeit. Die geologischen Verhältnisse (z.B. auch wasserführende Schichten) und der Heizwärmebedarf bestimmen dabei die Bohrungstiefe - und nicht jeder Standort ist dafür geeignet.
Mit Flächenkollektoren ist ein Bauherr unabhängiger von der Erdbeschaffenheit: Für den wirtschaftlichen Betrieb der Erdwärmepumpe mit Flächenheizung sind die Temperaturen der Oberflächen-Geothermie in der Regel ausreichend für eine effiziente Förderung (funktioniert auch bei Minusgraden).
Die Erdwärme, die in den Kollektoren in etwa 1,5 m Tiefe gesammelt wird, hat im Jahresdurchschnitt ausgeglichene -5°C bis +5°C. Diese Erdwärme wird von der EQ EARTH auf 30 bis 35°C für eine EQ Flächenheizung erhitzt:
4-stufige Heizwärmegewinnung:
- Direktverdampfung des Kältemittels
- Kompression des Dampfes zu Heißgas
- Kondensation des Heißgases/Abgabe der Heizwärme
- Entspannung und Rück-Verflüssigung zu Kältemittel: Neustart Kreislauf!
Der im Prozess verbrauchte Strom beträgt etwa 1/3 gegenüber 2/3 kostenlos verfügbarer Erdenergie. Das rechnet sich. Wenn der Wärmepumpenbetreiber außerdem darauf achtet, dass der Strom aus erneuerbaren Quellen stammt, kann die individuelle Warmwasser- und Heizenergie-Versorgung ganz von fossilen Brennstoffen abgekoppelt werden!
Die Anlage mit Erdwärmepumpe
Als entscheidende Messlatte für die effiziente Auslastung einer Anlage mit Flächenheizung und Erdwärmepumpe beziffert die JAZ das gesamte saisonale Betriebsverhalten (inkl. Wärmequelle, Performance der Anlage, Heizverhalten Bewohner). Für die staatliche Förderung dürfen bestimmte Werte nicht unterschritten werden. Noch wichtiger sollte jedem Betreiber aber die optimale Ausnutzung möglicher Potenziale sein, damit dauerhaft Geld gespart werden kann (wie mit EQ EARTH und JAZ über 4).
Damit Fördergrenzen und Effizienz erreicht werden, ist die fachmännische Planung das A und O. Der Fachplaner hat die Erfahrung und die Aufgabe die JAZ (z.B.) einer Flächenheizung mit Erdwärmepumpe möglichst genau zu prognostizieren und alle Faktoren zu berücksichtigen - auch mögliche Fehlerquellen (z.B. Hydraulikprobleme, zu geringer Durchfluss in der Heizung und Wärmepumpe).
Fachplanung vermeidet Ineffizienz!
Spätere, mögliche Störungen lassen sich ebenfalls durch die fachmännische Planung vermeiden sowie durch die besonnene Zusammenstellung der Gesamtanlage und das Monitoring bei der Ausführung. Gerade hinsichtlich der
Ausführung hilft die jahrzehntelange Erfahrung mit Wärmepumpen. Entscheidend ist dabei die Kooperation mit versierten Montageprofis für die Flächenheizung in Kombination mit Spezialisten für Wärmepumpenanlagen: damit (z.B.) die hydraulische Einbindung - eine typische Fehlerquelle - funktioniert.
Montage einer Erdwärmepumpe
Das Ziel der seit 2002 gültigen EnEV ist es, den Einsatz von Primärenergie (z.B. fossile Brennstoffe für Strom) zu begrenzen. Dafür wird der Bedarf des gesamten Gebäudes für Heizung, Lüftung und Warmwasser herangezogen. Eine Energie effiziente Flächenheizung mit Erdwärmepumpe (Neu: EQtherm®) ist klassischen Heizanlagen deutlich überlegen - wenn die Rahmenbedingungen stimmen!
Return on Investment: Die fachmännisch geplante, kompetent eingebundene und mit EQtherm® Flächenheizsystem kombinierte EQ EARTH Erdwärmepumpe kann sich in einem EnEV-Energiestandardhaus schon nach 4 Jahren rechnen (z.B. Neubau) - spätestens nach 8 Jahren! |
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ÜBERBLICK Planung + Montage
I. Erschließung der Wärmequelle
- Gleichbleibend hohe Entzugsleistungen aus der Wärmequelle sind die Basis für Effizienz: Erdwärmetemperaturen schwanken nur wenig übers Jahr!
- Zur Erdwärmeförderung mit Kollektoren muss bei Neubau nur die Baugrube vergrößert werden (für Kollektoren ca. das 1,5- bis 2,5-fache der späteren Heizfläche berechnen).
- Erdwärme ermöglicht einen monovalenten Betrieb der Heizanlage (nur Wärmepumpe zur Heizwärmeversorgung).
II. Einhaltung etwaiger Vorschriften
- Für die einzelnen Wärmequellen gibt es unterschiedliche Anforderungen:
So geht die Trinkwassergewinnung vor Nutzung thermischer Energie. Das Vorhaben (Erdaushub oder Sonde) ist bei der Unteren Wasserbehörde anzuzeigen.
- Die Prüfung der Wärmepumpe erfolgt nach EN 255 und EN 14511.
III. Kriterien für Erdwärmepumpe
- Wärmesensibles Trägermittel wählen:
EQ EARTH wird mit Kältemittel betrieben, das besonders gut Erdwärme aufnehmen kann. Das Kältemittel ist FCKW-frei (im Vergleich zu z.B. Wasser/Sole mit Zusätzen in anderen Anlagen).
- Effiziente JAZ/hoher CoP-Wert:
EQ EARTH erreicht unter Berücksichtigung aller Faktoren (Fachplanung) eine überdurchschnittliche JAZ (relativ zum CoP) ab 4,3.
- Gegen Effizienzverluste:
Die Wärmepumpe darf nicht überdimensioniert sein für die Heizanlage.
- Kombinationswahl mit Heizung:
Eine Flächenheizung macht Wärmepumpe hoch effizient wegen niedriger Vorlauftemperatur und großer Heizfläche (abgesenkte Betriebstemperatur).
- Systemkompatibel für Synergien:
Flächenheizung und Wärmepumpe müssen passen (z.B. alles von EQtherm®).
- Witterungsbedingte Steuerung:
EQ EARTH bietet dazu ortsunabhängige Steuerung mit »Webdialog« und Login via PC, Laptop, Smartphone.