Kompressionswärmepumpe
Die Kompressionswärmepumpe nutzt den physikalischen Effekt der Verdampfungswärme. Hier zirkuliert ein Kältemittel in einem Kreislauf. Das Kältemittel wird durch einen Kompressor angetrieben und ändert dabei abwechselnd seinen Aggregatzustände von flüssig-gasförmig und gasförmig-flüssig.
Absorptionswärmepumpe:
Die Absorptionswärmepumpe nutzt den physikalischen Effekt der Reaktionswärme bei Mischung zweier Flüssigkeiten bzw. Gase. Sie verfügt über einen Lösungsmittelkreis und einen Kältemittelkreis. Das Lösungsmittel wird im Kältemittel wiederholt gelöst bzw. ausgetrieben.
Adsorptionswärmepumpe:
Die Adsorptionswärmepumpe arbeitet mit einem festen Lösungsmittel, dem "Adsorbens", an dem das Kältemittel ad- bzw. desorbiert wird. Dem Prozess wird Wärme bei der Desorption zugeführt und bei der Adsorption entnommen. Da das Adsorbens nicht in einem Kreislauf umgewälzt werden kann, kann der Prozess nur diskontinuierlich ablaufen, indem zwischen Ad- und Desorption zyklisch gewechselt wird.
In Ein- und Mehrfamilienhäusern werden in der Regel Wärmepumpen mit Kompressorantrieb (elektrisch oder mit Gas) eingesetzt. Nach der Wärmequelle und der Verwendung unterscheidet man 5 verschiedene Systeme.
Die Vor- und Nachteile für ein bestimmtes Wärmepumpensystem ergeben sich aus den unterschiedlichen Wärmequellen und den Anforderungen, die an die örtlichen Gegebenheiten gestellt werden.
Die Luft-Luft-Wärmepumpe nutzt die Abwärme einer lüftungstechnischen Anlage und/oder der Umgebungsluft, um das Gebäude zu beheizen. Sie wird in Häusern mit einer sehr geringen Heizlasten (z. B. Passivhaus) eingesetzt. Ein Luftbrunnen kann den Betrieb dieser Anlage effizienter machen und die Luft wird natürlich gefilter und gereinigt.
| Vorteile | Nachteile - Nur in Häusern mit geringer Heizlast sinnvoll
- Raumlufttechnische Anlage notwendig
- Bei bivalenter Nutzung mit anderen Heizsystemen kann ein Luftbefeuchter nötig sein
- Schlechte Arbeitszahl in der kälteren Jahreszeit, weil die Zuluft auf das erforderliche Temperaturniveau gebracht werden muss
- Keine direkte staatliche Förderung (nur indirekt in Verbindung mit einem Ersterwerb oder Bau eines Effizienzhauses oder Passivhaus)
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Die Luft-Wasser-Wärmepumpe entzieht die Wärme aus der Umgebungsluft bzw. Außenluft, um das Gebäude zu beheizen.
| Vorteile - Flexible Aufstellmöglichkeiten (komplett Innen, komplett Außen, Innen/Außen [Splitbauweise])
- Einsatz auch auf kleinen Grundstücken möglich
- Bei Außenaufstellung bzw. Split-Aufstellung ist kein bzw. ein geringer Platzbedarf für die WP-Technik innerhalb des Gebäudes erforderlich
- Die Wärmequellenerschließung istgenehmigungsfrei
- Einfache Planung und Installation, da keine Erschließung der Energiequelle (Erdreich, Brunnen) notwendig ist
- Mit anderen erneuerbaren Energien koppelbar
- Im Gebäudenbestand einfach nachrüstbar, wenn ein ausreichend hoher Energiestandard vorhanden ist
- Nutzung vergünstigter Stromtarife möglich
- Kühloption im Sommer über Flächenheizsystem möglich
- Niedrige Gesamt-Investitionskosten
- Staatliche Förderung möglich
| Nachteile - Besonders in Regionen mit vielen kalten Tagen ergeben sich niedrigere Effizienz-/Jahresarbeitszahlen
- Gefahr der Vereisung bei Außenaufstellung und mangelnder Dämmung
- Wartungsaufwand durch regelmäßige Kontrolle des Kältemittelkreislaufs
- Schallemissionen bei Außen-/Split-Aufstellung (wird teilweise als sehr laut empfunden [Lärmschutz notwendig])
- Bei Innenaufstellung sind große Außenwanddurchbrüche für die Zu- und Abluft notwendig
- Ein monovalenter Heizbetrieb an sehr kalten Tagen ist kritisch oder nicht möglich (z. B. Heizstabeinsatz erforderlich)
- Der jährliche Stromverbrauch liegt im Schnitt höher als bei Wärmepumpen mit anderen Wärmequellen (Grundwasser, Erdwärme)
- Kühloption im Sommer nur über Flächenheizsystem
- Niedrigere BAFA-Förderzuschüsse
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Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe entzieht die Wärme aus einem Wasserreservoir (Brunnen, Zisterne, See, Bach), um das Gebäude zu beheizen.
| Vorteile - Grundwasserpumpen können monovalent betrieben werden, da das Grundwasser ganzjährig eine gleichbleibende Temperatur hat
- Niedrige Heizkosten durch die kostenloser Umweltenergie und gesonderter Stromtarife (Wärmepumpenstrom)
- COP-Werte (COP – Coefficient of Performance) zwischen 4 und 5 (entspricht 400 bis 500 % Wirkungsgrad) sind durchgängig erreichbar
- Deutliche Reduzierung von CO2-Emissionen durch die Schonung fossiler Brennstoffe
- Niedrige Wartungskosten
- Im Sommer zur Kühlung geeigneVerschiedene Fördermöglichkeiten (z. B. BAFA, KfW)
| Nachteile |
Die Sole-Wasser-Wärmepumpe entnimmt mit einem Erdkollektor die Wärme aus dem Erdreich, um das Gebäude zu beheizen.
| Vorteile - Sole-Wasser-Wärmepumpen können monovalent betrieben werden, da das Erdreich ganzjährig eine relativ gleichbleibende Temperatur hat
- Niedrige Heizkosten durch die kostenloser Umweltenergie und gesonderter Stromtarife (Wärmepumpenstrom)
- COP-Werte (COP – Coefficient of Performance) zwischen 4 und 5 (entspricht 400 bis 500 % Wirkungsgrad) sind durchgängig erreichbar
- Flächen- oder Ringgrabenkollektoren können in Eigenleistung eingebaut werden
- Deutliche Reduzierung von CO2-Emissionen durch die Schonung fossiler Brennstoffe
- Im Sommer zur Kühlung geeignet
- Niedrige Wartungskosten
- Verschiedene Fördermöglichkeiten (BAFA, KfW)
| Nachteile - Genehmigung erforderlich
- Heizsysteme mit niedrigen Temperaturen erforderlich (Flächenheizung [z. B. Fußbodenheizung], Wärmepumpen-Heizkörper) notwendig
- Bei speziellen Wärmepumpentarifen sind Pufferspeicher einzuplanen
- Erhebliche Erdarbeiten für den Flächen- oder Ringgrabenkollektoren
- Risiko von Umweltbeeinträchtigungen durch Erschließung des Untergrunds
- Umfangreiche Planungsarbeiten nötig
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Die Sole-Wasser-Wärmepumpe entnimmt mit einer Erdsonde die Wärme aus dem Erdreich, um das Gebäude zu beheizen.
| Vorteile - Sole-Wasser-Wärmepumpen können monovalent betrieben werden, da das Erdreich ganzjährig eine relativ gleichbleibende Temperatur hat
- Niedrige Heizkosten durch die kostenloser Umweltenergie und gesonderter Stromtarife (Wärmepumpenstrom)
- COP-Werte (COP – Coefficient of Performance) zwischen 4 und 5 (entspricht 400 bis 500 % Wirkungsgrad) sind durchgängig erreichbar
- Für kleine Grundstücke besonders geeignet
- Deutliche Reduzierung von CO2-Emissionen durch die Schonung fossiler Brennstoffe
- Im Sommer zur Kühlung geeignet
- Niedrige Wartungskosten
- Verschiedene Fördermöglichkeiten (BAFA, KfW)
| Nachteile - Berg- und wasserrechtliche Genehmigung erforderlich
- hohe Erschließungskosten durch Tiefenbohrung
- Die Effizienz ist von der Bodenbeschaffenheit abhängig
- Heizsysteme mit niedrigen Temperaturen erforderlich (Flächenheizung [z. B. Fußbodenheizung], Wärmepumpen-Heizkörper) notwendig
- Bei speziellen Wärmepumpentarifen sind Pufferspeicher einzuplanen
- Risiko von Umweltbeeinträchtigungen durch Erschließung des Untergrunds
- Umfangreiche Planungsarbeiten nötig
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Eine besondere Art von Wärmepumpen-System ist das Wärmepumpen-Direktverdampfer-System (DV-WP), das nur einen zusätzlicher Wärmetauscher und eine zusätzliche Heizungspumpe benötigt. Die Erdwärme wird über Kältemittelleitungen (Erd-Kollektor, Erdsonde) aufgenommen. Bei dem Wärmepumpen -Direktkondensations-System (DV-DK-WP) wird das verdichtete Kältemittel direkt durch die Heizungsrohre (Hart- PVC ummantelten Kupferrohre) einer Flächenheizung oder in Fan Coil Units (Gebläsekonvektor, Ventilatorkonvektor) geleitet. Die DV-DK-WP kann noch energieeffizienter arbeiten, weil man auf eine zusätzliche Wasserpumpe verzichten kann und Übertragungsverluste entfallen. Es wird aber eine recht große Menge von Kältemittel benötigt. Arbeiten dürfen nur von Personen mit einer Sachkundebescheinigung durchgeführt werden.
| Vorteile - Die DV-WP und DV-DK-WP können monovalent betrieben werden, da das Erdreich ganzjährig eine relativ gleichbleibende Temperatur hat
- Niedrige Heizkosten durch die kostenloser Umweltenergie und gesonderter Stromtarife (Wärmepumpenstrom)
- Auch höhere Heizsystemtemperaturen möglich
- Geringe Rohrleitungslängen
- Keine Luftprobleme in den Rohrleitungen
- Deutliche Reduzierung von CO2-Emissionen durch die Schonung fossiler Brennstoffe
- Im Sommer zur Kühlung geeignet
- Niedrige Wartungskosten
- Verschiedene Fördermöglichkeiten (BAFA, KfW)
. . | Nachteile - Viele Kältemittel sind erheblich klimaschädlich
- Das umweltfreundiche Kältemittel CO2 benötigt hohe Betriebsdrücke
- Die große Menge des Kältemittels erhöhen die Kosten
- Das Schmieröl, das für den Verdichter gebraucht wird, kann bei einem Rohrschaden das Erdreich belasten
- Die Effizienz ist von der Bodenbeschaffenheit abhängig
- Das Erdreich kann im Laufe einiger kalter Wochen zu stark abkühlen
- Risiko von Umweltbeeinträchtigungen durch Erschließung des Untergrunds
- Arbeiten dürfen nur von Personen mit einer Sachkundebescheinigung durchgeführt werden
- Umfangreiche Planungsarbeiten nötig
- Anfragen ob berg- und wasserrechtliche Genehmigungen erforderlich sind
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