Wärmepumpen - Funktion, Vorteile, Nachteile und Kosten im Überblick
Eine Wärmepumpe bietet eine hervorragende Möglichkeit, klimafreundlich zu leben, da sie mit minimalem Stromaufwand viel Wärme erzeugt. Im Vergleich zu herkömmlichen fossilen Heizsystemen weist sie daher eine deutlich bessere CO2-Bilanz auf. Wir zeigen hier Funktion, Vorteile, Nachteile von Wärmepumpen auf,
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Die Wärmepumpen Funktion
Wie Wärmepumpen Wärme nutzen und transportieren
Die Funktionsweise von Wärmepumpen ist prinzipiell identisch mit jener eines Kühlschranks. Während ein Kühlschrank aber seinem Inneren Wärme entzieht und diese auch nach außen abgibt, entziehen Wärmepumpen dem äußeren Bereich die Wärme und gibt diese als Wärmeenergie an das Gebäude ab. Die Wärmepumpen machen sich hierfür ein physikalisches Prinzip zunutze. Dies ist der genannte Joule-Thomson-Effekt.
Der Prozess der Wärmegewinnung und Wärmenutzung
Der erste Schritt der Wärmepumpen Funktion ist die Gewinnung. In einer Wärmequelle zirkuliert die Flüssigkeit, die zumeist eine Sole ist. Dies ist zumeist Wasser, welches mit einem Frostschutzmittel versetzt ist. So nimmt die Flüssigkeit die Wärme zum Beispiel aus der Erde oder dem Grundwasser auf und befördert sie zu der Wärmepumpe. Die Ausnahme hierbei sind die Luft-Wärmepumpen. Sie saugen über Ventilatoren die äußere Luft an, welche die Wärmepumpen aus der Umgebung zuführen.
Der zweite Schritt ist die Nutzbarmachung. In den Wärmepumpen befindet sich ein besonderer Kreislauf, in welchem ein Kältemittel zirkuliert. In einem Verdampfer, dem Wärmetauscher, wird die Umweltenergie aus dem vorherigen Kreislauf auf dieses Kältemittel übertragen, welches hierdurch verdampft. Bei den Luftwärmepumpen erwärmt jene Außenluft auch das Kältemittel. Der Dampf des Kältemittels wird jetzt zu einem Kompressor bzw. einem Verdichter weitergeleitet. Hierdurch erhöht sich das Temperaturniveau jenes dampfförmigen Kältemittels. Dieses wird dann auch wärmer. In einem anderen Wärmetauscher, dem Verflüssiger, wird jenes unter hohem Druck stehende, warme Kältemittelgas jetzt verflüssigt, wobei dieses die Wärme auch wieder abgibt. Im Anschluss wird das liquide Kältemittel zu der Drosselanlage geleitet, in welcher der Druck des Kältemittels erneut vermindert wird, geleitet. Das entspannte und flüssige Kältemittel wird jetzt zum Verdampfer umgewandt.
Beheizen von Gebäuden und das Prinzip der Wärmepumpen
Der dritte Schritt ist die Beheizung. In jenem zu beheizenden Gebäude ist ein Speicher- und Wärmeverteilsystem zu finden. Hierin zirkuliert als Heizmittel, das in aller Regel Wasser ist. Dieses nimmt die Wärme auf, welche das Kältemittel an den Verflüssiger liefert, auf und leitet es zu dem Verteilersystem, wie beispielsweise Heizkörper oder Flächenheizungen oder zu einem Warmwasserspeicher oder Heizungspuffer. Die Wärmepumpen geben nun die Wärme aus der Umwelt in das Gebäude, hebt diese auf ein erhöhtes Temperaturniveau und macht sie auch für die Heizung verwendbar.
Das Prinzip von Wärmepumpen ist unabhängig von den unterschiedlichen Varianten stets gleich. In dem Verdampfer befindet sich ein flüssiges Kühlmittel, welches schon bei recht niedrigen Temperaturen verdampfen kann. Hierfür genügt zum Beispiel schon jene Wärmeabgabe aus dem Erdboden, welche von dem Kältemittel gespeichert und aufgenommen wird.
Das gasförmige Kühlmittel wird in dem Kompressor verdichtet. Jener Vorgang erhöht den Druck und somit auch die Temperatur des Kühlmittels. Das erwärmte Kühlmittel gelangt jetzt in den Verflüssiger (Kondensator), gibt hier die Wärme an das Heizungssystem ab und wird dann wieder verflüssigt. Das unter Druck stehende Kühlmittel gelangt durch das Entspannungs- oder Expansionsventil wieder auf das anfängliche minimale Druckniveau und gelangt dann weiter zu dem Verdampfer, wo der Prozess erneut beginnen kann.
Das Ergebnis ist, dass die Heizkörper schön warm werden und die, obwohl die Wärme beispielsweise aus dem kalten Boden vor dem Haus stammt.
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Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?
Wärmepumpen gehören zu den effizientesten und saubersten Heizmöglichkeiten. Da sie ohnedies die disponible Umweltwärme verwenden, schonen sie vor allem die Umwelt sowie die Verbrauchskosten der Anlagen erheblich. Zu den bedeutendsten Arten der Wärmepumpen gehören die Sole-Wasser-Wärmepumpen, Luft-Wasser-Wärmepumpen, Wasser-Wasser-Wärmepumpen, Großwärmepumpen und die Warmwasser-Wärmepumpen. Eine Besonderheit sind hierbei die Eisspeichersysteme, wobei sie eigentlich keine Wärmepumpe im eigentlichen Sinn sind. Diese sind vielmehr eine besonders effiziente und innovative Wärmequelle.
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe entzieht der Raum- oder der Außenluft Wärme und leitet diese an den Verdampfer bzw. Wärmeübertrager weiter. In diesem umläuft ein Kältemittel, welches schon bei minimaler Temperatur zu verdampfen beginnt. Da jene bei der Verdampfung freigegebene Wärme zu geringfügig für ein Heizsystem ist, wird diese komprimiert. Der Prozess der Verdichtung und die hiermit verbundene Temperaturerhöhung sind bei einer jeden Wärmepumpe gleich.
Sole-Wasser-Wärmepumpen
Die Sole-Wasser-Wärmepumpen nutzen die Energiemenge, die sich im Erdreich befindet und die fast unerschöpflich ist. Durch eine Sole-Wasser-Wärmepumpe lässt sich nur ein geringer Teil dieser Energie für die Warmwasserbereitung und die Heizung nutzen. Es gibt hierzu zwei übliche Methoden, um jene Wärme für die Wärmepumpen bereitzustellen. So werden Erdkollektoren nahe der Oberfläche verlegt und nehmen über die Flächen die thermische Energie auf, um diese im Anschluss an die Wärmepumpen weiterzuleiten. Erdsonden werden dagegen senkrecht in den Erdboden eingebracht und gewinnen aus der Tiefe von etwa 100 Metern die thermische Energie. Auch der Platzbedarf ist entsprechend geringer kleiner als jener von Erdkollektoren.
Im Gegensatz zu Luft-Wasser-Wärmepumpen erlangen Sole-Wasser-Wärmepumpen in aller Regel größere Wirkungsgrade, unabhängig von der Art der Gewinnung von Wärme. Hierfür ist aber der Planungsaufwand wegen des hohen Platzbedarfs oder jeglicher behördlichen Genehmigungen auch bedeutend höher.
Wasser-Wasser-Wärmepumpen
Das Grundwasser ist ein sehr guter Energiespeicher, welcher das ganze Jahr über gleichbleibende Temperaturen von mehr als zehn Grad Celsius liefern kann. Damit nun auch ein wirtschaftlicher Betrieb der Wasser-Wasser-Wärmepumpen ermöglicht wird, müssen viele Faktoren wie die Zusammensetzung des Wassers und auch die Wassermenge vorher berücksichtigt werden. Ein ausschlaggebender Gesichtspunkt bei der Planung dieser Wärmepumpen ist stets der Wasserschutz. Bei einigen Umständen können die verantwortlichen Behörden eine Genehmigung für die Wasser-Wasser-Wärmepumpe ablehnen. Die entsprechende Nachfrage bei den zuständigen Ämtern muss daher noch vor dem Kauf der Pumpe gestellt werden.
Warmwasser-Wärmepumpe
Die Warmwasser-Wärmepumpe dient nur der Bereitung des Warmwassers. Als Wärmequelle kommen hierfür die Ab- als auch die Umluft infrage. Diese ist von der ursprünglichen Heizungsanlage abgekoppelt und kann mit vergleichbaren Komponenten den eigens erzeugten Solarstrom bestmöglich nutzen. Benutzt nun eine Warmwasser-Wärmepumpe die Umluft als Heizung, entfeuchtet diese gleichzeitig den Raum und bewahrt sie vor der Gefahr einer Bildung von Schimmel. Ist diese hingegen an ein vorhandenes Luftverteilsystem gekoppelt, kann sie auch die Räume kontrolliert ent- und belüften. Damit auch kein Unterdruck hierbei entstehen kann, ist eine aktive Zuleitung von Luft nötig
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Wärmepumpen: Vorteile und Nachteile
Abhängigkeit von Örtlichkeit und Genehmigungen
Wärmepumpen sind stark von den Standortbedingungen abhängig.
Wasser-Wasser-Wärmepumpe:
Benötigt hohen Grundwasserstand in guter Qualität.
Genehmigung der Wasserbehörde erforderlich.
Ab 100 m Bohrtiefe zusätzlich Zustimmung der Bergbehörde nötig.
Wirtschaftlicher Betrieb meist nur bis ca. 20 m Brunnentiefe.
Sole-Wasser-Wärmepumpe:
Abhängig von der Bodenbeschaffenheit (Wärmeleitfähigkeit).
Erdkollektoren benötigen viel Platz für waagerechte Rohrsysteme.
Luft-Luft- und Luft-Wasser-Wärmepumpen:
Genehmigungsfrei, platzsparend.
Luft-Wasser-Systeme stellen jedoch hohe Anforderungen an die Gebäudehülle (Dichtheit, Lüftungssystem).
Vorteile von Wärmepumpen
Erdwärme ist eine kostenfreie, erneuerbare Energiequelle, nahezu überall nutzbar.
Geothermie gilt als unerschöpfliche Wärmequelle.
Geringe Betriebskosten – abhängig vom Stromtarif, viele Anbieter bieten Sondertarife.
Wartungsarm und betriebssicher, besonders bei Erdwärmeanlagen.
CO₂-Reduktion bis zu 90 % im Vergleich zu Öl- oder Gasheizung.
Horizontalkollektoren können in geringer Tiefe verlegt und teilweise in Eigenleistung installiert werden.
Kühlfunktion möglich – Nutzung auch zur Raumtemperierung im Sommer.
Lange Lebensdauer und hohe Zuverlässigkeit.
Nachteile von Wärmepumpen
Hohe Investitionskosten bei Installation (insbesondere Bohrungen).
Großer Platzbedarf für Bohrgerät oder Kollektorfelder.
Effizienz abhängig von Wärmedämmung des Gebäudes – schlechte Dämmung reduziert Wirtschaftlichkeit.
Genehmigungsaufwand bei Wasser- und Erdsondenanlagen kann hoch sein.
Kosten für Wärmepumpen
Die Kosten für Luft-Wärmepumpe betragen je nach Ausführung und Aufstellungsort zwischen 13.000 bis 24.000 Euro. Für Wasser-Wärmepumpe sind Kosten für die Geräte bei 12.000 bis 15.000 Euro einzuplanen.
Staatliche Förderung von Wärmepumpen
Der Einbau von Wärmepumpen wird in Deutschland staatlich gefördert, um den Umstieg auf umweltfreundliche Heiztechnologien zu unterstützen. Förderprogramme bieten Hausbesitzern finanzielle Anreize, wie Zuschüsse oder zinsgünstige Kredite, um die Anschaffung und Installation von Wärmepumpen zu erleichtern. Diese Förderungen helfen dabei, die Energiekosten zu senken und die CO2-Emissionen zu reduzieren, wodurch sowohl die Umwelt als auch der Geldbeutel profitieren. Wir informieren Sie gerne über die aktuellen Fördermöglichkeiten und machen Sie den ersten Schritt zu einer nachhaltigen und effizienten Heizlösung für Ihr Zuhause.
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Das Bien GmbH
Service-Versprechen
Kostenlose Beratung zur Wärmepumpe
Unser Ziel ist es, Ihnen die beste Lösung für Ihr Zuhause zu bieten – nachhaltig, effizient und zukunftssicher. Wir prüfen, ob eine Luft-Wärmepumpe für Ihre Immobilie geeignet ist, zeigen Ihnen mögliche Förderungen auf und beantworten alle Fragen rund um Funktion, Vorteile und Wirtschaftlichkeit.
Vor Ort, persönlich, kostenfrei und unverbindlich.
Detaillierte Planung Ihrer neuen Heizlösung
Wir planen Ihre Luft-Wärmepumpe von der ersten Idee bis zur fertigen Umsetzung. Dazu gehören Wärmebedarfsanalyse, Auswahl des passenden Systems, hydraulischer Abgleich und die Integration in Ihre bestehende Haustechnik. Alles fachgerecht, energieeffizient und auf Ihre räumlichen Gegebenheiten abgestimmt.
Fachgerechte Installation & Inbetriebnahme
Wenn Planung zur Praxis wird: Unsere geschulten Monteure installieren Ihre Luft-Wärmepumpe präzise, sauber und termintreu. Wir übernehmen die Abstimmung aller Gewerke und stellen sicher, dass Ihr neues Heizsystem optimal eingestellt und betriebsbereit ist – für spürbare Effizienz und leisen Komfort im Alltag.
Persönliche Betreuung & nachhaltiger Service
Nach der Installation bleiben wir Ihr Ansprechpartner. Wir überwachen auf Wunsch den Betrieb, übernehmen Wartung und Funktionsprüfung und beraten Sie zur energetischen Feinabstimmung Ihrer Anlage. Denn eine perfekt eingestellte Luft-Wärmepumpe spart Energie, Geld und Nerven.
Bien GmbH – Ihr Partner für moderne Heiztechnik mit Verantwortung.
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