Funktion Wärmepumpe

Durch den Einsatz elektrisch betriebener „Wärmepumpen“ergibt sich die Möglichkeit, Umgebungswärme auf ein höheres Temperaturniveau zu transformieren, so dass es sich für Heizzwecke (z.B. bei Heizwassertemperaturenum +45°C) nutzen lässt. Bei Abkühlung von Erdreich mit Erdwärmekollektoren sind dabei Leistungsziffern um εk = 3 bis 4 erreichbar, das bedeutet, dass beispielsweise dem Erdreich mit dem Einsatz einer Kilowattstunde elektrischer Energie zwei Kilowattstunden in Form von Wärme entzogen werden kann und dass dem Heizungssystem zur Versorgung von Wärmeverbrauchern sodann 3 Kilowattstunden Wärme zur Verfügung stehen.

Insofern die Auslegung und der Einsatzort bei fachgerechter Planung dieses zulässt.

Funktionsprinzip einer Wärmepumpe  

Wärmepumpenanlagen werden zur Abdeckung von Heizlastspitzen auch häufig mit zusätzlichen Heizkesseln kombiniert. Bei diesem so genannten„bivaltenten Heizbetrieb“ werden aus betriebswirtschaftlichen Überlegungen für die teurere Wärmepumpe hohe Betriebszeiten mit geringen Energiekosten angestrebt,wobei für die unvermeidbaren, aber selten auftretenden Heizlastspitzen eine Heizkesselanlage zugeschaltet wird, deren Betrieb jedoch mit höheren Kosten für den Energieträger verbunden ist. Für den Wärmepumpeneinsatz sind folgende Wärmequellen nutzbar:

• Erdwärme, wobei im Erdreich verlegte Kunststoffrohre als Wärmetauscher dienen  in welchen eine kalte frostresistente Wärmeträgerflüssigkeit zirkuliert–, die das Erdreich abkühlt und dabei Erdwärme aufnimmt.

• Außenluft, die von Ventilatoren über Wärmetauscher geleitet wird – in welchen eine kalte frostresistente Wärmeträgerflüssigkeit zirkuliert –, welche die Außenluft abkühlt und dabei Wärme aufnimmt.

• Oberflächen- oder Grundwasser, das von Pumpen über Wärmetauscher geleitet wird – in welchen eine kalte frostresistente Wärmeträgerflüssigkeit zirkuliert –, welche das Oberflächen- oder Grundwasser abkühlt und dabei Wärme aufnimmt. Die Nutzung von Oberflächen- oder Grundwasser für den Wärmepumpeneinsatz bietet selten technische Probleme, erfordert jedoch meistens aufwändige wasserrechtliche Genehmigungsverfahren. Bei der Nutzung von Außenluft für den Wärmepumpeneinsatz können Funktionsstörungen auftreten, wenn Luftfeuchtigkeit im Wärmetauscher kondensiert und Eisbildung den Luftdurchtritt durch den Wärmetauscher behindert. Bei tiefen Außenlufttemperaturen ist außerdem mit geringen Leistungsziffern eines Wärmepumpenbetriebes zu rechnen, obwohl gerade dann der Heizwärmebedarf hoch ist.