Wärmepumpen

Die Situation im Gebiet der Tschechischen Republik ist für die Nutzung von bedeutenden Erdwärmeenergiequellen nicht gerade günstig. Die so genannten Hochpotential-Erdwärmeenergiequellen, welche die Nutzung der Erdwärme direkt zur Stromerzeugung oder für die zentralen Heizsysteme ermöglichen und zum Beispiel in Island oder in Italien erfolgreich eingesetzt werden, kommen in unserem Gebiet praktisch nicht vor. In der Tschechischen Republik lässt sich allerdings die so genannte Niedrigpotentialwärme aus der Umgebung in Systemen sehr gut nützen, welche die Wärmepumpen in Anspruch nehmen. Mit Hilfe der Wärmepumpen wird die Niedrigpotentialwärme auf eine höhere Temperatur gebracht. So produzierte Wärme kann dann in der Regel zur Beheizung von Gebäuden oder Warmwasseraufbereitung, eventuell auch zu anderen Zwecken (Wassererwärmung in Schwimmbecken, lufttechnische Erwärmer, Glashäuser uä.) genutzt werden. Mit Hilfe der Wärmepumpen können die „trockene“ Erdwärme aus Bohrungen, die Wärme aus Oberflächenerdwärme, die Wärme von Grundwasser sowie von Gewässern oder von der Außenluft genützt werden.

Das Prinzip der Wärmepumpe beschrieb der englische Physiker, Lord Jelcin, bereits im vorigen Jahrhundert. Das Grundprinzip der Wärmepumpe besteht im Umpumpen der Wärme vom niedrigeren auf ein höheres Temperaturniveau, wobei ein Teil der Energie von Außen zugeführt wird. Grundsätzlich ist das Prinzip umgekehrt wie das der Kälteanlagen. Im Gegensatz zu anderen Anlagen zur Nutzung der erneuerbaren Energiequellen brachen die Wärmepumpen für ihren Betrieb die edle Energie, die von Außen zugeführt wird. Bei den am häufigsten eingesetzten Kompressions-Wärmepumpen wird Strom verbraucht, der zum Antrieb des Kompressors dient.

Abbildung – Funktionsprinzip einer Wärmepumpe

Die üblichen Wärmepumpen erzeugen heutzutage zwei- bis fünfmal so viel Wärme, als sie an Strom für den Kompressorantrieb verbrauchen. Das Verhältnis der erzeugten Wärmenergie zum Volumen der verbrauchten Antriebsenergie, ausgedrückt in den gleichen Einheiten, wird Arbeitszahl genannt. Diese Kennzahl ist das grundlegende Merkmal einer Wärmepumpe. Die typischen Werte der Arbeitszahl bewegen sich zwischen 2,5 und 4,5. Heute sind Arbeitszahlen über 5,0auch keine Ausnahme. Je näher die Temperaturniveaus der Niedrigpotentialwärmequelle und des Heizsystems liegen, desto höher ist die Arbeitszahl

Es wird angeführt, das jeder Grad der Niedrigpotentialwärmequelle mehr und jede Temperatursenkung um einen Grad am Ausgang der Wärmepumpe den Energiebedarf ungefähr um 2,5 % reduzieren. Daraus folgt, dass es von der betrieblichen Sicht am günstigsten ist, die Wärmepumpe gemeinsam mit einem „klassischen“ Niedrigtemperatur-Heizkörpersystem (Temperaturabfall max. 55/50 °C, besser jedoch noch geringer), mit Fußbodenheizung (Temperaturabfall 35/30 °C) oder mit Kombination der oben beschriebenen Varianten einzusetzen. Die Wärmepumpe wird üblicherweise für den so genannten bivalenten Betrieb entworfen, dh. für den Betrieb mit einer zusätzlichen (bivalenten) Quelle. Diese Quelle kann zum Beispiel ein elektrischer Kessel, Gaskessel, aber auch andere automatische Quellen sein. Bis zu einer gewissen Außentemperatur, sgn. Bivalentpunkt (normalerweise um -5°C), wird die Wärmepumpe als die einzige Wärmequelle betrieben, bei niedrigeren Temperaturen wird die zusätzliche Quelle automatisch, bei unzureichender Leistung der Wärmepumpe eingeschaltet. Wenn die Wärmepumpe richtig entworfen ist, deckt sie ungefähr 95 % des jährlichen Heizwärmebedarfs ab.

Wärmepumpen Wasser-Wasser

Wärmepumpen Erde-Wasser

Wärmepumpen Luft-Wasser, bzw. Luft-Luft