Wärmepumpe
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Die Wärmepumpe ist eine Maschine, die Wärme von einem niedrigen Temperaturniveau auf ein höheres Temperaturniveau transportiert. Wärmepumpen benötigen benötigen neben der thermischen Energie eine weitere Energiequelle zum Antrieb der Pumpe (in der Regel Strom oder Gas).
Eine Wärmepumpen-Anlage (WPA) besteht aus folgenden 3 Komponenten
- Wärmequellenanlage (WQA)
- Wärmepumpe (WP)
- Wärmenutzungsanlage (WNA)
Für die Beheizung von Gebäuden werden in der Regel Kompressions-Wärmepumpen (siehe #Anlagentypen) verwendet. Je nach Wärmequelle werden meist folgende Kombinationen verwendet:
| Wärmequelle | Medium der Heizungsanlage |
|---|---|
| Wasser | Wasser |
| Sole | Wasser |
| Sole | Luft |
| Luft | Wasser |
| Luft | Luft |
Anlagentypen
- Kompressionswärmepumpen
- elektrisch betriebene Wärmepumpen
- Gasmotor-Wärmepumpe
- Adsorptionswärmepumpen (meist auf Basis von Zeolith (keramikähnliches Material aus Aluminium- und Siliziumoxid) als Sorptionsmittel und Wasser als Kältemittel)
- gasbetriebene Adsorptionswärmepumpen
- Absorptionswärmepumpen
- Gas-Absorptionswärmepumpen
Wärmequellen
| Wärmequelle | Beschreibung / Randbedinungen |
|---|---|
| Wasser | Wärmequellen sind:
|
| Erdreich / Sole | Wärme wird über eine Sonde oder Kollektoren im Erdreich übertragen:
|
| Luft | Als Wärmequellen stehen zur Verfügung:
|
Gruppierungen für die Nutzung von Geothermie
Tiefe Geothermie (20-200°C)
- HOT-DRY-ROCK (bis > 5.000 m tief)
- Hydrogeothermie (einige 100 m bis > 3.000 m tief)
Oberflächennahe Geothermie (8-25°C)
- Erdwärmesonden (einige 10 m bis 400 m tief)
- Kollektoren, Energiepfähle (wenige 10 m tief)
- Grundwasserbrunnen mit Wiederversickerung (meist < 50 m tief)
notwendige Genehmigungen
- Genehmigungen nach dem Wasserhaushaltsgesetz (WHG) für:
- Erdsonden (§ 3 Abs. 2)
- Grundwasser (ist grundsätzlich genehmigungsbedüftig durch die Untere Wasserbehörde)
- Bergrecht (BBergG)
- für Erdsonden über 99 m Tiefe
- Lärmentwicklung (BImSchG bzw. TA Lärm)
- Wärmepumpen mit Luft als Wärmequelle
Pufferspeicher
Heizungs-Pufferspeicher sind bei einer Wärmepumpenanlage aus folgenden Gründen notwendig
- Überbrückung von Sperrzeiten der Energieversorgungsunternehmen, um eine kontinuierliche Wärmelieferung zu gewährleisten
- Mindestlaufzeiten der Wärmepumpe werden bei Anlagen mit geringem Wasserumlauf durch den Pufferspeicher erhöht
- Gewährleistung der Mindeswasserumlaufmenge bei Verschaltung des Pufferspeichers als Trennspeicher
- Pufferung von Wärmeenergie für den Abtauvorgang des Verdampfers bei Luft-Wasser-Wärmepumpen
Pufferspeicher werden entweder als
- Trennspeicher (hydraulische Trennung zwischen WP und Heizkreis)
- Rücklaufreihenspeicher (vor allem bei Radiatorenheizungen zur Erhöhung der Waserumlaufmenge, Mindestumlaufmenge wird durch ein Überstromventil garantiert.
Dimensionierung von Pufferspeichern:
In der Regel hat der EVU (VNB) die Möglichkeit eine Wärmepumpe 3 x 2 h vom Netz zu trennen. Der Start einer WP ist auf max. 3 Starts pro Stunde zu begrenzen.
Daraus errechnet sich die Größe des Pufferspeichers:
- Mind. Wärme aus 20 Minuten Laufzeit müssen in den Speicher passen (max. 3 Starts pro Stunde)
- Es muss genügend Wärme zur Verfügung stehen um für 2 Stunden Wärme zu bevorraten.
Faustformel
m = Q / (c * ΔT ) mit Q = P * t
- m [m³] => Wasser-Masse des Speichers
- Q => Wärmeenergie = Heizleistung der Wärmepumpe (P) * Überbrückungszeit (t)
- min. Überbrückungszeit: 0,33 h
- max. Überbrückungszeit: 2 h
- c => 1,163 Wh/kg K
- ΔT => Temperaturdifferenz von Vorlauf und Rücklauf in K (sollte zwischen 5..10 K liegen
