Bei einer Wärmepumpe wird der gleiche physikalische Prozess genutzt, wie bei einem Kühlschrank. Allerdings ist beim Kühlschrank die Abkühlung des Innenraums der gewünschte Effekt und die dabei entstehende Wärme wird an der Rückseite ungenutzt nach aussen abgegeben. Bei der Wärmepumpe wird die entstehende Wärme zur Heizung und Warmwasserbereitung verwendet.
Die Funktion basiert auf den Eigenschaften mancher Stoffe beim Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand und umgekehrt. Zum Beispiel ist Propan bei einer Temperatur von ca. 5 °C und bei normalem Druck gasförmig. Wird der Druck durch Kompression erhöht, bleibt es gasförmig, aber seine Temperatur steigt stark an. Wird es jetzt auf Zimmertemperatur abgekühlt, wird es bei leicht sinkendem Druck flüssig. Das flüssige Propan wird im weiteren Kreislauf über eine Drossel entspannt und wird in einem Verdampfer wieder gasförmig. Dabei sinkt seine Temperatur stark ab, noch unter 0 °C.
Das kalte gasförmige Propan (oder ein anderes Kältemittel) nimmt über einen Wärmetauscher Erdwärme auf. Danach wird das vorgewärmte Gas mit einem Kompressor verdichtet und somit seine Temperatur erhöht. Jetzt läuft es über einen zweiten Wärmetauscher und gibt dort seine Wärme für die Heizung und Warmwassererzeugung ab. Dabei wird es flüssig, wird im Anschluss über die Drossel entspannt und, während es wieder zum Gas wird und seine Temperatur stark sink, erneut durch den ersten Wärmetauscher geschickt, um wieder Erdwärme aufzunehmen.
Eine Erdwärmepumpe hat, zumindest im Gebäude, einen geringen Platzbedarf. Es wird weder ein Heizkessel noch eine Brennstoffbevorratung benötigt. Das eigentliche Aggregat steht in der Regel ausserhalb des Hauses. Allerdings wird auf dem Grundstück Platz benötigt für den Teil der Anlage, in dem die Erdwärme aufgenommen wird. Das erfolgt entweder über Erdkollektoren oder über Erdsonden. Erdkollektoren sind mäanderförmige Rohrschlangen, die in der Erde unterhalb der Frostgrenze verlegt werden. In unseren Breiten liegt die Frostgrenze in einer Tiefe von 0,8 bis 1,5 m. In dieser Tiefe herrscht sommers wie winters eine gleichmässige Temperatur zwischen 7 und 12 °C. Diese Wärme ist für einen gleichmässigen Betrieb der Wärmepumpe ausreichend. Die für die Kollektoren benötigte Fläche hängt vom Energiebedarf des Hauses ab. Und es muss bedacht werden, dass die Nutzung des Grundstücks an dieser Stelle nur noch eingeschränkt erfolgen kann. Eine zweite Möglichkeit sind Erdsonden, für die Bohrungen bis zu einer Tiefe von 99 m in den Boden gebracht werden. Das ist sehr aufwändig, garantiert aber ganzjährig konstante Leistungen.
Durch die beschriebenen Bodenarbeiten ist die Errichtung einer Heizungsanlage mit einer Erdwärmepumpe arbeits- und kostenintensiver als eine konventionelle Heizung. Dafür entfallen aber Kosten für bestimmte laufende Wartungsarbeiten und Kontrolle der Emissionswerte, die bei konventionellen Heizungen notwendig sind. Die Erdwärmepumpe ist wartungsärmer und hat eine lange Standzeit von ca. 50 Jahren. Das einzige mechanisch beanspruchte Bauteil ist der Kompressor, der eventuell ausfallen könnte.
Aus ökologischer Sicht ist die Erdwärmepumpe einer konventionellen Heizung weit überlegen. Es werden keine fossilen Brennstoffe benötigt, die zu Lasten der begrenzten Ressourcen der Erde gehen. Und im Betrieb werden keinerlei Schadstoffe an die Umwelt abgegeben. Allerdings wird Elektroenergie für den Kompressor benötigt. Sofern diese aus der Erzeugung mit herkömmlichen Kraftwerken stammt, schmälert das natürlich die gute Ökobilanz. Wird für den Antrieb jedoch „grüner“ Strom aus Sonnen- oder Windenergie verwendet, wird ein maximaler Effekt für den Umweltschutz erreicht.
Obwohl die Wärmepumpe erst in den letzten beiden Jahrzehnten in den Fokus der Öffentlichkeit gerückt ist, handelt es sich dabei um keine neue Technik. Bereits 1824 hat der Franzose Nicolas Carnot erste Abhandlungen zum Wärmepumpenprinzip veröffentlicht. Reichlich 100 Jahre später wurden in Zürich die ersten grösseren Wärmepumpenanlagen zur Beheizung von Gebäuden genutzt. Seither wurde die Technik beständig weiterentwickelt. Wenn Sie heute eine Wärmepumpe von einem namhaften Hersteller einsetzen, können Sie sicher sein, dass sie ihre Funktion problemlos erfüllt.
Aber auch die besten Geräte können nur dann optimal funktionieren, wenn die Anlage sach- und fachgerecht geplant und installiert wurde. Lassen Sie sich auf jeden Fall durch einen versierten Fachplaner und eine erfahrene Installationsfirma beraten. Ausgangspunkt ist immer der Wärmebedarf Ihres Gebäudes, das am besten Niedrigeergiestandards entsprechen und über eine Wohnraumlüftung mit Wärmerückgewinnung verfügen sollte. Bei der Planung darf nicht nur der durchschnittliche Wärmebedarf betrachtet werden. Die zukünftige Anlage muss auch temporäre Verbrauchsspitzen an sehr kalten Tagen abdecken können.
Ausgehend vom Wärmebedarf kann der Fachmann festlegen, was für eine Wärmepumpe eingesetzt wird. Neben der Erdwärmepumpe gibt es zum Beispiel auch Grundwasser-Wärmepumpen, Luft-Wärmepumpen oder auch die Sole-Wasser Wärmepumpe. Für die Erdwärmepumpe muss dann auch noch der Anlagenteil zur Aufnahme der Erdwärme, also die Erdkollektoren oder -sonden, berechnet und geplant werden. Alle Anlagenteile müssen perfekt aufeinander und auf das Gebäude abgestimmt werden. Das kann nur eine erfahrene Fachfirma leisten.
Bei den Kosten müssen wir unterscheiden zwischen dem finanziellen Aufwand für Planung und Errichtung der Anlage und den jährlichen Betriebskosten. Da die Anforderungen und der notwendige bau- und gerätetechnische Aufwand sich von Anlage zu Anlage sehr unterscheiden, können hier nur ungefähre Orientierungswerte angegeben werden. Das gleiche gilt für die Betriebskosten, die zum grossen Teil auf die Stromkosten für den Kompressor entfallen.
Die Kosten für die Errichtung einer Wärmepumpenanlage liegen mindestens zwischen 11.000 und 20.000 CHF. Je nach Anlage und örtlichen Bedingungen können die Kosten auch weit höher sein. Auf jeden Fall sollte man prüfen, ob es Fördermöglichkeiten für eine solche Anlage gibt. Diese können eine Ersparung von mehreren tausend Schweizer Franken erbringen.
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Die Stromkosten hängen stark von der Wärmepumpe selbst und von den örtlichen Strompreisen ab. Hier kann man bei einem üblichen Einfamilienhaus von Kosten in Höhe von 400 bis 800 CHF pro Jahr ausgehen. Hier sollte man prüfen, ob es Stromversorger in der Region gibt, die spezielle Wärmepumpentarife anbieten.
In die Überlegungen zu Pro und Contra Wärmepumpe muss man einbeziehen, dass die Preise für fossile Brennstoffe wie Öl und Gas, die für konventionelle Heizungsanlagen benötigt werden, Jahr für Jahr weiter steigen. Als Betreiber einer Wärmepumpenheizung bleibt man davon völlig unberührt, da die genutzten Wärmequellen Erde, Wasser oder Luft auch weiter kostenfrei bleiben.
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[…] ablaufenden physikalischen Prozess haben wir bereits an anderer Stelle, zum Beispiel in unserem Artikel zu Erdwärmepumpen, detailliert beschrieben. Deswegen möchten wir uns das hier […]
[…] Sole Wasser Wärmepumpe ist also eigentlich eine Erdwärmepumpe. Zur Erdwärmepumpe haben wir bereits einen Artikel veröffentlicht, in dem das Thema eingehend erläutert ist. Deswegen hier nur noch einmal ein […]