Übersicht zu Wärmepumpen

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Planerhandbuch Wärmepumpen

Die Deutsche Gesellschaft für wirtschaftliche Zusammenarbeit (DGWZ) hat im Juli 2023 das Planerhandbuch „Wärmepumpen“ veröffentlicht. Es kann über folgenden Weblink kostenlos und unverbindlich als PDF-Datei heruntergeladen werden.

Das Planerhandbuch „Wärmepumpen“ enthält die Unternehmensprofile und Ansprechpartner der führenden Hersteller, deren Wärmepumpen die Mindestanforderungen der „Bundesförderung effiziente Gebäude Einzelmaßnahmen (BEG EM)“ erfüllen. Weiterhin werden die Funktionsweise, Normen und Vorschriften zu Wärmepumpen sowie wissenschaftliche Studien benannt. Das Handbuch dient damit zur Marktübersicht und als Entscheidungshilfe für TGA-Fachplaner, die Öffentliche Hand sowie Betreiber von Gebäuden, Meister in der Wärme-, Kälte-, Raumluft-, Sanitär- und Elektrotechnik, SHK-Installateure sowie Sachverständige und Energieberater.

Planerhandbuch Wärmepumpen – PDF-Datei (3 Mbyte)

Einführung

Die Wärmepumpe ist eine nachhaltige Alternative zur Heizung, welche vor allem im Neubausektor verwendet wird, um Gebäude aufzuheizen. Die notwendige Energie schöpft sie dabei aus der Umwelt. Sie fängt die Wärme aus Luft, Wasser oder Erdreich auf. Dadurch wird das sich in der Wärmepumpe befindende Kühlwasser zum Verdampfen gebracht. Nun entsteht Wärme, die für das Heizen des Gebäudes genutzt werden kann. Wärmepumpen tragen auf diese Weise zur Dekarbonisierung des Gebäudesektors bei.

Die „Wärmepumpenheizungsanlage“ besteht aus drei Teilen:

• Wärmequellanlage: Diese entzieht der Umwelt die benötigte Energie.
• Wärmepumpe: Sie macht die gewonnene Umweltwärme nutzbar.
• Wärmeverteil- und Speichersystem: Es verteilt die gewonnene Energie im Haus oder speichert sie für einen späteren Zeitpunkt.

Wie funktioniert sie?

In einem Kreisprozess schöpft die Wärmepumpe, mit dem Einsatz technischer Arbeit, aus der Umgebung thermische Energie. Daraufhin wird durch die Verdichtung eines verdampften Kältemittels ein höheres Temperaturniveau erreicht, dass zum Heizen genutzt wird.

Die Wärmepumpe nutzt die Energiemenge, die entsteht, wenn das Kühlwasser im Wärmepumpeninneren verdampft wird. Grundlegend ist das Prinzip der Wärmepumpe, Wärme durch die Verdampfung bei relativ niedriger Temperatur aufzunehmen und auf einem höheren Temperaturniveau durch Kondensation wieder abzugeben.

Welche Typen gibt es?

• Luft-/Wasser-Wärmepumpe
• Sole-/Wasser-Wärmepumpe
• Wasser-/Wasser-Wärmepumpe

Hauptkomponenten

Zuverlässige und miteinander harmonierende Komponenten machen eine effiziente und betriebssichere Wärmepumpenanlage aus. Die Komponenten werden im Wärmepumpenkreislauf in Primär- und Sekundärkreis aufgeteilt. Der Primärkreis umfasst alle Komponenten, die für die Aufahme von Umweltenergie zuständig sind. Unter dem Sekundärkreis versteht man alle Komponenten, die benötigt werden, um die gewonnene Energie an den Verbraucher abzugeben.

Zu den Hauptkomponenten und ihren Aufgaben im Wärmepumpenkreislauf zählen:

Verdichter

Er ist für das Ansaugen und Verdichten des gasförmigen Kältemittels zuständig.

Expansionsventil

Das Expansionsventil wird benötigt, um das Kältemittel zu entspannen, das nach der Übergabe der Wärme an das Heizsystem unter hohem Druck steht.

Wärmetauscher

Zu den Wärmetauschern gehören Verdampfer, Verflüssiger, Sauggaswärmetauscher und Heißgasauskopplung. Sie sorgen durch die Zufuhr von Energie für die Änderung des Aggregatzustandes der jeweiligen Ressource.

Kältemittel

Das Kältemittel liefert die Wärmeenergie an den Verbraucher. Während der Verdampfung nimmt das Kältemittel die Wärmeenergie aus der Wärmequelle auf und gibt es durch das darauffolgende Kondensieren wieder ab.

Aktuell sind mehrere Kältemittel im Bereich der Wärmepumpen am Markt vertreten. Es sind dies z.B. R410a, R32 und auf dem Vormarsch R290, da es sich hier um ein natürliches Kältemittel handelt, welches nur ein GWP von 3 aufweist. Der GWP-Wert (GWP = Global Warming Potential, übersetzt Treibhauspotenzial) gibt die Größe des schädlichen Einflusses eines Kältemittels auf die Atmosphäre wieder. Je höher der Wert, desto schädlicher ist die Wirkung des Kältemittels auf die Atmosphäre bei einem Austritt infolge z.B. einer Leckage.

Die Diskussion über ein Verbot von bestimmten Kältemitteln beruht auf der schon am 01.01.2015 in Kraft getretenen Verordnung (EU) Nr. 517/2014 über fluorierte Treibhausgase, umgangssprachlich F-Gas-Verordnung genannt. Diese Diskussion wird erst jetzt im Zuge der stärkeren Verbreitung von Wärmepumpen in den Medien geführt. In dieser Verordnung ist u.a. die schrittweise Beschränkung von Kältemitteln mit einem hohen GWP hin zu Kältemitteln mit niedrigem GWP geregelt. Wie schon oben geschrieben, geht der Trend hin zu natürlichen Kältemitteln, wie z.B. R290 (Propan), R717 (Ammoniak) oder R744 (CO2).