Kosteneffiziente Energieversorgung aus dem Erdreich

Die Brötje-Wärmepumpe "SensoTherm BSW" steht in Leistungsgrößen von 6 bis 21 kW zur Verfügung und ist für gut gedämmte Niedrigenergiehäuser wie auch für Heizungssanierungen einsetzbar.

Erdgekoppelte Wärmepumpen nutzen die im Erdreich gespeicherte Solarenergie und Erdwärme, um diese auf ein für Heizung und Warmwasserbereitung nutzbares Temperaturniveau zu heben. Für diesen Anwendungsbereich kommen Sole/Wasser-Wärmepumpen zum Einsatz, die durchschnittlich aus rund 75 % kostenloser Umweltwärme und 25 % elektrischer Antriebsenergie 100 % Heizwärme produzieren. Dieses Verhältnis wird üblicherweise zur Erläuterung der Wirkungsweise von Wärmepumpen herangezogen; wobei 75 : 25 einer Leistungszahl von 4 entspricht (1 kW elektrische Leistung für 4 kW Heizleistung). Die aktuellen Entwicklungen können inzwischen Werte zwischen 4,5 und 5 und zum Teil darüber hinaus erreichen.

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Wärmepumpen nutzen die Energie aus der Natur insbesondere zum Beheizen von Gebäuden und zur Trinkwassererwärmung. Wärmepumpen in Kompaktbauweise wie die Sole/Wasser-Kompaktwärmepumpe "Logatherm WPS.K" von Buderus sparen darüber hinaus Platz.

Elco bietet Wärmepumpen mit Leistungen von 5 bis 57 kW an, die eine maximale Vorlauftemperatur von 65 °C erzeugen. Seit 2007 ist auch eine Ausführung mit passiver Kühlung sowie eine Baureihe mit integrierter Trinkwassererwärmung verfügbar.

Der Einsatz dieser Energietechnik spart Hausbesitzern Heizkosten und senkt zudem die Importabhängigkeit von anderen Energieträgern, da Wärmepumpen mit einem hohen Anteil Umweltwärme heizen. Damit verursachen sie nach Angaben des Bundesverbandes WärmePumpe (BWP) rund 35 % weniger Kohlendioxid als beispielsweise eine Ölheizung.

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Argumente pro und contra
Ein gerne gebrauchtes Argument für den Einsatz von Wärmepumpen sind die in der Regel fortlaufend gestiegenen Öl- und Gaspreise. Aus der aktuellen Marktentwicklung kann man erkennen, wie stark die Preisentwicklung schwanken kann. Dabei sollte allerdings nicht außer Acht gelassen werden, dass auch die Strompreise angezogen haben und der Wärmepumpen-Betreiber von seinem Stromanbieter abhängig ist. Dem steht allerdings wieder als Vorteil gegenüber, dass erdgekoppelte Wärmepumpen im Sommer auch zur Kühlung genutzt werden können, was außer dem Strom für die Umwälzpumpe keine zusätzliche Energie beansprucht. Ebenso möglich, aber eine Frage der Investitionskosten, ist die Ergänzung mittels einer Photovoltaikanlage.

Der Speicher der neuen Erdwärmepumpen-Modulgeräte "Supraeco STM" von Junkers ist um 22 auf 185 l gewachsen. Dennoch sind die Geräteabmessungen gegenüber der Vorgängergeneration unverändert.

Die Steuerung der Uponor-Wärmepumpen erfolgt über einen integrier-ten Wärmepumpen-Manager für Heizen und Kühlen sowie zur Warmwasserbereitung. Ergänzend stehen Rohrsysteme für Fußboden- und Wand- und Deckenheizung -kühlung sowie zur Betonkernaktivierung zur Verfügung.

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Markt mit starken Zuwachsraten
Der Wärmepumpenmarkt verzeichnete 2007 ungeachtet der sinkenden Zahlen im gesamten Heizungsmarkt ein weiteres Wachstum, die Absatzzahlen sind nach Informationen des BWP nochmals auf 45 300 Heizungswärmepumpen gestiegen. Für 2008 erwartet der BWP eine weitere Steigerung auf rund 55 000 Wärmepumpen. "Auch wenn die Ölpreise zwischenzeitlich etwas nachgegeben haben, so hat sich bei der Bevölkerung das Bewusstsein geprägt, dass das Heizen mit fossilen Energieträgern ein teures Vergnügen bleiben wird. Zudem trägt die aktuelle Klimadiskussion dazu bei, dass sich immer mehr Bauherren und Hausbesitzer für umweltschonende Heizalternativen entscheiden", sagt Paul Waning, Vorsitzender des Bundesverbandes WärmePumpe e. V. 2007 lag der Anteil der Wärmepumpen im Heizungsmarkt bei 8,9 %. Rund 60 % der Wärmepumpen werden im Neubau eingesetzt, etwa 40 % bei Heizungsmodernisierungen in Altbauten. Der wesentliche
Grund dafür ist, dass Wärmepumpen bei niedrigen Heizkreis-temperaturen (beispielsweise Vorlauf 35 °C) am effizientesten arbeiten. Für Niedertemperatursysteme wie Fußboden- und Wandheizungen sind sie damit gut geeignet. Bei einer vorhandenen, für 70/50 °C ausgelegten Anlage stößt die Wärmepumpe aber an ihre Grenzen. Mittlerweile stehen zwar auch Produkte zur Verfügung, die standardmäßig Vorlauftemperaturen von 65 °C erreichen, wie aus der Marktübersicht zu ersehen ist. Damit können die-se Wärmepumpen auch den Warmwasserkomfort sicherstellen, ohne dass zur Trinkwassererwärmung laufend die elektrische Zusatzheizung eingreifen muss. Allerdings sinkt die Leistungszahl bei hohen Vorlauftemperaturen deutlich. "Die Einsatzmöglichkeiten im Baubestand sind somit eingeschränkt, solange keine nachträglichen Dämmmaßnahmen durchgeführt wurden, die den Heizwärmebedarf des Gebäudes senken, sodass eine niedrigere Vorlauftemperatur von beispielsweise 45 oder sogar 40 °C völlig ausreicht", erklärt Michael Birke, Pressesprecher von Stiebel Eltron.

Heliotherm bietet alle seine Sole/Wasser-Wärmepumpen in modulierender Ausführung im Leistungsbereich von 3 - 18 kW an.

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In ansprechendem Design präsentieren sich die Sole/Wasser-Kompaktwärmepumpen "SIK 7-14TE" von Glen Dimplex mit Unterstellpuffer und Warmwasserspeicher.

Kühlung ohne zusätzliche Anlagentechnik
Sole/Wasser-Wärmepumpen punkten dafür mit dem Zusatznutzen, bei Bedarf auch kühlen zu können. Die meisten Geräte arbeiten hierbei nach dem Prinzip der passiven Kühlung. Dazu wird der Effekt genutzt, dass die Temperaturen im Erdreich ganzjährig konstant sind. Die Sole wird einfach über einen zusätzlichen Wärmetauscher geleitet und gibt die aus den Räumen aufgenommene Wärme an das Erdreich ab. Daher ist die Kühlung mittels Wärmepumpen vom Aspekt der Betriebskosten betrachtet nicht mit dem Einsatz von Klimageräten vergleichbar, da die-
se eine zusätzliche Investition darstellen. In größeren Objekten beispielsweise können durch passive Kühlung und Betonkernaktivierung die Raumtemperaturen gesenkt werden. Die notwendigen Heizleistungen für Gebäude wie Gewerbeobjekte, öffentliche Bauten oder Bürogebäude stellen indes kein Problem dar, da der Markt Wärmepumpen in Leistungsgrößen bis 200 kW und mehr bereitstellt.

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Waterkotte zählt im Wärmepumpen-Markt zu den erfahrenen Anbietern und konzentriert sich ausschließlich auf diese Energietechnik. Die Baureihe "Ai1" mit integriertem Warmwasserspeicher deckt einen Leistungsbereich von 4,8 bis 11,0 kW ab. Für Großobjekte führt der Hersteller Baureihen bis 485 kW im Sortiment. Das Tochterunternehmen Teramex ist auf die Erstellung von Erdwärmesonden spezialisiert.

Die Wärmepumpe "TTF-eco" von Tecalor ermöglicht durch einen hohen Vorfertigungsgrad der integrierten Bauteile eine zügige Installation. Die Menüführung bietet zusätzliche Funktionen wie beispielsweise eine automatische Estrich-trocknung und eine Legionellenschaltung für die Warmwasserbereitung.

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Die neuen "geoTHERM" Wärmepumpen von Vaillant übernehmen mit einem integrierten 175-l-Warmwasser-Edelstahlspeicher neben der Beheizung des Gebäudes auch die Warmwasserversorgung.

Die neue Kompakt-Wärmepumpe "CombiUniversal" von Ochsner ist einsetzbar mit allen Wärmequellen. Sie wurde speziell für kleine Einfamilien- und Niedrigenergiehäuser mit einem Leistungsbereich bis rund 10 kW entwickelt.

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Die "Hoval Thermalia" (in der Abbildung links) ist als Sole/Wasser- bzw. Wasser/Wasser-Wärmepumpe in einem Leistungsbereich von 5 bis 56 kW erhältlich; auch ist eine Ausführung mit einer Leistung bis 110 kW im Programm. Neben der Ausführung mit dem Arbeitsmittel R407c bietet der Hersteller auch eine Hochtemperaturausführung für Vorlauftemperaturen bis max. 65 °C an, die mit R134a arbeitet.

Kombination mit Solar
Wie beim Einsatz konventioneller Wärmeerzeuger lässt sich auch bei Sole/Wasser-Wärmepumpen durch Kombination mit Solarthermie der Nutzungsanteil Erneuerbarer Energien noch steigern. Einige Anbieter haben für diesen Anwendungsbereich auch Kompakt-Wärmepumpensysteme mit integrierten Solarspeichern im Programm. Manche gehen dabei noch weiter, beispielsweise Immosolar mit dem "EMS-Konzept": Bei diesem Energiesystem liefern Solarkollektoren den Hauptanteil der benötigten Heizwärme, die vorrangig auf den in das System integrierten Pufferspeicher arbeiten. Bestandteil des Konzepts ist ein Erdspeicher, der Teile der Bodenplatte sowie den als Speichermasse genutzten Boden unterhalb des Gebäudes umfasst. Darin wird überschüssige Solarwärme gespeichert, die ganzjährig bei ausbleibendem Solarertrag von der Wärmepumpe als Energiequelle genutzt wird.

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Zerlegte Anlieferung schützt vor Schäden
Trotz der insgesamt recht kompakten Abmessungen gestaltet sich die Einbringung einer Wärmepumpe mitunter doch als Kraftakt, auch hinterlässt der Transport im komplett aufstellfertigen Zustand nicht selten Spuren an der Verkleidung oder an Kellertüren. Die Beschädigungsgefahr veranlasste einige Hersteller, über geeignete Lösungen nachzudenken, wie beispielsweise Andreas Christmann berichtet, Leiter Produkt-Vermarktung bei Vaillant Deutschland: "Nach unseren Erfahrungen entstehen beim Transport der Wärmepumpe in den Aufstellraum die häufigsten Anlässe für Reklamationen des Endverbrauchers, in der Regel verursacht durch die Beschädigung der Verkleidung beim Transport." Zu beachten ist auch, dass bei Wärmepumpen der Verdichter ein sensibles Bauteil ist und eine allzu starke Neigung des Geräts beim Einbringen vermieden werden sollte. Dies zwingt die SHK-Montagetrupps dazu, die Wärmepumpe über Treppen hochkant manövrieren zu müssen. Bei ihren Entwicklungen haben einige Anbieter dies berücksichtigt und bieten entweder eine leichte Zerlegbarkeit oder liefern die Wärmepumpe gleich in separaten Teilen an, die der Installateur vor Ort zusammensetzt. So hat zum Beispiel der Hersteller Alpha-InnoTec den kompletten Kältekreis in eine herausnehmbare Kältebox gepackt. Damit lassen sich die Box und das Gehäuse leichter transportieren. Vaillant hat für seine Wärmepumpen das "SplitMountingConcept" entwickelt, mit dessen Hilfe sich das Gerät durch das schnelle Lösen von vier Schrauben und zwei Rohrverbindungen einfach in zwei Elemente teilen lässt. Zusätzlich verpackt der Remscheider Heiztechnikhersteller Verkleidungsteile und Bedienelement separat auf die Liefereinheit, um Beschädigungen zu vermeiden.

Unauffällig und leise
Für Bauherren und Hausbesitzer bieten Wärmepumpen auf den ersten Blick zahlreiche Vorteile. Die Wärmepumpe selbst beansprucht kaum mehr Platz als ein Gefrierschrank oder eine Waschmaschine; ein Großteil der Produkte hat schon rein äußerlich mehr Ähnlichkeit mit "weißer Ware" als mit einem Heiztechnik-Gerät. Auf einen separaten Heizraum können (Neubau-)Bauherren verzichten. Da die Geräte überwiegend sehr leise arbeiten, steht auch der Aufstellung in einem Hobbyraum nichts im Wege. Schalldämmungen und schwingungsentkoppelte Aggregate sorgen dafür, dass die Wärmepumpe kaum mehr Geräusch abgibt als ein Gefriergerät. Noch ein Nutzenaspekt für den Kunden: Vorsichtsmaßnahmen wie beim Betrieb von raumluftabhängigen Heizgeräten, die Öl oder Gas verfeuern, sind hier kein Thema. Einer in der Hobbywerkstatt oder dem Hauswirtschaftsraum aufgestellten Wärmepumpe können weder feiner Holzstaub noch Dämpfe von Lacken etwas anhaben.

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Die Typbezeichnung "WZS" steht bei den Wärmepumpen von Alpha-Innotec für Wärmezentrale-Sole. Die WZS-Reihe deckt mit Leistungs-
größen von 5,4 bis 10 kW den Wärmebedarf von Niedrigenergiehäusern bis max. 200 m². Der Sole-Kreislauf lässt sich wahlweise von links oder rechts anbinden, sodass die Wärmepumpe direkt an der Wand aufgestellt werden kann.

Nibe hat die erste drehzahlgeregelte Wärmepumpenfamilie mit "Fighter 1250" und "F 1150" eingeführt. Sie arbeitet mit einer variablen Leistung von 4 bis 16 kW und liefert bis zu 65 °C Vorlauftemperatur. Das Kompaktgerät "Fighter 1250" ist mit integriertem Speicher, Umwälzpumpen und kompletter Regelung ausgestattet.

Effizienter arbeitende Kompressoren und Umwälzpumpen
Ein Teil der am Markt verfügbaren Sole/Wasser-Wärmepumpen erreicht heute durch effizienter arbeitende Kompressoren höhere Arbeitszahlen, wodurch die energetische Effizienz deutlich gesteigert werden konnte.

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Die Unternehmen Nibe und Heliotherm bieten eine frequenzgesteuerte Drehzahlregelung sowohl für den Kompressor als auch für die Umwälzpumpe an. Dazu ist beispielsweise der "Fighter 1250" von Nibe mit einem integrierten Speicher, Umwälzpumpen und kompletter Regelung ausgestattet. Nibe: "Die Wärmepumpe arbeitet mit einer variablen Leistung von 4 bis 16 kW und kann sich so automatisch auf die jeweilig erforderliche Heizleistung anpassen. Dabei wird nur soviel Antriebsenergie eingesetzt, wie augenblicklich benötigt wird. Das spart Energie und führt außerdem zu einer Reduzierung der Schalthäufigkeit." Mit einer Hocheffizienz-Umwälzpumpe arbeiten hingegen die Sole/Wasser-Wärmepumpen der Hersteller Stiebel Eltron und Tecalor.

Die Marktübersicht stellt eine Auswahl einiger Anbieter dar und vermittelt einen Überblick über die Leistungsbereiche und Einsatzgebiete von Sole/Wasser-Wärmepumpen zur Nutzung von Erdwärme.

In diesem Technikraum einer Seniorenwohnanlage in Bottrop verrichten zwei Erdreichwärmepumpen "WPF 52" von Stiebel Eltron in Kaskade geschaltet ihren Dienst. Sie sorgen für niedrige Heizenergiekosten für die Bewohner. Bis zu sechs solcher Geräte, mit wahlweise 22, 30, 46, 56 oder 69 kW Wärmeleistung, können bei Stiebel Eltron in Kaskade geschaltet werden, um dann maximal 400 kW Heizleistung bereitzustellen.

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