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Wärmepumpe

Die Wärmepumpe entzieht der Umgebung Wärme, „pumpt“ sie auf ein höheres Temperaturniveau und gibt sie an die Heizung und/oder an die Gebrauchswassererwärmung ab. Für den Wärmetransport braucht die Wärmepumpe einen elektrisch angetriebenen Kompressor. Die nutzbare Wärmeenergie ist zwei- bis fünfmal so gross wie die aufgenommene elektrische Energie. Als Wärmequellen eignen sich die Umgebungsluft, das Erdreich, das Grundwasser oder Abwärme.

In einer Wärmepumpe erhöht sich die Temperatur auf die für die Heizung notwendige Temperatur und wird auf den Heizungskreislauf übertragen. Mit Vorteil wird ein Heizungssystem verwendet, das mit einer relativ tiefen Temperaturen auskommt, zum Beispiel eine Bodenheizung. Die Wärmepumpe kann auch zur Erwärmung des Gebrauchswassers benutzt werden. Dazu ist im Boiler ein Wärmetauscher angebracht, der die Wärme auf das Warmwasser überträgt.

Die Hauptbestandteile der Wärmepumpe sind der Verdampfer, der Kompressor, der Kondensator und das Expansionsventil; welche durch einen Kreislauf miteinander verbunden sind. Im Kreislauf zirkuliert ein sogenanntes Kältemittel, ein Stoff, der schon bei relativ tiefen Temperaturen verdampft. Der Verdampfer ist ein Wärmetauscher, in welchem die Erdwärme auf den Kältemittelkreislauf übertragen wird. Im Verdampfer steht das Kältemittel unter einem geringen Druck und verdampft bei relativ tiefen Temperaturen. Bei diesem Vorgang entzieht es der Sole Wärme. Der Solekreislauf wird von der Solepumpe aufrecht erhalten. Der Kältemitteldampf gelangt nach dem Verdampfer in den Kompressor, wo er auf einen hohen Druck verdichtet wird. Durch die Verdichtung erhöht sich - wie bei einer Fahrradpumpe - die Temperatur des Kältemitteldampfes. Auch die für den Kompressorantrieb aufgewendete elektrische Energie wird in Wärme umgewandelt. Nach dem Kompressor gelangt der heisse Kältemitteldampf in den Kondensator, einen weiteren Wärmetauscher, der die Wärme auf den Heizungskreislauf überträgt. Dieser wird von der Heizungspumpe aufrecht erhalten. Im Kondensator kondensiert der heisse Kältemitteldampf und gibt dabei Wärme an das Heizungswasser ab. Dabei wird das Kältemittel wieder flüssig. Im Expansionsventil wird der hohe Druck abgebaut. Danach gelangt das Kältemittel wieder in den Verdampfer, wo es erneut verdampft und Wärme aufnimmt.

Erdsonde

Die Erdsonde besteht aus Kunststoffrohren, die bis zu 180 m senkrecht ins Erdreich abgesenkt werden. Nach dem Einbringen der Sonden werden die Bohrlöcher mit einer speziellen Masse (Zement, Gips, Kies) ausgefüllt, damit ein guter Wärmeübergang gewährleistet ist. In der Erdsonde zirkuliert eine sogenannte Sole (Wasser mit Frostschutzmittel), welche dem Erdreich Wärme entzieht. In der Wärmepumpe gibt die Sole Wärme an den Wärmepumpenkreislauf ab.

Erdregister

Die Erdregister (Horizontalregister) entziehen der Erdoberfläche Wärme, welche einerseits aus dem Erdreich nachströmt und andererseits wie ein Sonnenkollektor wirkt. Die Kollektorleitungen werden zwischen 1 - 1.5 m tief verlegt und zwar in Abständen von ca. 50 cm. Die Bodenfeuchtigkeit dient als Latentwärmeträger und muss guten Kontakt mit dem Register haben. Gut ausgelegte Anlagen erlauben einen monovalenten Betrieb. Im Frühling kann eine kleine Verspätung der Vegetation möglich sein.