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"Luft/Wasser"-Wärmepumpe
Luft/Wasser"-Wärmepumpe (WP)
Da sie die Wärme direkt der Umgebungsluft entzieht, ist die Installation einer "Luft/Wasser"-Wärmepumpe (WP) viel weniger kostspielig als diejenige einer "Sole/Wasser"-WP oder einer "Wasser/Wasser"-WP. Im Gegensatz zu diesen zwei WP-Arten ist ihre Energiequelle – die Luft – jedoch das ganze Jahr über grossen Temperaturschwankungen unterworfen. So kann der Wirkungsgrad oder anders gesagt die Leistungszahl einer "Luft/Wasser"-Wärmepumpe in der Zwischensaison ausgezeichnet sein, im Hochwinter jedoch sehr schlecht ausfallen, denn die Temperatur der Aussenluft ist ausgerechnet dann, wenn das Gebäude am meisten Heizwärme benötigt, am tiefsten. Folglich eignet sich eine "Luft/Wasser"-WP gut für ein neues oder ein renoviertes Haus, welches das ganze Jahr über mit einer tiefen Temperatur geheizt werden kann (mit einer Vorlauftemperatur des Heizungswassers von 35°C).
Es ist auch möglich, eine "Luft/Wasser"-Wärmepumpe in einem mit Heizkörpern ausgestatteten Gebäude zu installieren, sofern diese eine genügend grosse Oberfläche besitzen, damit die Vorlauftemperatur des Heizungswassers unter 55°C (im Idealfall 50°C oder tiefer) gehalten werden kann.
In Gebäude in Höhenlagen oder in sehr kalten Regionen (wie zum Beispiel in einigen Jura-Tälern) wird eine "Luft-Wasser"-WP oft zusammen mit einer anderen Wärmequelle eingesetzt (Holzofen oder Brennstoffkessel), welche entweder nur zusätzlich oder in den kältesten Monaten sogar ganz alleine heizt. Möchte man hingegen im Mittelland eine "Luft/Wasser"-WP in einem teilweise renovierten Gebäude einbauen, das nicht das ganze Jahr über mit einer Niedertemperaturheizung geheizt werden kann, fährt man besser, wenn man die alte Heizung behält.
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Die "Luft-Wasser"-Wärmepumpe (WP) saugt Aussenluft als Wärmequelle an und bläst kühlere Luft wieder nach draussen.
Bei grosser Kälte schlechte Leistungszahl
"Luft/Wasser"-Wärmepumpen wurden stark verbessert und funktionieren in einem Bereich der Umgebungstemperatur zwischen -20°C und +35°C. Die besten Wärmepumpen sind sogenannte "leistungsgeregelte" oder "modulierende" Wärmepumpen, die nicht einfach ein- oder ausgeschaltet sind, sondern ihren Betriebsrhythmus dem Wärmebedarf des Gebäudes und der Aussentemperatur anpassen. So vermeiden sie zu häufiges Anlaufen bzw. Abstellen und müssen weit seltener auf die Enteisungsfunktion zurückgreifen.
Da nämlich eine Luft/Wasser-WP der Luft, die sie ansaugt, Energie entzieht, entlässt sie Abluft, die weit kälter ist als die Umgebungsluft. Sobald die Temperatur der Aussenluft um etwa 7°C zu liegen kommt, hat die WP mit Frost zu kämpfen, ein Problem, das sich mit zunehmender Feuchtigkeit verstärkt. Sie muss ihr Enteisungssystem einschalten, was nicht nur viel Elektrizität verbraucht, sondern auch die Leistungszahl stark verschlechtert. Und da die WP Mühe hat, genügend Wärme aus der kalten Luft zu ziehen, muss sie ein Heizelement zuschalten, um warmes Brauchwasser zu produzieren. So kann an frostigen Tagen der Stromverbrauch sehr hoch ausfallen, auch bei einem gut wärmegedämmten Gebäude.
Es gibt drei verschiedene Arten von "Luft/Wasser"-Wärmepumpen:
- A. "Luft/Wasser"-WP für die Innenaufstellung, d.h. zur Installation im Innern des Gebäudes (es werden je eine Eintritts- und eine Austrittsöffnung mit grossem Durchmesser für die Zu- und Abluft sowie eine Ableitung für das Kondenswasser benötigt). Die Installation in einer Raumecke ist ideal, da auf diese Weise die Luft aus einer anderen Richtung angesaugt wird als sie abgleitet wird (so vermeidet man das Ansaugen abgekühlter Abluft).
- B. Split-"Luft/Wasser"-WP besteht aus zwei Teilen: der Kompressor wird im Gebäudeinnern installiert, der Verdampfer hingegen aussen angebracht.
- C. "Luft/Wasser"-WP für die Aussenaufstellung, d.h. die komplette Installation befindet sich ausserhalb des Gebäudes.
Lärm und kalte Abluft nicht vergessen
Alle Wärmepumpen mit einem Kompressor verursachen Lärm und Vibrationen. Die "Luft/Wasser"-WP produziert aber noch ein zusätzliches Geräusch durch den bzw. die Ventilatoren und den starken Luftstrom, der diese durchläuft. Auch hier haben die Hersteller grosse Fortschritte gemacht, um die Geräte leiser zu machen, und gute Installateure haben gelernt, wie man es vermeidet, dass sich Vibrationen über die Rohrleitungen und die Mauern verbreiten. Bevor man jedoch eine "Luft/Wasser"-WP installiert – vor allem wenn sie ausserhalb des Gebäudes aufgestellt werden soll – muss man sich immer versichern, dass sie weder die Nachbarn noch die Bewohner des eigenen Gebäudes stört. Die WP muss die Lärmschutzverordnung (LSV) und oft auch ein Gemeindereglement einhalten. Der Installateur muss in jedem Fall einen "Schallnachweis" erstellen.
Neben dem Lärm ist es auch wichtig, die kalte Abluft nicht zu vergessen: In erster Linie, damit sie sich nicht mit der Luft, die von der Wärmepumpe angesaugt wird, vermischt und zweitens, um Probleme mit Durchzug und Gebäudeauskühlung zu vermeiden – im eigenen Haus wie bei den Nachbarn.
"Sperrzeiten", Pufferspeicher und Solarstrom
Eine "Luft/Wasser"-WP wird in der Regel mit Dreiphasenwechselstrom (kurz: Drehstrom) betrieben (400V). Da es sich bei Wärmepumpen um Geräte handelt, die sehr viel Elektrizität verbrauchen können, bestimmen die meisten Stromlieferanten sogenannte "Sperrzeiten": so können Wärmepumpen während der Spitzenlast (Verbrauchsspitze zur Mittags- und Abendzeit gegen 12 bzw. 19 Uhr) keinen Strom verbrauchen. Der Stromlieferant kann auch während der Stunden, in denen das Stromnetz wenig ausgelastet ist, einen Vorzugstarif gewähren – also nachts. Dies sind dann aber ausgerechnet die Stunden, in denen die Aussentemperatur am tiefsten und die Leistungszahl der WP am schlechtesten ist!
Deshalb: besteht eine Zeitverzögerung zwischen der Einschaltzeit der WP und dem Wärmebedarf des Gebäudes, ist es sinnvoll (und oft sogar unumgänglich) einen grossen Warmwasser-Pufferspeicher zu installieren, der als Wärmespeicher dient. Dieser Warmwasserspeicher ist insbesondere nützlich, wenn die WP bei kaltem Wetter den Verdampfer mittels Kältemittelumkehrung enteisen muss.
Da die Kosten für Photovoltaik-Anlagen mittlerweile stark gesunken sind, lassen sich diese hervorragend mit einer "Luft/Wasser"-WP kombinieren, vor allem, wenn man die eigene Stromproduktion zu den Sperrzeiten über Mittag selber verbrauchen kann. Es ist auch möglich, an die installierte WP einen grossen Lithium-Batteriespeicher anzuschliessen (etwa so gross wie ein Geschirrspüler), um die nicht konsumierte Sonnenenergie zu speichern, was es ermöglicht, den Anteil des Selbstverbrauchs des Gebäudes noch einmal zu erhöhen.
Abwärme nutzen
Eine "Luft/Wasser"-WP kann auch Abwärme nutzen, indem sie zum Beispiel die leicht angewärmte Abluft aus einer Gebäude-, Tunnel- oder Tiefgaragenlüftung oder aus einem Industrieprozess ansaugt. Falls die WP keine grosse Luftmenge benötigt, kann ihre Leistungszahl erhöht werden, indem die Zuluft zuerst durch ein Erdregister geleitet wird (das sind sehr lange, zwischen 1,5 und 2 m tief im Erdreich verlegte Luftrohre).
Eine "Luft/Wasser"-Wärmepumpe ist am geeigneten Ort installiert:
- Wenn diese Heizung mit der Energieplanung des Gebiets in Einklang steht.
- Wenn das Gebäude nicht in einer zu kühlen Klimaregion steht.
- Wenn das Gebäude genügend gut isoliert ist, um mit Niedertemperaturen geheizt zu werden.
- Wenn das Gebäude eine Fussbodenheizung (Idealfall) oder moderne, sehr grossflächige Radiatoren besitzt.
- Wenn das Gebäude über eine genügend grosse elektrische Leistung verfügt, um eine WP zu betreiben (in der Regel 3 x 400 V).
- Wenn die Leistung der WP dem Wärmebedarf des Gebäudes angepasst ist (Dimensionierung).
- Wenn die WP mit einem Gütesiegel versehen ist (EHPA), und wenn die gesamte Installation unter die Leistungsgarantie des "WP-Systemmodul" fällt.
- Wenn der Lärm und die kühle Abluft der WP keine Nachbarn (im gleichen Haus oder auch in Nebengebäuden) stören.
- Wenn auch thermische und/oder photovoltaische Sonnenkollektoren installiert werden.
- Wenn die Installation regelmässig gewartet sowie der Boiler entkalkt wird und wenn weder Laub noch Schnee die Luftströme behindern.
www.fws.ch, Fachvereinigung Wärmepumpen Schweiz (FWS)
WP-Systemmodul, Leistungsgarantie, damit die Heizungsinstallation wie vorgesehen funktioniert