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Die unterschiedlichen Arten von Wärmepumpen
15. August 2022
Wärmepumpen werden in unterschiedliche Typen unterteilt. Welche das sind und wie genau sich diese unterscheiden erfahren Sie genau hier.
Im Grunde unterscheiden wir bei Wärmepumpen zwischen drei verschiedenen Arten:
- Sole/Wasser-Wärmepumpen
- Wasser/Wasser-Wärmepumpen
- Luft/Wasser-Wärmepumpen
- Brauchwarmwasser Wärmepumpen (WP-Boiler)
Jede der einzelnen Arten hat seine Vor und Nachteile. Im Folgenden gehen wir näher auf diese ein.
Sole/Wasser-Wärmepumpen
Seit Millionen von Jahren scheint die Sonne auf unseren Planeten und liefert saubere, nahezu unerschöpfliche Energie. Ein Teil dieser Energie wird in Form von Wärme in der Erdkruste gespeichert. Doch das ist nicht die einzige Wärmequelle im Boden. Im Innersten unseres Planeten befindet sich der Erdkern. Dieser ist beinahe 6000°C heiss. Der Kern enthält enorm viel Energie. So viel, dass sie sogar bis in die Erdkruste, über 6000 km entfernt, messbar ist.
Aufgrund dieser gigantischen Energielieferanten ist die Temperatur im Erdreich ab einer Tiefe von ca. 25 m das ganze Jahr über konstant bei rund 8°C. Sogar dann, wenn die Temperaturen draussen frostige -20°C erreichen.
Sole/Wasser-Wärmepumpen machen sich diese Wärme im Erdinnern zu Nutze. Damit die Energie jedoch bis zum Verdampfer der Wärmepumpe gelangen kann, muss zuerst eine Erdwärmebohrung durchgeführt werden. Hierbei bohrt man bis zu 300 m tief in die Erde. Danach verlegt man Erdsonden und hinterfüllt diese mit wärmeleitenden Betonit.
Die Erdsonden enthalten eine Wärmeträgerflüssigkeit (meist Ethylenglykol oder Propylenglykol). Das Betonit sorgt dafür, dass die Energie aus dem Erdreich direkt auf die Wärmeträgerflüssigkeit übergeht. Die Wärmeträgerflüssigkeit befördert die Energie zum Verdampfer der Wärmepumpe. Dieser kühlt die Wärmeträgerflüssigkeit ab und schickt sie zurück ins Erdreich.
Sole/Wasser-Wärmepumpen gehören zu den zuverlässigsten ihrer Art, weil die Erdsonden das ganze Jahr über konstante Wärme liefern. Eine Sole/Wasser-Wärmepumpe läuft über ihre gesamte Lebensdauer zu den genau gleichen Betriebsbedingungen. Eine Luft/Wasser-Wärmepumpe hingegen ist Wind und Wetter ausgesetzt und muss sowohl bei -20°C wie auch bei +30°C laufen.
Wasser/Wasser Wärmepumpe
Genau wie die Erdoberfläche ist auch der Untergrund unseres Planeten mit Gewässern übersäht. Gigantische Seen und kilometerlange Flüsse transportieren Grundwasser über den ganzen Planeten und versorgen Milliarden von Menschen mit kostbarem Wasser.
Auf seinem Weg durch das Erdreich durchströmt das Grundwasser zahlreiche von der Sonne und dem Erdkern erwärmte Gesteinsschichten. Es nimmt die darin enthaltene Wärme auf und transportiert sie weiter.
Wasser/Wasser-Wärmepumpen zapfen diese Energieflüsse mittels Grundwasserbohrungen an. Im Vergleich zu Sole/Wasser-Wärmepumpen sind die Bohrungen aber viel weniger tief (ca. 10 – 25 m). In den Bohrungen werden dann sogenannte Zapf- und Schluckbrunnen installiert. Die in den Zapfbrunnen installierten Pumpen transportieren das Grundwasser zum Verdampfer der Wärmepumpe. Dort wird es abgekühlt und über den Schluckbrunnen zurück ins Erdreich geführt.
Da Grundwasser bis zu 15°C warm ist, gilt die Wasser/Wasser-Wärmepumpe als die effizienteste Wärmepumpenart. Auch die Kosten für eine Grundwasserbohrung sind deutlich geringer als für eine Erdwärmebohrung. Bei der Planung sind die Verfügbarkeit von Grundwasser und Gewässerschutzvorschriften oder andere kantonale Richtlinien zu berücksichtigen.
Luft/Wasser Wärmepumpe
Die Sonne ist der grösste Wärmelieferant unseres Planeten. Sie liefert derart viel Energie, dass nicht alles davon direkt in der Erdkruste gespeichert, sondern gleich wieder Richtung Weltraum reflektiert wird. Das dort in der Atmosphäre gespeicherte CO2 strahlt die Wärme zurück zur Erde. Dieses Phänomen ist auch als Treibhauseffekt bekannt. Der Treibhauseffekt sorgt für das milde Klima in unseren Breitengraden. Je mehr CO2 sich in der Atmosphäre befindet, desto stärker ist der Treibhauseffekt und desto milder sind die Temperaturen.
Paradoxerweise führt genau der durch fossile Brennstoffe (Öl, Erdgas) verstärkte Treibhauseffekt dazu, dass Luft/Wasser-Wärmepumpen noch effizienter arbeiten. Luft/Wasser-Wärmepumpen machen sich die milde Umgebungsluft zu Nutze. Der Verdampfer kühlt die Umgebungsluft ab und entzieht dieser die gespeicherte Wärmeenergie. Bereits ab einer Umgebungstemperatur von 12°C kann man eine Luft/Wasser-Wärmepumpe als effizient bezeichnen, d.h. sie erwärmt die Innenräume des Hauses in möglichst kurzer Zeit und mit möglichst wenig Ressourcen. Das funktioniert sogar bis zu einer Aussentemperatur von -20°C!
Bei Luft/Wasser-Wärmepumpen unterscheiden wir weiter zwischen innen- und aussen aufgestellten Modellen. Aussenaufgestellte Wärmepumpen sind direkt der Umgebungstemperatur ausgesetzt. Man sieht sie oft in Gärten oder auf Flachdächern von Mehrfamilienhäusern. Innenaufgestellte Wärmepumpen hingegen befinden sich im Gebäude und sind über Luftkanäle mit der Aussenluft verbunden.
Die Anschaffungskosten für eine Luft/Wasser-Wärmepumpe sind deutlich geringer als z.B. für eine Sole/Wasser-Wärmepumpe. Die Aufstellung einer Luft/Wasser-Wärmepumpe ist an strenge kantonale Lärmschutzvorschriften gebunden.