Kollektor

Wärmekollektoren werden in der obersten Erdschicht bis zu einer Tiefe von ein bis zwei Metern verlegt. Wie groß der Kollektor sein muss, hängt vom Wärmebedarf des Gebäudes und den Speichereigenschaften des Erdreichs ab. In der Regel gilt, dass die Fläche der Kollektoren zwei bis drei Mal größer sein muss als die zu beheizende Fläche. Lehmig-feuchte Böden sind ideal für Wärmekollektoren, denn je höher der

Wassergehalt des Bodens ist, desto besser speichert er die Wärme von Sonnenschein und Niederschlägen. Es ist darauf zu achten, dass die Fläche oberhalb der Kollektoren nicht versiegelt sein darf, damit Wasser und Sonnenstrahlen in das Erdreich dringen können.

Warmwasserspeicher

Eine Wärmepumpe kann neben der Beheizung eines Gebäudes auch die zentrale  Warmwasserbereitung übernehmen. Dafür wird Sie mit einem Warmwasserspeicher gekoppelt. Ein Warmwasserspeicher ist ein gut isolierter Speicherbehälter, der heißes Wasser bis zur Nutzung speichert und so jederzeit zur Verwendung bereithält. Er vermeidet ein zu häufiges Einschalten der Wärmepumpe, da diese Wärme im Voraus produzieren und in den Warmwasserspeicher einspeisen kann.

Wärmepumpe

Die Wärmepumpe besteht aus einem Verdampfer, einem Verdichter, einem Verflüssiger und einem Drosselorgan. Die einzelnen Bauteile sind durch Rohrleitungen zu einem geschlossenen System miteinander verbunden.

Pufferspeicher

Der Pufferspeicher ist in den Heizkreislauf eingebaut und sichert eine gleich bleibende Wärme, auch bei abnehmenden Außentemperaturen. Gleichzeitig schließt er Betriebsstörungen der Heizung aus und ein häufiges Ein- und Ausschalten der Heizung wird vermieden.

Heizung

Wärmepumpen können mit jeder Art von Niedertemperaturheizung betrieben werden. Die maximale Vorlauftemperatur beträgt bei der Wärmepumpe bis zu 70 Grad Celsius. Sie arbeitet umso wirtschaftlicher, je niedriger die benötigte Vorlauftemperatur ist. Aus diesem Grund eignet sich besonders eine Fußbodenheizung, da sie mit 35 Grad Celsius eine besonders niedrige Vorlauftemperatur hat.

Fußbodenheizung

Wärmepumpen können mit jeder Art von Niedertemperaturheizung betrieben werden. Die maximale Vorlauftemperatur beträgt bei der Wärmepumpe bis zu 70 Grad Celsius. Sie arbeitet umso wirtschaftlicher, je niedriger die benötigte Vorlauftemperatur ist. Aus diesem Grund eignet sich besonders eine Fußbodenheizung, da sie mit 35 Grad Celsius eine besonders niedrige Vorlauftemperatur hat.

Wärmeaufnahme

In den im Erdreich verlegten Rohren zirkuliert Sole, ein Gemisch aus Wasser und Glykol. Die Rohre laufen in einem Schacht zusammen und sind über eine Sammelleitung mit der Wärmepumpe verbunden. Die Sole nimmt die Wärme aus dem Erdreich auf und leitet sie an den Verdampfer der Wärmepumpe weiter.

Wärmeabgabe

In der Wärmepumpe zirkuliert ein Gas, das Niedrigtemperaturwärme über einen Wärmetauscher aus der Erde aufnimmt. Dieses Gas steht bei der Aufnahme von Wärme auf der unteren Temperaturstufe. Es braucht also nur eine geringe Wärmezufuhr, um vom flüssigen in den gasförmigen Zustand zu gelangen. Im Wärmetauscher (Verdampfer) nimmt es Umgebungswärme auf und wird anschließend durch eine Pumpe (Kompressor) verdichtet. Druck und Temperatur erhöhen sich durch die Komprimierung. Dann gelangt das komprimierte Gas zum zweiten Wärmetauscher (Verflüssiger), wo es nun seine Wärme auf hohem Temperaturniveau über einen Heizstrang abgibt. Dann wird das Gas wieder entspannt und dem Kreislauf zugeführt.
Zur Aufrechterhaltung des Kreisprozesses verbraucht die Wärmepumpe elektrische Energie. Durch die Nutzung der Erdwärme übersteigt die abgegebene Wärmeenergie die verbrauchte elektrische Energie um etwa das 4-fache. Für Wärmepumpen ergeben sich somit Wirkungsgrade von typischerweise 400 % – bezogen auf die eingesetzte elektrische Energie.

Energieverteilung

Die Wärmepumpe gibt über einen Wärmetauscher die erzeugte Wärme an die Heizung des Hauses weiter. Dies kann eine normale Heizung mit Heizkörpern oder eine Fußbodenheizung sein.
Neben der Beheizung eines Gebäudes kann die Wärmepumpe auch die Warmwasserbereitung übernehmen.

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Unabhängig von der Tages- oder Jahreszeit kann eine Wärmepumpe ein Gebäude vollständig beheizen oder warmes Wasser erzeugen: Denn die Wärmepumpe nutzt das gewaltige Energiepotenzial der Erde. Es gibt verschiedene Arten von Wärmepumpen. Die Sole-Wasser-Wärmepumpe ist die am häufigsten eingesetzte. Wegen der ganzjährig ausreichend vorhandenen Erdwärme kann sie ohne einen weiteren Wärmeerzeuger betrieben werden. Die Wärmepumpe entzieht dem Erdreich in der Umgebung des Hauses Wärme und wandelt sie in Wärme mit höherer Temperatur um. Dies geschieht in einem geschlossenen Kreislauf.

Starten Sie jetzt die Animation und erfahren Sie im Detail, wie eine Sole-Wasser-Wärmepumpe funktioniert.