Effektives Heizen mithilfe einer Wärmepumpe
Die Funktionsweise einer Wärmepumpe ist eigentlich schon lange bekannt. Sie ist vergleichbar mit der Arbeitsweise eines Kühlschrankes. Der Kühlschrank entzieht seinem Innenraum Wärme, die er an die Umgebung abgibt. Die Wärmepumpe macht sich dieses Prinzip zunutze, indem sie dem Außenbereich Wärme entzieht und sie als Heizenergie an die Haustechnik übergibt. Vereinfacht ausgedrückt könnte man also sagen, dass eine Wärmepumpe nach dem umgekehrten Kühlschrank-Prinzip arbeitet.
Wirkungsweise und Wirtschaftlichkeit
Etwa 75 Prozent der Heizleistung, die eine Wärmepumpe erzeugen kann, besteht aus kostenloser Umweltwärme. Lediglich ein Viertel der erzeugten Wärme benötigt eine Antriebsenergie. Daraus ergibt sich, dass der Betrieb einer Wärmepumpe nicht nur sehr umweltfreundlich ist, sondern auch ein sehr gutes Mittel darstellt, um Energiekosten einzusparen. 
Die Umweltwärme kann die Wärmepumpe sowohl aus der Umgebungsluft als auch aus dem Erdreich beziehen. Dabei genügt eine Außentemperatur von 10 Grad Celsius, da sich das in der Wärmepumpe zirkulierende Kältemittel bereits bei sehr niedrigen Temperaturen verdampfen lässt. Während dieses Vorgangs wird dem Wärmequellenkreislauf die notwendige Wärme entzogen. Um das verdampfte Kältemittel in Heizenergie umwandeln zu können, wird es mithilfe eines Kompressors verdichtet. Durch den dadurch erzeugten Druck steigt die Temperatur. Wird das Kältemittel nun wieder verflüssigt, gibt es die gespeicherte Wärme an das Heizsystem ab. Verwendet man für die notwendige Antriebsenergie eine solarthermische Anlage, kann mithilfe der Wärmepumpe ein Heizsystem völlig ohne fossile Brennstoffe funktionieren.
Das Erdreich als Wärmequelle
Soll die Erde als Wärmequelle dienen, können sowohl eine Erdsonde als auch Erdkollektoren eingebaut werden. Die Temperatur der Erde liegt bei einer Tiefe von zehn Metern konstant bei etwa 10 Grad Celsius. Eine Erdsonde wird in der Regel bei kleinen Grundstücken oder in bereits fertig angelegten Gärten verwendet. Sie hat nur einen geringen Platzbedarf, da sie vertikal ins Erdreich eingeführt wird. Das Kältemittel ist in jedem Fall frostfrei und entzieht dem Erdboden die Wärme durch zwei Kunststoffrohre, die u-förmig in ein senkrechtes Bohrloch eingebracht werden. Eine Erdsonde arbeitet besonders im Winter bei niedrigen Temperaturen sehr effektiv. Wie tief die Sonde eingebracht wird, hängt zum einen vom Bedarf an Wärme, zum anderen von der Wärmeleitfähigkeit des Bodens ab. Sie kann bei neuen Einfamilienhäusern bis zu 100 Meter tief gesetzt werden. Erdkollektoren werden wesentlich weniger tief eingebracht (unterhalb der Forstgrenze bei etwa eineinhalb Metern), benötigen aber aufgrund des großflächigen Rohrsystems bedeutend mehr Platz. Um ein Haus mit der notwendigen Wärmeleistung zu versorgen, ist eine Fläche von etwa 200 bis 250 Quadratmetern notwendig. Dabei muss sichergestellt sein, dass diese Fläche weder überbaut noch versiegelt wird. Die Erdkollektoren müssen ungehindert auch die Sonnenwärme und die Wärme aus Regenwasser aufnehmen können.
Wärmequelle Grund- und Abwasser
Bei Grundstücken, bei denen der Grundwasserspiegel in einer geringen Tiefe vorhanden ist, kann auch eine Wasser-Wärmepumpe angebracht sein. Dabei geht man davon aus, dass das Grundwasser auch an sehr kalten Tagen eine konstante Temperatur von zehn Grad Celsius aufweist. Über einen Förderbrunnen wird das Wasser hochgepumpt, damit die Wärmepumpe ihm die Wärme entziehen kann. Anschließend wird das Grundwasser über einen sogenannten Schluckbrunnen wieder zurückgeleitet. Für Wasser-Wärmepumpen ist ein erhöhter Planungsbedarf gegeben. Außerdem ist die Zufuhr externer Energie deutlich höher, sodass sich Wasser-Wärmepumpen bei großen Objekten mit einem hohen Heizbedarf wirtschaftlich rechnen. Sehr interessant ist jedoch das Abwasser als Wärmequelle. Hier liegen die Temperaturen durchschnittlich immer deutlich über den Temperaturen anderer Wärmequellen. Besonders in Ballungsgebieten sind Abwasser-Wärmepumpen deshalb sehr sinnvoll.
Überall vorhanden: Wärmequelle Umgebungsluft
Eine Wärmequelle, die sich nahezu überall erschließen lässt, ist die Umgebungsluft. Hier sind keinerlei Erdbauarbeiten notwendig. Deshalb werden Luft-Wärmepumpen häufig bei der Sanierung von Altbauten verwendet. Allerdings sind Wärmepumpen, die die Umgebungsluft als Wärmequelle verwenden, besonders im Winter weniger effektiv als erdgekoppelte Systeme. Dadurch steigt in der heizintensiven Zeit der Bedarf an externer Energie.
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