46 III. Haustechnik pumpenleistung nicht ausreicht, wird oft ein elektrischer Heizstab zugeschaltet, welcher ebenfalls Strom benötigt. Weil Strom in Deutschland die teuerste Energieform ist, muss bei Wärmepumpen ganz besonders auf Effizienz geachtet werden. Neben den im Folgenden beschriebenen elektrischen Wärmepumpen sind auch Gas-Wärmepumpen und Absorptionswärmepumpen auf dem Markt, deren Einsatzbereiche üblicherweise in größeren Wohngebäuden oder Gewerbegebäuden liegen. Auf diese wird hier nicht näher eingegangen. Komponenten einer Wärmepumpenanlage • • Erschließung der Wärmequelle: Bei Erd- und Grundwasserwärmepumpen sind Eingriffe ins Erdreich (Bohrungen bzw. Ausschachtung) erforderlich, bei denen Sonden bzw. Rohre verlegt werden. Bei Luft-Wasser-Wärmepumpen wird ein Ventilator zum Ansaugen der Luft benötigt, der imWärmepumpenag- gregat integriert ist. • • Wärmepumpenaggregat: Äußerlich unterscheidet es sich nur wenig von einem konventionellen Heizkessel. Es enthält u. a. Verdampfer, Kondensator, Kompressor (Verdichter) und Kältemittel. Das Kältemittel sollte klimafreundlich sein (geringer GWP-Wert (global warming potential), Treibhauspotential von Kältemitteln). • • Speicher/Verteilsystem: Ein Wasserspeicher bevorratet die erzeugte Wärme und übergibt sie über ein Rohrsystem an die Heizflächen des Gebäudes. Diese Komponenten beziehen sich auf einen sogenannten monovalenten Betrieb, das heißt die Wärmepumpenanlage versorgt das Gebäude allein und ihre Leistung ist entsprechend dimensioniert. Bei einem bivalenten Betrieb übernimmt ein zusätzlicher Wärmeerzeuger die Spitzenlast an kalten Tagen. Dies ist meist ein elektrischer Heizstab, es kann auch ein Heizkessel mit anderen Brennstoffen sein, z. B. ein Gas-Brennwertkessel (s.a. Kapitel III.1, Hybridsysteme). Die Leistung der Wärmepumpe fällt im bivalenten Betrieb geringer aus. Es muss genau geregelt sein, wann und wie lange der zusätzliche Wärmeerzeuger tatsächlich zum Einsatz kommt. Allgemeine Voraussetzungen für einen effizienten Betrieb Damit die Wärmepumpe nicht zum„Stromfresser“ wird, sollten diese Aspekte beachtet werden: • • Der Heizenergieverbrauch des Gebäudes sollte möglichst niedrig sein. Daher eignen sich Wärmepumpen nur für Neubauten und umfassend energetisch sanierte Bestandsbauten. • • Die Vorlauftemperatur – also die Temperatur des Wassers, das zu den Heizflächen geführt wird – sollte max. 30 bis 40 °C betragen. Dies ist in der Regel nur mit großen Heizflächen wie Fußboden- oder Wandflächenheizung oder speziellen Niedertemperatur-Heizkörpern möglich. • • Warmes Wasser in Bad und Küche wird manchmal wärmer als 40 °C benötigt oder muss – je nach Anlagengröße – aus hygienischen Gründen zumindest zeitweise auf 60 °C aufgeheizt werden. Das kann eineWärmepumpe nur mit erhöhtem Stromverbrauch leisten. Optimal wäre daher die Kombination mit einer thermischen Solaranlage. • • Planung, Auslegung und Installation sind sehr komplexe Auf- gaben, die von erfahrenen Fachleuten durchgeführt werden sollten. • • Wärmepumpen mit Invertertechnik bevorzugen: Diese können ihre Leistung besser an wechselnde Bedingungen anpassen. • • Im laufenden Betrieb sind die Verbrauchserfassung (Wärme- mengenzähler, eigener Stromzähler) sowie die gezielte Anpassung an die realen Bedingungen (Nachregulierung) wichtig. JAZ und COP: wichtige Kennzahlen für die Effizienz Die Jahresarbeitszahl (JAZ) gibt das Verhältnis von eingesetzter Hilfsenergie zu erzeugter Wärmeenergie der gesamten Anlage wieder. So bedeutet zum Beispiel JAZ = 3,8, dass mit 1 Kilowattstunde Strom 3,8 Kilowattstunden Wärmeenergie erzeugt werden. Die JAZ wird auf einem Prüfstand ermittelt, der reale Bedingungen simuliert. Dabei werden alle Stromverbraucher der Anlage erfasst, auch der elektrische Heizstab. Nach dem ersten Betriebsjahr sollte man die eigene JAZ ermitteln (erzeugte Wärmemenge geteilt durch den Stromverbrauch der Wärmepumpe) und mit der prognostizierten vergleichen. Der COP-Wert (Coefficient Of Performance) oder auch Leistungszahl bezeichnet ebenfalls das Verhältnis von eingesetzter zu erzeugter Energie, wird aber unter Laborbedingungen ermittelt. Dabei bezieht er sich allein auf die Wärmepumpe – ohne Berücksichtigung weiterer Anlagenkomponenten. COP-Werte machen die Effizienz von Wärmepumpen untereinander vergleichbar, unabhängig vom realen Einsatzbereich. Zahlreiche Studien über Wärmepumpen im realen Betrieb zeigen, dass die geplante Jahresarbeitszahl häufig nicht erreicht wird. Eine Wärmepumpenanlage kann nur effizient betrieben werden, wenn die grundsätzlichen Voraussetzungen erfüllt werden (siehe vorher) und alle Komponenten inklusive Regeltechnik optimal zusammenarbeiten. Da sich manche Rahmenbedingungen vorab nicht exakt abschätzen lassen, vor allem das tatsächliche Nutzerverhalten, sollte die Effizienz überprüft und nachreguliert werden. Die verschiedenen Wärmepumpenarten Funktionsweise Luft-Wasser-Wärmepumpe
RkJQdWJsaXNoZXIy NDIyMzg=