Wärmepumpen

Wärmepumpen liefern Wärmeenergie zur Raumheizung und Brauchwassererwärmung nach einem thermodynamischen Prinzip – ohne Verbrennung. Als Energiequelle dient hierbei Umwelt- bzw. Umgebungswärme. Mit Hilfe von Wärmepumpen kann Niedertemperaturwärme auf ein höheres, nutzbares Temperaturniveau gebracht werden. Für diese "Wärmeverschiebung" muss Energie aufgewendet werden, eine Wärmepumpe ist daher kein Perpetuum Mobile. Wie hoch der Anteil der aufzuwendenden Energie ist, gibt die sogenannte Leistungszahl an. In der Praxis werden Leistungszahlen von 4 bis 4,5 erreicht, das heißt mit 1 kWh Energieeinsatz können der Umwelt 3 kWh Wärmeenergie entzogen werden, so dass 4 kWh Wärme für die Heizung zur Verfügung stehen.

Die physikalischen Zusammenhänge beschreibt der Carnot-Prozess:

e c = Leistungszahl nach Carnot
T = Temperatur der Wärmeabgabe in K ("warme Seite")
DT = Temperaturhub (Temperaturunterschied zwischen warmer u. kalter Seite)

Die Carnot’sche Leistungszahl ist die theoretisch erreichbare Obergrenze, in der Praxis belaufen sich die Leistungszahlen etwas auf 0,5 x e c. Entscheidend hierfür ist der Temperaturhub. Je höher die Temperatur der Wärmequelle ist, desto effektiver arbeitet das System. Nutzbare Wärmequellen sind vor allem:

  • Erdreich (Erdflächenkollektor, Grabenkollektor oder Erdsonden)
  • Grundwasser
  • Abwärme
  • Abwasser
  • Regenwasser
  • Massivabsorber
  • Absorberdach
  • Außenluft

Am besten eignen sich Erdreich und Grundwasser sowie – sofern vorhanden - Abwärme. Außenluft ist zur ganzjährigen Nutzung für die Raumheizung nur begrenzt geeignet. Wärmepumpen arbeiten nur in Verbindung mit einer optimal dimensionierten Niedertemperatur-Flächenheizung (Fußboden- bzw. Wandflächenheizung) effizient.

Folgende Wärmepumpen-Bauarten kommen zum Einsatz:

  • Kompressionswärmepumpen
  • Absorptionswärmepumpen
  • Stirlingwärmepumpen

Im kleineren Leistungsbereich (z.B. Einfamilienhäuser) haben sich elektromotorische Kompressionswärmepumpen mit Scrollverdichter durchgesetzt. Diese Geräte weisen von allen Systemen die längste Lebensdauer und die höchste Leistungszahl auf.

Darüber hinaus unterscheidet man Wärmepumpenanlagen nach den Wärmeträgermedien:

Funktionsweise


 

Die Arbeitsweise einer Kompressionswärmepumpe entspricht dem einer Kältemaschine (z.B. Kühlschrank): In einem geschlossenem Kreislauf zirkuliert ein leicht siedendes Kältemittel. Flüssiges Kältemittel verdampft bei niedrigem Druck im Verdampfer und nimmt dabei Wärmeenergie aus der Umgebung auf. Im Verdichter (Kompressor) wird der Kältemitteldampf komprimiert. Bei diesem Vorgang erhöht sich die Temperatur auf ein nutzbares Niveau. Im Kondensator (Verflüssiger) gibt das Arbeitsmedium Wärme ab. Das Kältemittel kühlt sich ab und geht in den flüssigen Aggregatszustand über. Dabei wird neben der fühlbaren Wärme auch latente Wärme (Verdampfungsenthalpie) frei. Diese Energie wird für Raumheizung, Warmwasserbereitung etc. genutzt. In einem Expansionsventil entspannt sich das Kältemittel, der Kreislauf beginnt von Neuem.

Die Verwendung von Kältemitteln auf FCKW-Basis ist seit vielen Jahren nicht mehr erlaubt. Die heute eingesetzten Kältemittel sind umweltverträglich.

TERRA-Wärmepumpen aus dem Hause IDM sind High-Tech-Aggregate mit hoher Zuverlässigkeit und Effizienz. Mit Geräten im Leistungsbereich von 3,5 bis 500 kW und über 150 Systemlösungen setzt IDM neue Maßstäbe.

Seit der Gründung 1977 gilt IDM als Pionier und Vorreiter in der Nutzung von Umweltwärme. Ein wichtiger Meilenstein war 1987 die Einführung der Frischwassertechnik für hygienische Warmwasserbereitung.

Eine Innovation von IDM ist die Heißgaslade-Technologie (HGL). Hierbei wird dem Kältemitteldampf unmittelbar nach dem Verdichter mit einem gesplittetem Wärmetauscher Energie auf zwei Niveaus entnommen. Mit dieser patentierten Technik ist es möglich, hygienische Brauchwassertemperaturen von über 60°C ohne jegliche Minderung der Leistungszahl bereitzustellen. Etwa 15% der Nennleistung stehen mit dem hohen Temperaturniveau zur Verfügung - dies entspricht bei den meisten Haushalten dem Anteil für die Brauchwassererwärmung – der restliche Leistungsanteil wird auf tieferem Temperaturniveau für die Raumheizung abgegeben.

IDM TERRA Sole-Erdreich- und Grundwasser-Wärmepumpen mit HGL-Technologie ergänzen daher unser Solar-Heizkonzept mit Solartank und Hochleistungsflächenkollektor in idealer Weise.

IDM Systemtechnik

TERRA SW Sole-Erdreich-Wasser bis 50 kW

TERRA MAX Sole-Erdreich-Wasser bis 500 kW

TERRA CL und ML Luft

TERRA SL Solar