Die Wärmepumpe – Ein Buch mit sieben Siegeln?

Nein, es ist kein Buch mit sieben Siegeln. Für Kältefachbetriebe nicht! Es macht sich nur niemand die Mühe, vielleicht auch durch mangelndes Wissen anderer Branchen, dieses System in einfachen und verständlichen Worten dem Laien zu erklären.

Das beste Beispiel hierfür ist der Kühlschrank, der in jedem Haushalt zu finden ist. Nur, das bei der Wärmepumpe nicht der kalte Teil wie beim Haushaltskühlschrank, sondern der warme Teil (die Rückseite des Kühlschranks) genutzt wird.

Stellen wir uns vor, wir würden den Kühlschrank zerteilen. Der kalte Teil kommt vor das Haus. Der warme Teil bleibt drinnen. Somit wird der Umgebung außen Wärme entzogen und dem Haus im Inneren in Form von Wärme zugeführt. Dies funktioniert natürlich nur bei geöffneter Kühlschranktüre.

Doch Scherz beiseite. So kann die Funktionsweise einer Wärmepumpe tatsächlich in groben Zügen erklärt werden. Es handelt sich somit um eine Kälteanlage, bei der nicht die Kälte, sondern die Wärme genutzt wird.

Eine kleine Einführung in die Technik

Die Grundlage für dieses Prinzip – der Carnot-Kreisprozess – ist jener Teil der Physik, der bei uns in der Kältetechnik vom ersten Lehrjahr an bis zum Exzess durchgenommen wird. Es ist sozusagen die Bibel des Kälteanlagenbauers.

Hierbei wird in einem geschlossenen System durch einen Kompressor das Medium, in unserem Fall Kältemittel (ein nicht brennbares Gas) komprimiert. Der Wärmeinhalt des Kältemittels bleibt gleich. Durch das Komprimieren wird der Wärmeinhalt in weniger Raum zusammengepresst. Da Energie nicht verloren geht, erhöht sich zwangsläufig das Temperaturniveau. Dies kann Temperaturen bis zu 80°C betragen.

Jetzt wird bei konstantem Druck das komprimierte Gas enthitzt (Wärme entzogen). Im Falle der Wärmepumpe geschieht dies durch Abgabe in den Heizkreislauf. Hierbei kondensiert das Gas und wird in flüssiger Form zur Wärmequelle außen geleitet (dort wird Wärme entzogen).

Das flüssige Kältemittel wird jetzt durch ein Einspritzorgan in den Verdampfer geleitet, so zusagen durch brutale Druckänderung zum Verdampfen gezwungen. Um verdampfen zu können muss das Kältemittel Wärme aufnehmen (wir erinnern uns: Kühlschrank innen). Komplett verdampft, gesättigt mit Wärme aus der Umgebung, geht es jetzt erneut zum Kompressor und der Kreisprozess beginnt von vorne.

Man mag es kaum glauben – aber das ist schon alles!

Stellt man sich jetzt vor, wie lange ein Kühlschrank hält, kann man sich denken wie lange eine Wärmepumpe ihren Dienst versieht – und das alles völlig wartungsfrei. (Dies ist übrigens einer der Gründe, warum die ‘Wärmepumpe von vielen Handwerkern nicht befürwortet bzw. nicht empfohlen wird – es gibt keine Folgeaufträge mehr!)

Festzuhalten ist: Sollte einmal ein Defekt an der Wärmepumpe (Kälteanlage) auftreten, ist jeder Kältefachbetrieb in der Lage, diese Instand zu setzen. In den Kältekreislauf kann und darf nur der Kältefachmann eingreifen. Die Ausnahme sind die so genannten ‘Kältetechnisch befähigten Personen’. Das sind andere Gewerke, die einen 3tägigen Lehrgang gemacht haben (wofür der Kälteanlagenbauer 3 ½ Jahre Ausbildung absolvieren und dann evtl. noch einmal 3 ¾ Jahre Meisterschule besuchen muss). Von der Beurteilung der Qualität dieser Arbeiten möchte ich verständlicher Weise Abstand nehmen.

Die Wärmepumpe im Betrieb bzw. die verschiedenen Wärmequellen

1. Erdkollektoren

Hierbei werden, wie bei der Fußbodenheizung, unterhalb des Gartens PVC-Rohre in das Erdreich verlegt, die die Wärme aufnehmen und an die Wärmepumpe abgeben.

Nachteil dieser Gewinnungsart: es wird ein großes Grundstück benötigt auf dem große Erdbewegungen durchgeführt werden müssen. Bei lang anhaltend kalten Tagen sinkt die Leistung, da der Boden auskühlt.

2. Erdsonden

Hierbei werden Tiefenbohrungen von evtl. mehreren hundert Metern in die Erde getrieben, in denen die Wärme aufgenommen wird.

Nachteil dieser Gewinnungsart: die sehr hohen Kosten der Bohrungen.

Vorteil der Erdsonden: es besteht eine konstante Leistung, auch bei lang anhaltenden Kälteperioden.

3. Grundwasser

Hierbei werden ein Saug- und ein Schluckbrunnen gebohrt. Das Grundwasser wird hoch gepumpt, in einem Wärmetauscher gekühlt und dem Erdreich durch den Schluckbrunnen wieder zugeführt.

Nachteil: das Grundstück muss für Bohrfahrzeuge zugänglich sein. Zudem muss die Qualität des Wassers stimmen: es darf einen gewissen Wert an Eisen und Mangan nicht übersteigen.

Vorteil: es ist die Effizienteste aller Wärmequellen.

4. Luft

Hierbei wird, wie bereits bei dem Kühlschrankbeispiel erklärt, die Energie aus der Luft gewonnen. Jetzt kann man sich natürlich berechtigter Weise fragen, wie das denn bei -5°C oder noch niedrigeren Temperaturen funktionieren kann. Denken Sie nun einmal an Ihren Tiefkühlschrank. Dieser hat innen -20°C und außen +50°C.

Hierbei hat die Technik in den letzten Jahren einen Quantensprung vollzogen. Je nach System sind monovalente Systeme (ganzjähriger Wärmepumpenbetrieb) bis -20°C möglich. Die Wärmeleistung bleibt bis -15°C konstant, ohne elektrisch nach zu heizen. Dies gilt ebenso zur Erhitzung des Brauchwassers (Dusche, Badewanne).

Der Leistungsfaktor (Effizienz) geht natürlich, das steht außer Frage, nach unten. Jedoch leben wir hier nicht am Polarkreis, sondern am Niederrhein. Somit macht der prozentuale Anteil dieser Tiefsttemperaturen einen verschwindend geringen Anteil aus. Bis +10°C arbeitet die Luftwärmepumpe effizienter als alle anderen vorgenannten Arten der Energiegewinnung. Ab +7°C beginnt die Effizienz weiter zu sinken. Die Heizleistung bleibt indes konstant bis, wie bereits erwähnt, -15°C.

Im Jahresschnitt ist diese Art der Energiegewinnung immer noch schlechter, als die Gewinnung mittels Erdsonde oder Grundwasser. Der C.O.P. (Leistungsfaktor) liegt bei 3,3, wobei dagegen der C.O.P. bei Wasser oder Erdsonde bei 5 liegt.

Das heißt, pro kW eingesetzter Energie elektrischer Leistung erhalte ich im Jahresschnitt 3,3 kW (resp. 5 kW) Heizleistung. Die Differenz der Leistungsfaktoren von 1,7 (5 – 3,3) steht jedoch in keinem Verhältnis zum Preis der teueren Erdbohrungen (ca. 9.000,00 – 12.000,00 €)

Somit ist der Einbau einer Luftwärmepumpe vom Arbeitsauwand wie der Tausch eines Heizkessels anzusehen.

Ebenso entfallen, egal bei welchen Wärmepumpenvarianten, nicht nur die erwähnten Wartungskosten, sondern auch die Kosten für den Schornsteinfeger. Die Minderkosten des Gaszählers heben sich in etwa gegen die Mehrkosten eines Wärmepumpen-Strom-Zählers auf, da ein vergünstigter Wärmepumpenstrom separat gezählt wird. Ebenso ist die Förderung dieser Energieart zu erwähnen.

Fazit:

Eine schlechte Wärmepumpe (so etwas sollte allerdings gar nicht auf dem Markt sein) ist immer noch günstiger als eine Brennwerttherme.

Unsere Erfahrungen auf diesem Sektor belaufen sich nun auf annähernd 35 Jahre, denn auch schon früher gab es (vor allem Firmen, die ihre Hallen damit beheizten) Wärmepumpen. So haben wir zum Beispiel Wärmepumpen mit 500 – 1000 kW Leistung bei unseren Kunden verbaut.

Ich hoffe, mit dieser Ausführung ein wenig zur Klärung beigetragen zu haben und ein wenig Licht in das Dunkle (des Kühlschranks) gebracht zu haben.

Für die fehlenden Grafiken möchte ich mich entschuldigen, da sich unser Internetauftritt nach unserer Umfirmierung noch im Aufbau befindet. Denn auch wir stecken lieber jeden Euro in die Qualität anstatt in Quantität.

Bernd Rehrmann
Geschäftsführer Feger-Kühlung GmbH