Die Luft-Wasser-Wärmepumpe ist hierzulande die meistverkaufte Wärmepumpe
Wärmepumpe - Luft/Wasser Wärmepumpe
Kurz erklärt: Entzieht der Luft die Wärme und gibt diese an das Heizungssystem ab. Hierbei wird ein Ventilator und Verdampfer außen am Haus angebracht.
Ökologisch heizen mit einer Luft-Wasser Wärmepumpe. Um eine Luft-Wasser Wärmepumpe zu betreiben, werden die in der Umwelt auf natürliche Art und Weise vorkommenden Medien Wasser und Luft genutzt. Genauer gesagt, geht es in diesem Zusammenhang um eine Verbindung zwischen Umgebungsluft und Wasser innerhalb eines geschlossenen Arbeitssystems.
Neben Solar- und Windenergie sowie der bekannten Erdwärme werden die Luft-Wasser-Wärmepumpen sowohl im privaten als auch im kommerziellen Bereich eingesetzt. Die Luft-Wasser Wärmepumpen eignen sich dazu, die Umweltwärme zu absorbieren, die Temperaturen durch Druck hochzupumpen und diese höhere Wärmemenge an Heiz- oder Brauchwasser abzugeben.
Allgemeines zur Wärmepumpenheizung
Mittlerweile wurden die Luft-Wasser Wärmepumpen so weit entwickelt und stetig perfektioniert, dass sich verschiedene Funktionssysteme ergeben. Handelsüblich für diese Rubrik sind Wärmepumpen, die sowohl die Außenluft als auch die "verbrauchte" Abluft verarbeiten. Im Fachjargon werden diese Vorrichtungen daher als ...
- außenluftbasierende
- abluftbasierende
... Wärmepumpen bezeichnet. Wichtig ist zudem, dass Luft-Wasser-Wärmepumpen im Rahmen der Umkehrung des Wirkungsprinzips auch als Kühlaggregate einsatzbereit sind. Ein typischer Vertreter dieser Kategorie ist beispielsweise der Kühlschrank.
Das Funktionsprinzip
Wärmepumpen mit Luft und Wasser sind durch einen recht einfachen Aufbau charakterisiert und gelten als flexible Innovationen. Durch das im gesamten System eingebundene Kältemittel kommt es zu einer Aufnahme und späteren Abgabe der aus der Luft entnommenen Wärmemenge an das Heizungs- oder Brauchwasser.
Das Kältemittel wird sogar so warm, dass es bis zu seinem Siedepunkt erhitzt werden kann. Infolgedessen kommt es zu einem Verdampfungseffekt. Durch die Kompression des gasförmigen Kältemittels steigt die Temperatur aufgrund der physikalischen Gesetzmäßigkeiten noch weiter an.
Im Wärmetauscher findet der eigentliche Energieaustausch zwischen erhitztem Kältemittel und Heizungs- oder Brauchwasser statt. Danach liegt das abgekühlte Kältemittel wieder in flüssiger Form vor. Dieser gesamte Prozess vollzieht sich innerhalb eines in sich geschlossenen Kreislaufs.
Aufbau von Luft-Wasser Wärmepumpen
Zu den grundlegenden Bau- und Funktionsteilen einer Luft-Wasser Wärmepumpe gehört neben dem Ventilator auch der sogenannte Verdampfer. Durch den Ventilator kommt es zum Ansaugen der Umgebungsluft von draußen oder aus einem Innenraum. Der Verdampfer basiert auf einer Ausstattung mit einem zirkulierenden Kältemittel.
Diese speziell zusammengesetzte Flüssigkeit kann aufgrund ihrer Beschaffenheit die in der Luft enthaltene Wärmemenge aufnehmen. Diese Energie wird an das Wasser im System abgegeben und gelangt so direkt in die Heizelemente.
Zuvor wird die Luft in einem Verdichter komprimiert und auf eine Vorlauftemperatur erwärmt. Um die Abkühlung des Kältemittels zu forcieren und den in der Anlage entstehenden Druck zu reduzieren, wird außerdem ein Entspannungsventil benötigt.
Umweltbezogene Vorteile der Luft-Wasser Wärmepumpe
Diese ausgeklügelten Systeme, die nur eine Variante der Wärmeerzeugung mit der Wärmepumpe darstellen, erweisen sich durch ...
- eine garantierte Nachhaltigkeit
- einen geringen Bedarf an elektrischem Strom
- ein kohlenstoffneutrales und emissionsarmes Betreiben
... als besonders umweltverträglich. Diese Anlagen gelten daher als zukunftsträchtige Einbauten.
Außenluftbasierende Luft-Wasser Wärmepumpen
Bei den auf Außenluft beruhenden Wärmepumpen, die hauptsächlich in Altbauten ihre Verwendung finden, kann auf ausladende bauliche Veränderungen verzichtet werden. Um diese Wärmepumpen betreiben zu können, wird lediglich die stets in der Umgebung vorhandene Luft benötigt.
Erstaunlicherweise können Luft-Wasser-Wärmepumpen, die für diese Arbeitsweise konzipiert wurden, sogar bei Außentemperaturen unter null Grad Celsius Wärmeenergie gewinnen. Allerdings wird hierfür zusätzlich mit elektrischer Energie eine Restwärme erzeugt, die den Wünschen der Betreiber entspricht. Je kälter die Umgebungsluft ist, desto höher ist der Verbrauch an elektrischem Storm.
Auf Abluft basierende Luft-Wasser Wärmepumpen
Alternativ zur außenluftbasierenden Luft-Wasser Wärmepumpe muss wesentlich seltener eine elektrische Restwärmeerzeugung stattfinden, weil die Abluft in der Regel schon ein gewisses Temperaturlimit aufweist. Ein weiterer Vorteil der auf Abluft beruhenden Luft-Wasser Wärmepumpen ergibt sich dadurch, dass auch wesentlich mehr Wärmeenergie entzogen werden kann.
Die abluftbasierenden Luft-Wasser Wärmepumpen erfordern allerdings einen umfangreichen baulichen Aufwand, denn es muss ein System geschaffen werden, in dem die Abluft aufgenommen wird. Deshalb werden entsprechende Anlagen meist in Passiv- oder Niedrigenergiehäusern integriert.
Sonstige Aspekte bei einer Luft-Wasser Wärmepumpe
Die Wärmepumpen mit Luft und Wasser zeichnen sich durch beeindruckende Merkmale aus. Diese sind:
- Die Investitionskosten sind gering, der Platzbedarf ist minimal.
- Amtliche Zulassungen oder Baugenehmigung müssen nicht eingeholt werden.
- Der Aufwand von Bohrungen ins Erdreich oder Rohrverlegungen entfällt.
Die ganz aktuellen Fabrikate an Luft-Wasser Wärmpumpen erreichen Vorlauftemperaturen von bis zu 75 Grad Celsius. Richtig wirtschaftlich werden diese Systeme aber meist im Niedrigtemperaturbereich, der 55 Grad Celsius nicht übersteigt.
Diese Faktoren, die sowohl bei den im Innenraum als auch im Freien aufstellbaren Vorrichtungen gelten, sind nicht nur in puncto Nutzungseffekt, sondern auch in Hinsicht auf die staatlichen Förderungen relevant. Weitere Kriterien, die bei der Luft-Wasser Wärmepumpe eine Rolle spielen, sind:
- Mindest-Jahresarbeitszahl (Verhältnis aus benötigter Menge an elektrischem Strom und erzeugter Wärmemenge)
- Betriebskosten
Bei der Mindest-Jahresarbeitszahl geht es darum, die Wärmepumpe mit Luft und Wasser so zu installieren, dass nur die Menge an Brauch- und Heizungswasser aufbereitet wird, die tatsächlich dem praktischen Bedarf entspricht.
Ansonsten wird das System uneffektiv. Ermittelt wird die Mindest-Jahresarbeitszahl anhand eines Wärmemengenzählers, der ein Teil des Funktionssystems ist. Ideal ist ein Wert um die 3,3 (3,3 kWh Nutzwärme aus 1 kWh elektrischer Energie).
