 Seit über 150 Jahren gibt es Wärmepumpen
Das Wärmepumpenprinzip ist allgemein bekannt als das umgekehrte Prinzip des Kühlschranks.
Mit Hilfe eines Kältemittelkreislaufs zwischen 2 Wärmeaustauschern und einem Kompressor wird dem Inneren des Kühlschranks Wärme entzogen und über den außerhalb angebrachten Wärmetauscher an die Raumluft abgegeben. Die Wärmepumpe macht das genau umgekehrt.
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Sie entzieht einer Wärmesenke, z.B. dem Erdreich, dem Grundwasser oder der Luft, Wärmeenergie, welche dann über einen Wärmeaustauscher an die Heizung oder das Brauchwasser abgegeben wird.
Bereits 1852 hat Lord Kelvin nachgewiesen, dass dies ein sehr effektives Verfahren ist. Er hat bewiesen, dass Kältemaschinen auch zum Heizen verwendet werden können. Außerdem konnte er zeigen, dass zum Heizen mittels Wärmepumpe weniger Primärenergie benötigt wird, als zum direkten Heizen. Dies deshalb, weil die von der Wärmepumpe aufgenommene Wärmeenergie aus der Umgebung (Luft, Wasser oder Erde) stammte und daher einen unverhofften Energiegewinn brachte.
Wärmeenergie aus Erdreich, Wasser oder Luft steht uns kostenlos, emissionsfrei und in nahezu unbegrenzter Menge zur Verfügung. Um sie zu nutzen, braucht man lediglich die Antriebsenergie für den Kompressor und einer Primärpumpe oder eines Ventilators, - meist ist dies heute elektrischer Strom. |
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Wärmepumpen haben die Eigenschaft, mit Hilfe der aus der Umwelt gewonnenen, kostenlosen Primärenergie, aus 1 Kilowattstunde zugeführter Energie im Idealfall 9,6 Kilowattstunden Wärmeenergie zu gewinnen. In der Praxis sind diese idealen physikalischen Voraussetzungen jedoch nicht erreichbar, da jede technische Maschine mit Verlusten arbeitet und ideale Wärmetauscher nicht praktikabel sind.
Die Leistungszahlen von Wärmepumpen liegen deshalb unterhalb des idealen Vergleichsprozesses, werden aber genauso durch die Temperaturdifferenz beeinflusst, die zur Energiegewinnung zu überwinden ist. Je größer diese Differenz ist, z.B. kalte Außenluft und hohe Heizungstemperaturen, desto geringer ist der Nutzen, den eine solche Maschine erbringt.
Die Leistungszahl einer Wärmepumpenanlage bestimmt also ihre Wirtschaftlichkeit.
Daher wird versucht, nicht nur durch technische Verbesserung die Leistungszahl zu steigern, sondern auch Wärmesenken mit möglichst konstant hohem Temperaturniveau zu nutzen, sowie auf der Wärmeabgabeseite (sprich Heizung) bei möglichst niedrigen Wassertemperaturen den Wärmebedarf, z.B. eines Hauses, zu decken.
Die Geschichte der erdgekoppelten Wärmepumpe
Die ersten Wärmepumpenanlagen mit Nutzung der Erdwärme wurden 1945 in den USA gebaut. In Indianapolis wurde das Haus von Robert C. Webber, einem Mitarbeiter der Indianapolis Power & Light Co., mit einer Wärmepumpe zum Heizen und Kühlen ausgerüstet. Sie verfügte über einen Kompressor mit 2,2 kW Leistungsaufnahme und nutzte bereits die Technik der Direktverdampfung. Als Wärmequelle wurden Kupferrohre in drei Kreisen mit zusammen 152 m Länge in bis zu 2 m tiefen Gräben verlegt. Die Wärmepumpe speiste über ein Gebläse eine der damals schon in den USA verbreiteten Warmluftheizungen.
Für den Zeitraum vom 1.10.1945 bis 31.5.1946 wurden kontinuierlich Daten dieser Anlage aufgezeichnet, so dass man den 1.Oktober 1945 als ersten dokumentierten Betriebstag einer erdgekoppelten Wärmepumpe ansehen muss. Im Winter 1945/46 wurden in Indianapolis bis zu -24 °C gemessen, das Haus Webber durch die Wärmepumpe jedoch durchgängig auf 22-23 °C Raumtemperatur geheizt. In dieser Heizperiode wurden bei 1630 Betriebsstunden 6357 kWh Strom für Kompressor und Gebläse verbraucht. Eine Vergleichsrechnung ergab einen Bedarf von 5,1 t Kohle oder 2970 l Heizöl für das Haus mit entsprechenden konventionellen Heizungen.
Seitdem wurde die Anwendbarkeit von erdgekoppelten Wärmepumpen intensiv erforscht und ständig weiter entwickelt.
Pioniere für Erdwärme auch im Landkreis Northeim
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Als einer der Pioniere für Erdwärmesonden in Deutschland kann der Optik- und Elektronikunternehmer Helmut Hund gelten. Für den Neubau einer Produktionsstätte für Glaserfaseroptik suchte er unter dem Eindruck der stetig steigenden Ölpreise zum Ende der siebziger Jahre ein wirtschaftlich vertretbares energiesparendes Heizsystem; dabei musste die Heizung die Vorgabe gleichmäßiger Raumtemperaturen für die sensiblen Produktionsschritte aber auch zuverlässig und witterungsunabhängig erfüllen können.
So suchte Helmut Hund Informationen und Mitstreiter zusammen, kaufte ein kleines Bohrgerät und erstellte im Frühjahr 1980 in Schöffengrund - Schwalbach eine erdgekoppelte Wärmepumpenanlage mit 8 jeweils knapp 50 m tiefen Erdwärmesonden.
Auch das Northeimer Ingenieurbüro Brocks hat in diesen Jahren zusammen mit der Firma LORO aus Bad Gandersheim Wärmepumpenanlagen mit Erdwärmesonden geplant und gebaut, die noch heute zuverlässig ihren Dienst tun.
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Eine Großanlage mit 22 Erdwärmesonden a` 54 m Länge versorgt seit 1982 die Sporthalle der Gemeinde Holle und eine Schwesteranlage in Diekholzen bei Hildesheim wird von 17 Sonden kostengünstig mit Wärme versorgt. Nach knapp 25 Dienstjahren und über 80.000 Betriebsstunden sind dort 2007 die Verdichtersätze gegen modernere und effizientere – ausgetauscht worden. Der Rest der Anlagen ist, nach so vielen Jahren, immer noch in Ordnung.
Unser Betrieb hat damals, zusammen mit dem genialen Ingenieur und Erfinder Klaus Brocks, der 1990 auf tragische Weise bei einem Flugzeugunglück ums Leben kam, eine Vielzahl von Wärmepumpenanlagen mit Erdwärmesonden in den Landkreisen Northeim, Einbeck und Göttingen geplant und gebaut.
Leider sind nicht mehr alle dieser schönen Anlagen in Betrieb. So wurde z.B. eine große Anlage in einem Northeimer Mehrfamilienhaus nach wenigen Jahren Betrieb durch eine konventionelle Heizung ersetzt, weil die Hausverwaltung es nicht für nötig hielt, die damals sehr teure Maschinenanlage regelmäßig warten zu lassen. Die 5 Erdwärmesonden a` 63 m Länge stecken heute ungenutzt im Erdreich.
Marktflaute bei den Wärmepumpenanlagen
In den Jahren 1985 bis 1990 ging die Zahl der Wärmepumpenbenutzer kontinuierlich zurück. Das lag daran, dass über mehrere Jahre hinweg schlecht ausgebildete und technisch überforderte "Fachleute" meist mit Außenluft betriebene Wärmepumpen verkauften und einbauten, die im Heizbetrieb nicht die versprochenen Einsparungen erbrachten. Bauherren und Betreiber dieser Anlagen waren darüber natürlich nicht besonders glücklich und der Markt für Wärmepumpen brach fast völlig zusammen.
Man erzählte sich damals in Fachkreisen den Witz, dass ein bekannter Wärmepumpenhersteller aus Frust über den Markteinbruch im 7. Stock seines Büroturms aus dem Fenster sprang, sich jedoch dabei nicht verletzte, da die nicht verkauften Maschinen sich bereits bis unter die Fensterbank stapelten.
Doch Spaß bei Seite !
Das Wärmepumpengeschäft hat sich wieder erholt und Hersteller und Fachbetriebe haben aus der Vergangenheit gelernt.
Sogar der Heizungsbauer kann heute mit der Wärmepumpe umgehen. Während er in früheren Jahren oftmals (haben wir selbst erlebt !) das gasförmige Kältemittel abgelassen hat, weil er dachte, da sei jede Menge Luft in der Maschine, ist er durch Fachseminare der Hersteller heute für diese Technologie ausreichend sensibilisiert. Die Hersteller selbst achten darauf, ihre Produkte nur durch qualifizierte Betriebe auf den Markt zu bringen und geben viel Geld für Schulungen und Weiterbildung aus.
Qualifizierte Bohrunternehmen haben sich auf den Einbau von Erdwärmesonden spezialisiert und die Technik verbessert. Wurden früher z.B. dickwandige Metallrohre als Sonden verwendet, die im Erdreich mit der Zeit durch Korrosion "zerfressen" werden können, werden heute fast ausschließlich korrosionsbeständige Kunststoffrohre eingebaut. Auch die Gerätschaften sind kleiner und leistungsfähiger geworden. Waren früher die Bohrgeräte für eine 70 m – Bohrung auf einem 10 t LKW mit Zwillingsachse montiert, passen die heutigen Lafetten in jede Garageneinfahrt und können dazu noch weit über 100 m tief bohren.
Die Wärmepumpen selbst sind ständig verbessert worden. Vollhermetische Verdichter und Kältemittel, welche die Ozonschicht nicht schädigen, sorgen für einen ruhigen und umweltverträglichen Betrieb dieser Maschinen. Die Betriebsgeräusche sind heute vergleichbar mit denen einer konventionellen Heizungsanlage.
Auch die Wartungsintervalle sind, wie bei modernen Autos, erheblich länger geworden.
Mit einer kleinen technischen Erweiterung kann man diese Anlagen, bei geeignetem Heizungssystem, auch zum Kühlen seines Hauses nutzen. Das ist gerade bei Erdwärmesondenanlagen besonders kostengünstig, da mit einer konstanten Erdreichtemperatur von ca. 12 – 15 °C auch passiv, d.h. ohne großen Energieverbrauch, gekühlt werden kann. Die zusätzlichen Investitionskosten liegen weit
unter denen, die für eine Klimaanlage gleicher Leistung aufgebracht werden müssen.
Wenn Sie also über den Neubau oder die Sanierung Ihrer Heizungsanlage nachdenken, informieren Sie sich auch über die erdgekoppelte Wärmepumpe !
Argumente für den Einsatz von Wärmepumpen gibt es viele. Die Wärmepumpe ist ein ausgereiftes Heizsystem, das viele führende Heizgeräte-Hersteller im Programm haben. Die Wärmepumpe ist preiswert im Betrieb und dazu umweltfreundlich.
Nachfolgend haben wir einige gute Gründe für die Wärmepumpe zusammen getragen:
(Quelle: Wärmepumpen-Initiative in den Bundesländern -WIB- e.V.)
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Die Wärmepumpe ist das Heizungssystem der Zukunft.
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Die Wärmepumpe funktioniert ohne gefährliche Brennstoffe.
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Die Wärmepumpe senkt die Betriebskosten erheblich (50% sind keine Seltenheit).
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Die Wärmepumpe benötigt Strom, der deutlich preisstabiler als fossile Brennstoffe ist.
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Die Wärmepumpe emittiert keine klimaschädlichen Gase.
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Die Wärmepumpe benötigt keinen Vorratsraum für Brennstoffe und keinen Gasanschluss. Die Wärmepumpe wird vom Staat, den Bundesländern und den Energieversorgern gefördert.
Die Wärmepumpe amortisiert sich innerhalb weniger Jahre.
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Die Wärmepumpe hebt den Wert des Hauses erheblich.
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Die Wärmepumpe verringert den Einsatz fossiler Brennstoffe (bis 80%).
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Die Wärmepumpe nutzt regenerative Energien (Erdwärme oder Umgebungsluft).
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Die Wärmepumpe lässt sich im Haus und auch außerhalb aufstellen.
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Die Wärmepumpe benötigt keinen Schornstein.
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Die Wärmepumpe benötigt keine Abgasmessung.
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Die Wärmepumpe ist nahezu wartungsfrei.
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Die Wärmepumpe ist leise.
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Die Wärmepumpe ist Platz sparend.
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Die Wärmepumpe ist auch zur Kühlung zu verwenden.
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Die Wärmepumpe senkt den CO2-Ausstoß um bis zu 30% gegenüber Gas-Brennwert-Heizungen.
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Die Wärmepumpe ist komfortabel zu bedienen. |
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Wir sind Spezialisten und liefern Qualität zu fairen Preisen - qualifizierte Beratung gibt es kostenlos dazu.
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