Luftwärmepumpen Systeme

Zwei Luftwärmepumpen-Systeme werden unterschieden, die beide in den Bauarten mit elektrisch angetriebenem Kompressor im Wohnhausbereich verbreitet sind und zunehmend Interesse finden. Gasbetriebene Luft-Wärmepumpen sind hier noch nicht so oft gefragt.

Wärmepumpe

Luft/Wasser-Wärmepumpe: entzieht der Außenluft Wärmeenergie, erwärmt damit Heizungswasser und Warmwasser.
Luft-Wärmepumpe: entzieht der Außenluft Wärmeenergie und erwärmt damit Luft zur Raumheizung.
Bei der Hausentlüftung kann die Luft/Luft-Wärmepumpe außerdem zur maximalen Nutzung der Abluftwärmeenergie eingesetzt werden.
Lüftungsanlagen mit Luftwärmetauschern zur Wärmerückgewinnung ohne Kältemittelkreislauf sind keine Wärmepumpen, auch wenn sie häufig und fälschlich als Luft/Luft-Wärmepumpen bezeichnet werden.

Abkürzungen für Wärmepumpen-Benennungen in den Texten:

  • EWP   für Erdwärmepumpe (Erd-Wärmepumpe)
  • WWP   für Wasserwärmepumpe (Wasser-Wärmepumpe)
  • LWP   für Luftwärmepumpe (Luft-Wärmepumpe) als Oberbegriff zu beiden Luft- Systemen
  • L/W-WP   für Luft/Wasser-Wärmepumpe
  • L/L-WP   für Luft/Luft-Wärmepumpe

Systematik und Bezeichnungen der Wärmepumpenarten

Energiequelle: Sonne (unter 10 m Tiefe des Erdreichs hat das Erdinnere zunehmend Anteil)
Energiespeicher und Wärmequellen sind

  • Luft: unterschieden wird zwischen Außenluft mit Sonnenwärme und der Innenluft (Abluft)
  • Erde: gemeint ist Erdreich mit gespeicherter Sonnenwärme und ggf. etwas Erdwärme, aber keinesfalls nur Wärme aus dem Erdinneren, deren Nutzung als Geothermie bezeichnet wird
  • Wasser: unterschieden wird zwischen Grundwasser (mit Sonnenwärme und Erdwärme) und dem fließenden/stehenden Oberflächenwasser (mit Sonnenwärme aus Luft und Erdreich)

Die systematische Einteilung der sehr unterschiedlichen Wärmepumpenarten und Bezeichnungen erfolgt nach verschiedenen Betrachtungskriterien.

Die Übersicht zeigt unter Berücksichtigung aller Merkmale die Klassifizierung von Wärmepumpen:

Übersicht in Kategorien 1. – 6.

  1. Vereinfacht nach den drei Wärmequellen: Luft-, Erd- oder Wasser-Wärmepumpe
  2. Normiert danach, welches Medium die Wärmeenergie zur Wärmepumpe transportiert und
    an welches Medium die Heizwärme (im Haus) übergeben wird, deshalb
    sechs Systeme mit genormten Bezeichnungen nach der Art der Wärmeträger **
  • Luft/Wasser-Wärmepumpe: aus und mit Luft zur Wärmepumpe…an Heizwasser
  • Luft/Luft-Wärmepumpe: aus und mit Luft zur Wärmepumpe…an Heizluft
  • Sole/Wasser-Wärmepumpe: aus Erde mit Sole* zur Wärmepumpe…an Heizwasser
  • Sole/Luft-Wärmepumpe: aus Erde mit Sole* zur Wärmepumpe…an Heizluft
  • Wasser/Wasser-Wärmepumpe: aus und mit Wasser zur Wärmepumpe…an Heizwasser
  • Wasser/Luft-Wärmepumpe: aus und mit Wasser zur Wärmepumpe…an Heizluft

* Sole ist eine frostsichere Flüssigkeit (Wasser mit Frostschutzmittel)
**Abkürzungen der genormten Bezeichnungen nach der Art der Wärmeträger und nach ihren Bezugstemperaturen entsprechend der neuen Norm DIN EN 14511:
Für die oben unter 2. genannten normierten Systeme werden Abkürzungen verwendet. Die Wärmeträger-Bezeichnung ist A (Air) für Luft, B (Brine) für Sole und W (Water) für Wasser, links vom Schrägstrich für die Wärmequelle, rechts für die Wärmeabgabe. Die zugehörigen Ziffern stehen für die Wärmequellentemperatur am Außenwärmetauscher bzw. für die Wärme- abgabetemperatur am Innenwärmetauscher (Wärmesenke). Beispiele: W10/W35, B0/W35. Somit können Wärmepumpen und ihre Leistungsdaten besser beurteilt und verglichen werden.

3. Nach der Anwendungsart

  • Heizwärmepumpe
  • Wärmepumpe zur Wärmerückgewinnung in Lüftungsanlagen
  • Brauchwasserwärmepumpe (Wärmepumpen-Wassererwärmer)
  • Kombinationswärmepumpe für Heizung, Warmwasser und/oder Wärmerückgewinnung
  • Industriewärmepumpe

4. Nach dem physikalischen Funktionsprinzip
4.1 Dampfprozeß

  • Kompressionswärmepumpe
  • Sorptionswärmepumpe → Absorptionswärmepumpe
  • Diffusions-Absorptions-Wärmepumpe (DAWP)
  • Adsorptionswärmepumpe
  • Resorptionswärmepumpe

4.2 Gasprozeß

  • Stirling-Wärmepumpe → mit mechanischem Antrieb
  • Vuilleumier-Wärmepumpe → mit thermischem Antrieb

5. Nach der Antriebsart

5.1 Mechanischer Antrieb

  • Elektromotor  → Elektromotor-Wärmepumpe („Elektrowärmepumpe“)
  • Gasmotor       → Gasmotor-Wärmepumpe („Gaswärmepumpe“) Antrieb: Verbrennungsgas
  • Dieselmotor    → Dieselmotor-Wärmepumpe („Dieselwärmepumpe“)

5.2 Thermischer Antrieb

  • Direkt → Gas-Absorptionswärmepumpe („Gaswärmepumpe“) Antrieb: Gasbrenner-Wärme
  • Diffusions-Absorptions-Wärmepumpe (DAWP) Antrieb: Gasbrenner-Wärme
  • Adsorptionswärmepumpe (Antrieb: Gasbrenner-Wärme)
  • Vuilleumier-Wärmepumpe (Antrieb: Gasbrenner-Wärme)
  • Indirekt → Absorptionswärmepumpe indirekt beheizt (Antrieb: heiße Abwärme, Rauchgas)

6. Nach der Betriebsart

  • Monoenergetisch → mit einer Energieform als Arbeits- und Hilfsenergie, z.B. Elektrizität
  • Monovalent → alleiniger Wärmeerzeuger
  • Bivalent → zusätzlicher Wärmeerzeuger (parallel oder wechselnd betrieben)

Die Wärmepumpen-Arbeitsweise wird unter Funktionsprinzip erläutert, vereinfacht hier im Grafik-Link mit Beschreibung zu Funktionsweise Kühlschrank.

Die Wärmepumpenanlage ist ein Gesamtsystem zur Gebäudebeheizungbestehend aus der

  • Wärmequellenanlage mit Brunnen oder Sonde, Kollektor, Absorber *
  • Wärmepumpe als Wasser-, Erd- oder Luft-Wärmepumpe mit Regelung/Steuerung **
  • Wärmenutzungsanlage mit Wärmeverteilung, Raumheizung, Warmwasserbereitung
  • * Brunnen für Wasser-WP: zwei Bohrungen zum Grundwasser, Förder- und Schluckbrunnen
  • * Sonde für Erd-WP (Sole): Erdbohrung mindestens 10 Meter bis zu knapp 100 Meter Tiefe
  • * Kollektor für Erd-WP: Fläche mit Rohrschlangen ab ca. 1,5 Meter Tiefe oder mit Graben-, Korb-, Spiral-, Radial-Kollektor bis ca. 5 Meter Tiefe
  • * Absorber für Erd-WP: Fläche mit Absorbermatten (Leitungsnetz)ab ca. 1,5 Meter Tiefe
  • * Absorber für Luft-WP: Wärmeaustauscher mit Ventilator, im Freien oder mit Luftkanal
  • ** Beim bivalenten Betrieb ist die Wärmepumpe Teil einer komplexen Heizungsanlage mit verschiedenen Wärmeerzeugern und diversen Zusatzeinrichtungen. Beispielsweise gehören zum Gesamtsystem einer Wärmepumpen-Heizungsanlage mit zusätzlichem Heizkessel die Abgasanlage (Schornstein) und gegebenenfalls die Tankanlage oder das Brennstofflager.
  • ** Regelung findet innerhalb einer Geräteeinheit statt (elektronisch/mechanisch/hydraulisch)
  • ** Steuerung durch externe Einrichtungen am/zum Gerät über Leitung, Kabel, Funk, Infrarot.
    Die sorgfältige Abstimmung aller Bestandteile ist bei Planung, Auswahl und Installation sehr wichtig, damit die komplette Heizungsanlage problemlos und optimal funktioniert.

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