Theodor Henne


Erdwärmepumpen im Niedrigenergiehaus - Alternativen, Bemessung, Energieeinsparung, Anwendungen in Finnland und Deutschland -

 

 

Referenten:                Risto Airaksinen, Fachhochschule Rovaniemi

Prof. Dr. H. Werkle, Fachhochschule Konstanz

 

Zeit:                            1999

 

 

 

 

Zusammenfassung


Wärmepumpen sind Heizsysteme, die mittels einer Pumpe Temperatur niedrigeren Niveaus (Umweltwärme) auf höhere Temperatur (Heizung) anhebt. Die Jahresarbeitszahl gibt an, wieviel Mal mehr Wärme im Laufe eines Jahres der Heizung zugeführt wird, als Antriebsenergie für die gesamte Anlage erforderlich ist. So sollte eine Erdwärmepumpe eine Jahresarbeitszahl von 3 nicht unterschreiten, damit eine wirtschaftliche Betreibung erfolgen kann. Auf dem Markt werden so genannte Mini-Wärmepumpen von 2,2 KW bis hin zu Großanlagen von 1000 KW angeboten. Gerade in Niedrigenergiehäusern, also bei einer kleinen Wärmeleistung von bis zu 10 kW, können Wärmepumpen effektiv und Kosten sparend eingesetzt werden. Dies ist aufgrund der sinkenden Investionsmehrkosten gegenüber konventionellen Heizsystemen zu begründen, da diese bei kleineren Heizleistungen unwirtschaftlich eingesetzt werden müssen.

 

Das Hauptargument für den Einsatz der monovalenten Wärmepumpen ist jedoch die positive Energie- und Umweltbilanz im Vergleich zur Öl- oder Gasheizung. Gegenüber dem Ölkessel ist mit Wärmepumpen heutiger Technik eine CO2-Minderung in Höhe von 45% bis 55% und im Vergleich zum Gasbrennwertkessel von etwa 15% bis 35% realisierbar. Der Vorteil der Erdwärmepumpe gegenüber den anderen Wärmepumpen-Systemen ist ihre Konstantheit, gemessen am Verlauf eines ganzen Jahres. Zusätzlich kann es problematisch sein das Grundwasser als Wärmequelle zu nutzen, da es oft aggressiv ist und somit eine erhöhte Rostgefahr des Wärmetauschers besteht. Des Weiteren benötigen Grundwasser­wärmepumpen einen Schluck- und Förderbrunnen, was zu einer Erhöhung der Kosten und des Platzbedarfs führt.

 

Mehrere Statistiken aus verschiedenen Ländern belegen, dass Der Einsatz von Wärmepumpen seit Anfang der neunziger Jahren stark zunimmt. Die „Kinderkrankheiten“, die dieses System der Hausbeheizung in Verruf gebracht hatten, sind ausgestanden. Zusätzlich sorgte die Neufassung der WSV 82 mit der Verringerung der Heizenergie zur Steigerung des Absatzes. Dies könnte sich bei der Novellierung der WSV 95 erneut wiederholen. Einen Blick auf die benachbarte Schweiz, in der über 30% der neuen Einfamilienhäuser mit Wärmepumpen ausgestattet werden, zeigt die Attraktivität dieses Heizsystems.

 

 

 

Summary

 

Ground source heat pumps in the low energy house

 

Heat pumps are a kind of heating system in which heat from the environment (ground, water, air ...) is "pumped up" from a lower temperature level onto a higher level (radiator) by mechanical work (electric-, gas-compressor, ...).

The annual work number indicates the ratio of the supplied heat for the complete plant through the heating compared to the energy which is required throughout the year. A ground source heat pump has to have an annual work number of three to ensure economical operation. On the market available are so called mini-heat pumps with a performance of 2,2 kW up to large plants of 1000 kW. Especially with low-energy houses having a performance up to 10 KW, heat pumps are efficient and cost saving. Due to the decreasing of additional costs of conventual systems they are almost unbeatable in  this field because you cannot get fuel burners with less than 14 KW and the efficiency of gas boilers at such a low level is restricted.

 

The main advantage of the monovalent heat pumps, however,  is its contribution to the saving of fossil-primary-source-energy. Compared to oil boiler a CO2 reduction of 45 to 55% and compared to gas-burning-value-boiler 15 to 35% is realistic with today's technology. One advantage of the ground-source-heat pump to other heat-pump-system is the constant usability throughout the whole year. Very often using ground water as heat-source is a problem. Water can be aggressive and thus the heat exchanger might get rusty. Ground-water-heat-pumps also require two pumps which leads to extensive costs. Compared to this, a ground-source-heat-pump-plant with a probe-system only requires one drill hole.

 

Since the beginning of the nineties heat pumps have become more and more popular, which several statistics in various countries have illustrated. The initial problems which brought this system of heating in disrepute have been solved. A further increase of sales is expected, when a new amendment of the WSV from 1995 will come in the next years. In Switzerland an enormous increase is recorded as well. There are now more than 30% detached houses equipped with heat pumps. This indicates how attractive this heating system is.