3 Wärmequelle Luft

Luft als Wärmequelle ist leicht zu erschließen. Der bauliche Aufwand ist relativ gering. Ventilatoren führen die Außenluft durch den Verdampfer der Wärmepumpe, wobei ihr Wärme entzogen wird. Die um ca. 5 K abgekühlte Luft wird dann nach außen zurückgeführt. Der große Vorteil dieser Wärmequelle liegt darin, dass sie überall vorhanden ist und fast überall genutzt werden kann. Die Wärmequelle Luft hat über den Zeitraum der Heizperiode jedoch eine schwankende Temperatur, die die Jahresarbeitszahl beeinflusst. Der spezifische Wärmeinhalt der Luft erfordert große Luftmengen. Für die Beheizung eines Einfamilienhauses sind bis zu 3000 m3 Außenluft stündlich erforderlich.

Die Außenluft enthält je nach Temperatur und relativer Feuchte beträchtliche Mengen an Feuchtigkeit. Dadurch entsteht bei der Abkühlung am Verdampfer Kondensat, welches zusätzlich nutzbare Wärme abgibt. Bei Außentemperaturen unter 5 °C liegt die Verdampfungstemperatur bei 0 °C und niedriger und das Kondensat wird zu Eis. Die freiwerdende Kristallationswärme wird von der Elektro-Wärmepumpe genutzt. Da das sich bildende Eis ab einer bestimmten Schichtdicke den Luftdurchsatz verringert, muss es von Zeit zu Zeit abgetaut werden. Automatische Abtauvorrichtungen sorgen für eine problemlose Beseitigung des Eises. Bei einer Außentemperatur unter 0 °C geht der Feuchtigkeitsgehalt der Außenluft stark zurück, so dass die Abtauung in diesem Temperaturbereich kaum von Bedeutung ist.

Heizleistungskurve

Bild: Heizleistungskurve der Luft/Wasser-Wärmepumpe

Aufgrund von physikalischen Gesetzmäßigkeiten sinkt die Heizleistung mit fallenden Außenlufttemperaturen, d.h., wenn es draußen sehr kalt ist und der Wärmebedarf am höchsten ist, steht die niedrigste Heizleistung zur Verfügung. Deshalb führt ein monovalenter Betrieb der Wärmepumpe zu einer nicht benötigten hohen Heizleistung in den Übergangszeiten. Es ist deshalb sinnvoll, die Wärmepumpe für eine Außenlufttemperatur zwischen 0 bis 5 °C auszulegen und für tiefere Außenlufttemperaturen eine Ergänzungsheizung zu planen (monoenergetischer bzw. bivalenter Betrieb).

Jahresheizarbeit

Bild: Anteil der Jahresheizarbeit für Wärmepumpen

Bei der vorgeschlagenen Auslegung deckt die Elektro-Wärmepumpe 90 bis 95 Prozent der Jahresheizarbeit ab.

Um die Wärmequelle Luft zu nutzen, gibt es zwei grundlegende Möglichkeiten: die Direktverdampfung und die indirekte Verdampfung.

3.1 Direktverdampfung

Die Luft wird durch ein Gebläse direkt über den Verdampfer bewegt.

Direkte Verdampfung

Bild: Direkte Verdampfung

Luft/Wasser-Wärmepumpen gibt es in drei charakteristischen Bauformen

  • Kompaktwärmepumpe für Innenaufstellung
  • Kompaktwärmepumpe für Außenaufstellung
  • Split-Wärmepumpe (d.h. der Kältekreislauf besteht aus einem Innen und Außenteil)

Aufstellungsort: Beim Betrieb von Luft/WasserWärmepumpen kann es zu Geräuschen und Zugerscheinungen kommen. Es ist darauf zu achten, dass Terrassen oder Hauseingänge nicht im Luftstrom des Ventilators der Elektro-Wärmepumpe liegen. Die Geräte sollten nicht zwischen zwei geschlossenen Wänden, unter oder vor Schlafzimmern aufgestellt werden. Es ist ratsam, die Geräte schallgedämmt auf Fundamenten aufzustellen. Bei allen Luft/Wasser-Wärmepumpen muss bei der Auswahl des Standortes auf eine Kondensatabführung geachtet werden.

Innenaufstellung

Bild: Innenaufstellung Luft-Wärmepumpe

Außenaufstellung

Bild: Außenaufstellung Luft-Wärmepumpe

3.2 Indirekte Verdampfung

Es wird ein SoleHilfskreislauf zwischen Wärmequelle und Verdampfer geschaltet. Hierbei spricht man von Absorbersystemen wie z.B. Energiezaun, Energiestapel, Energiestern, Energiedach.

Indirekte Verdampfung

Bild: Indirekte Verdampfung

Übersicht Wärmequelle Luft
Verfügbarkeit uneingeschränkt
Betriebsweisen bedingt monovalent, monoenergetisch bzw. bivalent
Erschließung bei Außenaufstellung je nach örtlichen Gegebenheiten, Erdarbeiten und Baumaßnahmen bei Innenaufstellung Luftkanäle bzw. Luftschläuche Baumaßnahmen
Sonderanwendungen Die Nutzung von Abluft in Industrie und Landwirtschaft kann für Heizung und Warmwasserversorgung mit der Wärmepumpe erschlossen werden.