Welche Energien nutzen und erzeugen Wärmepumpen?
Wärmepumpen erzeugen aus 75% Umweltwärme mit Hilfe von 25% Antriebsenergie (hauptsächlich Elektrizität, auch Gas möglich mit anderen Wirkungsgraden) 100% Nutzwärme, welche zur Raumheizung und Warmwassererwärmung gebraucht werden kann. Solche Umweltwärme ist überall in der nahen Umgebung verfügbar. In der Luft, in der Erde und im Wasser werden gewaltige Energiemengen gespeichert, die durch Sonneneinstrahlung, Niederschläge und dem Wärmenachfluss aus dem Erdinnern ständig auf natürliche Art erneuert werden.
Wärmequelle Luft
Umgebungsluft ist überall und in beliebigen Mengen vorhanden
und kann deshalb problemlos und auf einfache Art und Weise als Wärmequelle
genutzt werden. Die Nutzung dieser Wärmequelle ist kostenlos und verlangt keine
besondere Bewilligung (evtl. Baubewilligung). Luft/Wasser-Wärmepumpen geben die
gewonnene Wärme an ein herkömmliches Heizungssystem (Bodenheizung, Radiatoren)
oder an eine Wassererwärmungsanlage ab. Luft/Luft-Wärmepumpen geben die
gewonnene Wärme an ein Lüftungssystem ab.
Die Umgebungsluft wird über Luftkanäle zur Wärmepumpe
gebracht. Die genutzte, um einige Grad abgekühlte Umgebungsluft wird über Luftkanäle
wieder ausgeblasen. Die Erneuerung der genutzten Wärme erfolgt praktisch durch
Luftaustausch und thermisch durch die natürlichen Erwärmungsprozesse im Tages-
bzw. im jahreszeitlichen Verlauf.
Wärmequelle Erdreich (Erdwärme)
Die im Erdreich gespeicherte natürliche Energie lässt
sich auf einfache Art nutzen: mit vertikalen Erdwärmesonden, die bis 300 Meter
tief in den Untergrund verteuft werden. Der Einbau von Erdwärmesonden ist immer
bewilligungspflichtig (Kantone, Gemeinden). Daneben gibt es weitere
Möglichkeiten zur Erdwärmenutzung: Energiepfähle, Energiekörbe oder
Erdregister. Der Einbau solcher Systeme kann bewilligungspflichtig sein. Diese
Systeme haben gemeinsam, dass sie auf der Quellenseite alle aus geschlossenen
Kreisläufen bestehen. Im Untergrund wird also kein Material ausgetauscht
sondern nur Wärme. Im Rohrsystem im Untergrund zirkuliert vorwiegend eine Sole,
welche aus Wasser und Frostschutzmittel besteht. Die Wärmepumpe wird deshalb
als eine Sole/Wasser-Wärmpumpe bezeichnet. Mit der Wärmequelle Erdreich kann
nicht nur geheizt, sondern auch gekühlt werden.
Über 99% der Erdkugel ist wärmer als 1000 Grad. Der
geothermische Wärmefluss strömt aus dem Erdinneren nach aussen. Von der
Erdoberfläche bis 300 Meter Tiefe steigt die Temperatur linear auf knapp 20 °C an
(12°C bei 100 Meter von der Oberfläche und
danach Temperatureinstieg von 3°C pro 100 Meter). Der von der
Erdwärmesonde abgekühlte Untergrund wird durch natürliche Wärmeleitung laufend
wieder erwärmt. Die Wärme fliesst von allen Seiten nach. Je nach Untergrundeigenschaften
kann dies schneller oder langsamer geschehen. Der Nachfluss der Wärme erfolgt
immer von jenen Stellen im Untergrund, wo es momentan gerade wärmer ist als bei
der genutzten Stelle um die Erdwärmesonde herum. Erdwärmesonden werden so
dimensioniert, dass immer ausreichend Wärme nachfliesst.
Wärmequelle Wasser
Grundwasser weist das ganze Jahr hindurch eine nahezu
konstante Temperatur auf und ist deshalb als Wärmequelle für eine
Wärmepumpen-Heizung optimal. Aber auch Oberflächenwasser aus Seen, Flüssen und
Bächen können als Wärmequelle eingesetzt werden. Der Betrieb einer solchen Wasser/Wasser-Wärmepumpe
ist immer bewilligungs- und konzessionspflichtig (Kantone, Gemeinden).
Der Grundwasserleiter wird über eine Brunnenbohrung erschlossen.
Dies erfordert immer eine hydrogeologische Vorabklärung (Geologen) und im
Zweifelsfall eine Wasseranalyse. Das Rohrsystem, welches zur Wärmequelle führt,
fasst das zu nutzende Wasser und leitet es zur Wärmepumpe. Das abgekühlte
Wasser wird über eine Rohrleitung in der Regel wieder ins Herkunftssystem
zurückgeführt. Es ist also kein geschlossenes, sondern ein offenes System. Mit
der Wärmequelle Wasser kann nicht nur geheizt, sondern auch gekühlt werden.
Die genutzte Wärmemenge des Grund- oder Oberflächenwassers
wird durch den natürlichen Wassernachfluss sofort wieder erneuert.
