Wärmepumpen sind eine ausgereifte Technik. Sie rechnen sich dann, wenn das Kostenverhältnis des eingesetzten Stroms zu anderen Energieträgern günstig ist. Kein anderer Wärmeerzeuger erhält als „Stand alone“-Gerät eine so hohe Energieauszeichnung wie die Wärmepumpe. Die Pumpe nutzt mindestens 75% kostenlos zur Verfügung stehende Umweltenergie aus Erde, Luft oder Wasser. Lediglich 25% werden in Form von Strom zum Betrieb der Wärmepumpe zugeführt. Dies kann heutzutage einfach mit „grünem Strom“ aus regenerativen Energiequellen geschehen. Somit spart der Verbraucher nicht nur umweltbewusst Energie, sondern bares Geld. Der Nutzer einer Pumpe ist darüber hinaus unabhängiger von fossilen, endlichen Energieträgern und der damit verbundenen volatilen Preisentwicklung. ratiotherm stellt die Wärmepumpen für die Anwendung als Luft-Wasser, Sole-Wasser oder Wasser-Wasser Wärmepumpe selbst her. Ein Qualitätsprodukt: "Made in Germany"
Die Wärmepumpe als Heiz- und Kühlsystem muss für reibungslosen und langen Betrieb korrekt ausgelegt sein. Verschiedenste Anforderungsprofile an die Leistung der Pumpe ergeben sich durch den Betrieb im Sommer und Winter. Häufig werden für größeren Leistungsbedarf mehrere Wärmepumpen zu Kaskaden verschalten, um den unterschiedlichen Aufgabenstellungen (heizen, kühlen, Warmwasserbereitung) gerecht zu werden. Im kleinen und mittleren Leistungsbereich setzt sich immer mehr die Invertertechnologie durch. ratiotherm hat hier schon vor Jahren einen Entwicklungsfocus gesetzt und stattet immer mehr Modelle mit dieser Technik aus.
Durch den Einsatz eines Inverters passt sich die Leistung der Pumpe dem tatsächlichen und aktuellen Wärme- oder Kältebedarf an. Dadurch wird ein gleichmäßiger, energieeffizienter und schonender Betrieb der Wärmepumpe garantiert.
Die Inverter gesteuerten Gleichstromverdichter gehören zu den effizientesten Verdichtern im Markt und gehören derzeit zum Stand der Technik. Sie haben Vorteile aufgrund ihrer breiten Einsatzmöglichkeiten und überzeugen auch im Teillastbereich mit sehr hohen Leistungszahlen. Modernste Regelungstechnik sorgt für die exakte Überwachung der Einsatzgrenzen der Pumpe. Stets ist die Steuerung darauf hinaus, die Anforderungen mit 100% der zur Verfügung stehenden Leistungen schnellstmöglich auszugleichen. Eine Begrenzung der maximalen Leistung ist auch möglich, um dem Gebäudeheizbedarf jederzeit gerecht zu werden. Im Hause ratiotherm findet sich im Produktnamen der einzelnen Wärmepumpen-Baureihen das Kürzel Flex, wenn die effiziente Invertertechnik zum Einsatz kommt.
Die patentierte HiQ-Technologie ist zusätzlich in den Kältekreis der Wärmepumpe integriert worden, um Quelltemperaturen im Spektrum von 10°C bis zu max. 55 °C zu ermöglichen - daher das Kürzel HiQ für hohe (Hi) Quellnetztemperaturen in der Typbezeichnung. Ein spezielles Verfahren regelt auch flexibel anfallende Temperaturniveaus auf der Quellenseite entsprechend aus und sorgt so für einen optimalen COP in jedem Betriebspunkt.
Diese Technologie ermöglicht es, nicht nur Grundwasser- oder Soletemperatur für die generell sehr effiziente Wasser-/Wasser-Wärmepumpe zu nutzen. Vielmehr können weitere, neue Energiequellen für Wärmenetze nutzbar gemacht werden. Industrielle Abwärme oder über Solarthermie erzeugtes Warmwasser sind nur einige Anwendungsbeispiele.
Zusätzlich sind unsere Grid-Baureihen, wo die HiQ-Technologie vorrangig zum Einsatz kommt, mit einer zusätzlichen Übergabestation für Fernwärme (65-95°C) ausgestattet, um in gleitenden Netzen bzw. in Anwendungen des Wärmenetz 4.0 Ihre Vorteile ausspielen zu können.
Für den Einsatz in Niedertemperatur Netzen - auch kalter Nahwärme genannt - stehen unsere Wärmepumpen mit dem Namenskürzel LoQ, dies bedeutet niedrige (Lo) Quellnetztemperatur. Die Technologie zeichnet sich durch eine Optimierung auf einen Betriebspunkt wie er in Grundwasser- oder Solequellnetzen üblich ist aus. Die Kompakte Bauform erlaubt die Realisierung des Heizraums auf engstem Raum.
Die Anlagentechnik kann über die mitgelieferte Kommunikationsschnittstellen spielend leicht in eine Quartier übergreifende Überwachung und Regelung eingebunden werden.
Der Hybrid-Effekt wird über einen zusätzlich im Kältekreis integrierten Wärmetauscher realisiert, dieser kann zusätzlich niedertemperierte Abwärmequellen für die Energieerzeugung nutzen. Dies ist beispielsweise sehr interessant, um eine solarthermische Anlage mit zu integrieren, in Schlechtwetterphasen kann die Wärmepumpe auf sonst nicht nutzbare Wärmepotentiale der Solarthermie zugreifen und diese für den Nuzter verfügbar zu machen. Die einhergehende Wirkungsgradsteigerung und die hohe Leistungszahl stellen einen deutlichen Mehrwert gegenüber Standard Wärmepumpen dar.
In Zeiten strenger werdender Trinkwasserverordungen und dem Boom der Wärmepumpe, ist der technologisch wichtige Schritt, die Pumpe auch für Temperaturen bis 75°C fit zu machen. Dies erfordert einiges an Erfahrung und Know-How. ratiotherm hat hierfür die besten Komponenten und Technologien im Einsatz, um diese hohen Temperaturen mit einem möglichst optimalen COP zu erreichen. Denn neben der Trinkwasserhygiene sind auch in der Sanierung von Bestandsgebäuden mit Radiator-Heizkörpern häufig höhere Temperaturen gefragt, welche eine Standard-Wärmepumpe nicht bereitstellen kann.
Max steht im Hause ratiotherm für alle Wärmepumpen, die als Einzelanlagen konzipiert sind. Außerdem ist dies die Kurzform von Maximum - unserem Anspruch in Sachen Wirkungsgrad, Flexibilität und Regelbarkeit an die von uns entwickelten Pumpen. Diese Anlagen werden für gewöhnlich als klassische Gebäudeheizung im monovalenten oder bivalenten Betrieb eingesetzt. Die Leistungsgrößen sprechen dabei den Bereich des hochgedämmten Neubaus aber auch den energetisch sehr unterschiedlichen Bereich der Sanierung.
Unter der Produktbezeichnung Grid führen wir alle Wärmepumpen, die für den Einsatz in Nahwärmenetzen entwickelt wurden. Dabei gibt es manigfaltige Möglichkeiten die Grid-Maschinen einzusetzen. Sie alle haben die Besonderheit, dass ein optional voll integrierbarer Fernwärmeübertrager mit anwendungsspezifischer Leistung in die Wärmepumpe integriert werden kann. Dies ermöglicht den Betrieb dieser Anlagen in kalten/gleitenden Nahwärmenetzen. Die Anlagen können die Heizkreise des Gebäudes wahlweise direkt mit dem Fernwärmeübertrager bedienen, oder die Pumpe bedienen - je nach Quellnetztemperatur und Anforderung auf der Gebäudeseite.
Nachfolgenden Erklärungen und Erläuterungen zum Thema Wärmepumpe und Technik der regenerativen Wärmeerzeugung wurden von unserem Effizienz-Experten Julian Kruck aus der Hausinternen Wärmepumpen-Entwicklung verfasst.
Wärmepumpen wandeln die in Erdreich, Wasser und Luft gespeicherte Energie in nutzbare Heizwärme um. Diese gespeicherte Energie ist regenerativ und ist dank der Sonne fortwährend vorhanden.
Kombiniert man eine Pumpe mit einem Puffer- oder Brauchwasserspeicher, hat man ein vollständig regeneratives Heizsystem inklusive der komfortablen und effizienten Warmwasserbereitung.
ratiotherm bietet eine Reihe von innovativen und effizienten Produkten für die unterschiedlichsten Raum- und Platzangebote in Neubau und Bestand. All unsere Produkte sind Engineered und Made in Germany – für mehr Nachhaltigkeit und regionale Wertschöpfung.
Mit einer Wärmepumpe wird Umweltenergie in Wärme für Wohngebäude und Nichtwohngebäude umgewandelt. Dazu wird die vorhandene Wärme, die in Erdreich, Wasser, Umgebungsluft oder Abluft enthalten ist, zunächst über einen Wärmeübertrager bzw. Wärmetauscher (Verdampfer) dem im Kreislauf geführten Kältemittel zugeführt.
Das mit Wärmeenergie geladene Kältemittel bringt diese Energie mit Hilfe eines Verdichters auf ein höheres Temperaturniveau. Abschließend wird es über einen weiteren Wärmeübertrager (Kondensator) für das Heizsystem oder die Warmwasserbereitung nutzbar gemacht, indem das Kältemittel am Heizungswasser des Gebäudes abkühlt und dabei verflüssigt, dadurch die aufgenommene Energie ans Gebäude abgegeben.
Aufgabe des Verdichters: Die entzogene Umweltwärme wird an ein Kältemittel weitergegeben, welches bereits bei niedrigen Temperaturen verdampft. Der Verdichter saugt das gasförmige Kältemittel an und komprimiert es. Dadurch erhöhen sich der Druck und die Temperatur des Dampfes.
Aufgabe des Verdampfers und Kondensators: diese beiden Bauteile dienen als Wärmetauscher und werden je nach genutztem Medium (Luft/Wasser/Sole) unterschiedlich ausgeführt und dimensioniert. Der Verdampfer entzieht der Quelle die Energie, der Kondensator gibt diese Energie nach der Verdichtung an den Heizkreis ab.
Aufgabe des Expansionsventils: Am Ende des Kreislaufes werden über das Expansionsventil die Drücke im System ausgeglichen und das Kältemittel ist wieder in der Lage, Energie am Verdampfer aufzunehmen.
Je nach Energiequelle können durch Wärmepumpen pro Anteil elektrischer Energie bis zu fünf Anteile Umweltenergie als Heizenergie bereitgestellt werden. Die zur Verfügung stehende Umweltenergie (in Form von Temperatur) von -20 °C bis +35 °C am Beispiel Luft muss auf ein für die Heizung bzw. Warmwasser nutzbares Temperaturniveau gebracht werden.
Die Wärmepumpe gehört derzeit zu den effizientesten Energieerzeugern die großtechnisch und zuverlässig verfügbar sind. Durch die stetige Zunahme von grünem Strom im Strommix, werden die geforderten Klimaziele im Gebäudesektor zunehmend erreichbar.
Hier ist die Wärmepumpe alleiniger Heizwärmeerzeuger im Gebäude. Diese Betriebsart ist bei herkömmlichen Pumpen für alle Niedertemperaturheizungen bis maximal 55°C Vorlauftemperaturen geeignet. Im Bereich der Hochtemperatur-Wärmepumpen kann ein monovalenter Betrieb auch für höhere Vorlauftemperaturen wirtschaftlich sein.
Bei dieser Betriebsweise wird die Pumpe durch eine elektrische Zusatzheizung unterstützt. Dies ist vor allem bei Luft-Wasser-Wärmepumpen notwendig, um bei tieferen Außentemperaturen genügend Heizleistung zur Verfügung zu stellen. Während der Laufzeiten im Temperaturbereich oberhalb ca. -7°C arbeitet die Pumpe als alleiniger Wärmeerzeuger. Aus Investitions- und Effizienzsicht kann es Sinn machen, dass in den wenigen Stunden unterhalb dieser Temperatur die Zusatzheizung unterstützend eingesetzt wird.
Die Wärmepumpe liefert bis zu einer festgelegten Außentemperatur (z. B. +2 °C) die gesamte Heizwärme. Sinkt die Temperatur unter diesen Wert, schaltet sich die Pumpe ab und der zweite Wärmeerzeuger (meist fossil) übernimmt die Heizung. Häufig werden hierfür bestehende, ältere Heizsysteme eingesetzt – was deren Lebensdauer deutlich verlängert.
Bis zu einer bestimmten Außentemperatur erzeugt allein die Wärmepumpe die notwendige Wärme. Bei niedrigeren Temperaturen schaltet sich der zweite Wärmeerzeuger parallel zu. Fällt die Außentemperatur unter die zweite Grenztemperatur, schaltet sich die Pumpe aus und der zweite Wärmeerzeuger übernimmt die gesamte Wärmeversorgung. Im Gegensatz zum bivalent-alternativen Betrieb ist der Anteil der Wärmepumpe an der Jahres-Heizleistung in solchen Systemen deutlich größer.
Von der Sonne erwärmte Luft ist nahezu unbegrenzt vorhanden. Wenn die meiste Heizwärme benötigt wird, in der Regel während der Wintermonate, ist die Wärmequelle Luft am kältesten. Moderne Wärmepumpen können aber selbst bei -20°C Außenluft noch genügend Energie für den Heizbetrieb und die Warmwasserbereitung entziehen. Ein besonderer Vorteil ist die einfache Installation einer Luft/Wasser Wärmepumpe, denn umfangreiche Erdarbeiten, Brunnenbohrungen und Genehmigungsverfahren, wie sie bei anderen Wärmepumpen-Typen nötig sind, entfallen bei Luft/Wasser Pumpen komplett.
Grundwasser ist ein hervorragender Speicher für Sonnenenergie in Form von direkter Übertragung durch die Erwärmung des Erdreichs oder Wärmeeintrag in den Boden durch Regen. Selbst an kalten Wintertagen hält es eine konstante Temperatur von +6°C bis +15°C, je nach örtlichen Gegebenheiten. Durch das konstante und enge Temperaturfenster der Wärmequelle ist die Leistungszahl der Grundwasser-Wärmepumpe über das ganze Jahr sehr hoch. Grundwasser steht nicht überall in ausreichender und geeigneter Qualität zur Verfügung, in einigen Fällen kann schlechte Wasserqualität durch den Einsatz eines Zwischenkreises dennoch genutzt werden. Wenn die Nutzung von Grundwasser möglich ist, lohnt sich der Einsatz aber. Für die Wärmenutzung müssen ein Saugbrunnen und ein Schluckbrunnen gebaut werden. In Deutschland muss die Nutzung von Grundwasser durch die zuständige Behörde für Wasserrecht genehmigt werden.
In einer Tiefe von ca. 1,20 m bis 1,50 m bleibt auch in unseren Breiten das Erdreich an kalten Wintertagen warm genug, um die Pumpen wirtschaftlich und effizient betreiben zu können. So sind Sole/Wasser Wärmepumpen auch bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt keinen Leistungsschwankungen unterworfen. Sie nehmen die Erdwärme durch unterirdische Rohrleitungen auf, durch die ein Solegemisch auf umweltfreundlicher Basis fließt. Dieses Sole-Gemisch bleibt auch bei Temperaturen unter 0°C flüssig und leitet die aufgenommene Wärme zum Verdampfer der Wärmepumpe weiter. Sole/Wasser Pumpen können Erdwärme auf unterschiedliche Art und Weise ernten. Die benötige Wärmetauscherfläche (meist unisolierte Rohrleitungen) können mittels Tiefenbohrung angebracht oder horizontal in den Boden eingebracht werden. Die Erdbohrungen haben den Vorteil, dass sie nicht so viel Platz benötigen. Die horizontal verlegten Erdkollektoren benötigen hingegen ca. zwei- bis dreimal so viel unverbaute Grünfläche wie die zu beheizende Wohnfläche. Wenn Sie über ein genügend großes Grundstück verfügen, haben Sie jedoch eine unerschöpfliche Energiereserve und die idealen Voraussetzungen für eine Sole/Wasser Wärmepumpe. Zudem sind diese beinahe wartungsfrei.
Es gibt Wärmepumpen in verschiedenen Betriebsarten und auch die Energiequellen sind unterschiedlich. In unserem Vergleich zeigen wir die jeweilige Form der Energiegewinnung, Aufstellungsorte und nötige Voraussetzungen und Maßnahmen auf.
Wärmequelle | Erdreich: Erdsonde | Erdreich: Erdreichkollektor | Grundwasser | Außenluft |
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Aufstellungsart | innen | innen | innen | innen oder außen |
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Anwendungsbereich | Gebäude mit geringem Platzangebot im Freien | Gebäude mit großem Platzangebot im Freien | Gebäude mit geringem Platzangebot (kein Wasserschutzgebiet) | Gebäude ohne oder mit kleinem Garten |
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Genehmigung benötigt? | ja | wasserrechtliche Anzeige notwendig | Genehmigung durch Wasserwirtschaftsamt | nein |
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Wartungsaufwand | nahezu wartungsfrei | nahezu wartungsfrei | gering | gering |
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Jahresarbeitszahl (JAZ) | ca. 4,5 | ca. 4,5 | mehr als 5 | bis zu 4 |
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Installationsaufwand und Anschaffungskosten | erhöht, vertikale Erdwärmesonden benötigt | hoch, horizontal verlegte Rohrleitungen auf dem Gelände | erhöht, zwei Bohrungen für Saug- und Schluckbrunnen auf dem Gelände | gering, keine Bohrungen oder Erdarbeiten nötig |
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Eine Wärmepumpe verfügt über eine hohe Effizienz und die Wärmeversorgung in den eigenen vier Wänden wird durch den Einsatz dieser Technik CO2-neutral. Diese Technologe ist aktuell das meist genutzte im Neubau, aber auch in der Sanierung steigen die Bestandzahlen. Doch welche Wärmepumpensysteme passen zu welchem Gebäudetyp?
Grundsätzlich gibt es kaum ein Gebäude, bei dem der Einsatz einer Pumpe nicht möglich wäre. Vom Neubau über energetisch sanierte oder auch teilsanierte Einfamilienhäuser bzw. Doppelhaushälften. Gerne beraten wir Sie hierzu!
Im Wesentlichen unterscheiden sich Wärmepumpen vom Aufstellungsort. Grundwasser- oder Erdreichgebundene Anlagen werden immer innen aufgestellt. Der große Vorteil ist, dass es hier keinerlei Lärmemissionen im Außenbereich gibt.
Bei Luft/Wasser Wärmepumpen gibt es Geräte bei denen im Außenbereich lediglich der Verdampfer platziert wird, alle weiteren Komponenten befinden sich im Inneren des Gebäudes. Diese Anlagen sind in der Regel deutlich leiser, als komplett im Außenbereich aufgestellte Anlagen, bei denen sich auch der komplette Kältekreis incl. Verdichter im freien befindet. Außen aufgestellte Geräte sind meistens die günstigere Lösung und sind vor allem in Neubauprojekten beliebt, da wenig Wohnraum für den Technikraum verschwendet werden muss. In eng bebauten Wohngebieten mit wenig Platz hat die Innenaufstellung einen klaren Vorteil durch ihre minimale Geräuschemission nach außen.
Egal ob Plus-Energie-Haus, Passivhaus oder Niedrigenergiehaus – eine Wärmepumpe ist das Heizgerät Nummer 1 in diesen Gebäudetypen. Durch den sehr geringen Energiebedarf dieser modernen Gebäude machen andere Heizungssysteme häufig wenig Sinn, da die Anschlusskosten (z.B. ans Gasnetz) in vielen Fällen einfach zu teuer sind. Immer häufiger wird eine Kombination von Lüftungsanlage mit Wärmepumpe zur Rückgewinnung der Raumwärme eingesetzt.
Auch für die Sanierung von Bestandsgebäuden kann eine Pumpe zum Einsatz kommen. Hierbei ist darauf zu achten, das richtige Modell für das Bestandsgebäude zu wählen. Sofern das Gebäude bereits mit Flächenheizkörpern ausgestattet ist, stellt die Umstellung auf Wärmepumpenheizungen kein Problem dar. Sofern Radiatoren im Einsatz sind, bestehen grundsätzlich zwei Möglichkeiten für den Umstieg auf eine Wärmepumpe als Heizsystem. Zum einen kann ein Wärmepumpen-Typ gewählt werden, der Hochtemperatur-Wärme für die Heizkörper bereit stellen kann, zum anderen kann auch der Tausch der bestehenden Heizkörper gegen Modelle die für Niedertemperatur geeignet sind eine Möglichkeit darstellen. Durch das Entfernen von Öltanks im Falle einer Sanierung der Ölheizung gewinnen Sie einen neuen Raum im Haus dazu, dieser kann als Hobbyraum, Abstellraum oder Weinkeller genutzt werden – die Möglichkeiten sind vielfältig. Nebenbei schaffen Sie so den Umstieg von fossile auf erneuerbarer Heizwärme.
Wenn Sie sich für eine Wärmepumpe entscheiden, sollten Sie sich parallel um eine Förderung kümmern. Dies könnte eine Förderung nach der aktuellen BAFA-Förderungsein. Gerne beraten Sie unsere Experten zu diesem Thema.
Die Bewertung der Energieeffizienz eines Heizsystems erfolgt durch eine Einteilung in sieben Effizienzklassen. Hier gilt A+++ als beste Energieeffizienzklasse, wobei dieses Level aktuell ausschließlich durch Wärmepumpen erreicht werden kann.
Der Aufbau des Energielabels (Quelle BWP) sowie inhaltliche Aussagekraft des Labels stellt sich wie folgt dar. Ziel ist es, die Effizienz der Wärmepumpen untereinander Vergleichbar zu machen. Dabei werden Niedertemperatur und Hochtemperatur in der Effizienz verglichen. Zusätzlich findet sich ein Bereich der die Heizleistungen unter verschiedenen Rahmenbedingungen (Temperaturzonen unterschiedlicher Länder) vergleichbar macht. Ein weiteres wichtiges Kriterium für die Auswahl der richtigen Wärmepumpe stellt die Angabe zu Schallemissionen im Innen-und Außenbereich dar.
