Was ist das – eine Wärmepumpe? Das fragte Herr Huber seinen Heizungs-fachmann, als der ihm eine solche empfahl, damit er sein Einfamilienhaus vor allem in den Übergangszeiten - Frühjahr und Herbst - preisgünstiger und umweltfreundlicher heizen sowie Warmwasser bereiten kann. Warmwasser auch während der Sommerzeit.
Ja – meinte der, das ist nicht so ganz einfach, einem Laien, das zu erklären, denn das ist eine sehr komplizierte Apparatur. Ist sie das wirklich? Nein, nur er, der zwar Heizungsfachmann aber kein Kältetechniker ist, weiß zwar, was man mit einer Wärmepumpe bewerkstelligen kann. Was in so einer Wärmepumpe technisch abläuft, das weiß er wahrscheinlich selbst nicht genau Das aber kann er als „Heizungs-Fachberater“ natürlich nicht zugeben.
Herr Huber wußte nun genausoviel wie vorher und wandte sich deshalb eines Tages an mich, mit den Worten: „Sie wurden mir als Wärmepumpen-Fachmann empfohlen. Bitte erklären Sie mir, was eine Wärmepumpe ist, wie sie funktioniert und worin ihr Vorteil liegt.“ Ich sagte ihm zu, daß ich mich bemühen werde, ihm die Wärmepumpenfunktion mit den Worten zu erklären, die er als Nichtfachmann verstehen wird, und begann, ihm das Wärmepumpen-System folgendermaßen zu erklären:
Ungefähr Mitte der 70ziger Jahre kam das Wort Wärmepumpe in Umlauf, und erweckte den Eindruck, als hätte man eine neue Heiztechnik erfunden. Erfunden hatte man sie nicht sondern entdeckt. Das heißt, man hatte quasi „entdeckt“, daß man die Abwärme von kältetechnischen Anlagen nutzen könnte.
Denn, als Carl von Linde 1876 seine erste mit Ammoniak gefüllte Kältemaschine in Betrieb nahm, war auch – ganz automatisch – die Wärmepumpe geboren. Denn alle kältetechnischen Anlagen, auch die, die ohne Kältekompressoren arbeiten, wie z.B. die Absorptionsanlagen, sind nichts anderes als Wärmepumpen-Systeme.
Es ist bekannt und auch einleuchtend, daß man immer nur Wärme von einem Körper höherer Temperatur an einen Körper niederer Temperatur direkt abführen, also übertragen kann - niemals umgekehrt. Deshalb nennt man einen solchen Vorgang auch irreversibel d.h. nicht umkehrbar. Wenn Sie einen Backstein mit einer Temperatur von +30 oC in einen Eimer mit Wasser von +10 oC legen, wird nach einer gewissen Zeit die Temperatur für beide Teile gleich sein, und zwischen +10 und +30 oC liegen. Ihre Höhe ist abhängig von der Wassermenge und der Backsteingröße. Der Stein hat nämlich einen Teil seiner Wärmemenge bis zum Temperaturausgleich an das Wasser abgegeben. Niemals würde die Temperatur vom Stein höher als vorher und die des Wassers niedriger werden.
Mit einem Wärmepumpensystem wird es aber möglich, genau das zu erreichen, nämlich einem Körper niederer Temperatur Wärme zu entziehen und sie einem Körper höherer Temperatur zuführen, wenn auch in begrenzten Maßen. Abkühlen – also Kälte erzeugen - bedeutet immer Wärme entziehen! Wenn man eine warme Speise in den Kühlschrank stellt, dann wird sie auf die eingestellte Temperatur, die zwischen +2 und +7 oC liegt, abgekühlt, indem ihr die Wärme entzogen und ungenutzt über das Kühlsystem nach draußen abgeführt wird. Daraus darf man zurecht schließen, daß auch der Kühlschrank nichts anderes als eine Wärmepumpe ist.
Der eigentliche Sinn der Wärmepumpe, der ihr auch den Namen verliehen hat, besteht darin, zwangsläufig etwas abzukühlen - also Wärme „abzupumpen“ - die zum Heizen oder zur Warmwasserbereitung genutzt werden kann. Als „Wärmequellen“ kommen die Außenluft, Fluß- oder Quellwasser, und die Erdwärme in Frage.
Die wirtschaftliche Nutzung der Außenluft und des Flußwassers hat ihre Grenzen. D.h. sobald die Außentemperaturen unter +5 oC absinken, wird es uninteressant. Da aber steht die Erdwärme zur Verfügung, mit der man auch bei niederen Außentemperaturen wirtschaftlich heizen kann. Dafür sind die Investitionskosten für eine solche Anlage auch entsprechend höher, weshalb die Amortisationszeit eine wichtige Rolle spielen sollte, wenn man sich für eine Wärmepumpen-Anlage entscheiden will.
Herr Huber fragte mich dann: „Was ist nun das Interessante an einem Wärmepumpensystem, wenn es zum Heizen und zur Warmwasserbereitung eingesetzt wird?“ Ich überlegte kurz und sagte ihm dann: „Wenn Sie zum Beispiel in Ihrem Wohnzimmer eine Temperatur von +21 oC - bei einer Außentemperatur von +15 oC - halten wollen, dann nehmen Sie einen Elektroheizlüfter mit 1 kW Heizleistung und schalten ihn ein. Wenn wir nun davon ausgehen, daß der Heizlüfter an einem Tag insgesamt 6 Stunden gelaufen ist, dann sind das 6 x 1 kW = 6 kWh (Kilowattstunden), die Sie verbraucht haben. Mit einer Wärmepumpe würden Sie höchstens eine Elektroleistung von ca.300 W benötigen, um die gleiche Heizleistung zu erzielen und damit nur 1,8 Kilowattstunden verbrauchen. Also nur rund 30 % gegenüber dem Heizlüfter. Das sind Richtwerte, die z.T. noch verbessert werden können.
Die Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe ist sowohl von der Temperaturdifferenz zwischen der Wärmequelle und dem zu erwärmenden Objekt, wie auch von der Höhe der beiden Temperaturen abhängig. Hier spricht man nicht von einem Wirkungsgrad, der immer kleiner als 1 ist, sondern von einer Leistungsziffer, die immer größer als 1 ist. Diese besagt, wie hoch die gewonnene Leistung gegenüber der aufgewendeten Leistung ist. In unserem Beispiel wäre die Leistungsziffer 3,33. Das bedeutet: mit der aufgewendeten Elektroenergie von 300 W erreicht man eine Wärmeenergie, die 3,33 mal höher liegt: (300 x 3,33 = 999 W) – rd. 1.000 W oder 1 kW Wärmeleistung.
Herr Huber schaute mich an und sagte dann: „So, jetzt weiß ich endlich, was eine Wärmepumpe ist und worin ihr eigentlicher Zweck beziehungsweise ihr Vorteil zu finden ist. Und wie ist das nun mit der Amortisationszeit?“
Dafür muß eine Wirtschaftlichkeitsberechnung durchgeführt werden. Denn es muß der durchschnittliche Wert ermittelt werden, der mit der Wärmepumpe pro Jahr an Strom- bzw. Heizkosten eingespart wird. Wenn man dann die Investitionskosten durch diesen Wert dividiert, erhält man die Zeit, in Jahren, in der man die Anschaffungskosten der Wärmepumpen-Anlage wieder herausgeholt hat.
Beim Festlegen der Amortisationszeit streiten sich die Geister. Ich selbst halte eine Amortisationszeit unter 8 Jahre für richtig. Denn die durchschnittliche Lebensdauer eines Kältekompressors liegt bei ungefähr 8 Jahren. Der kann natürlich auch 20 Jahre halten oder auch nur 4 Jahre. Die Investitionskosten sollten sich also amortisiert haben, bevor eine größere Reparatur anfallen kann.
Ich hoffe, Ihr könnt jetzt beim Thema Wärmepumpe auch ein wenig mitreden.
Herzliche Grüße
Karl
