Wie funktioniert eigentlich eine Wärmepumpe und welche Aufgaben übernimmt sie im Dynahaus?
Die Wärmepumpe hat sich in den vergangenen Jahren einen festen Platz in der Wärme- und Kälteversorgung energieeffizienter Gebäude gesichert. Was viele nicht wissen: Bereits Mitte des 19. Jahrhunderts beschäftigen sich verschiedene Tüftler mit der Idee, durch Aggregatszustandswechsel von Stoffen, Energieflüsse aufgrund von Temperaturunterschieden nutzen zu können. Lange Zeit stand allerdings nicht das Heizen, sondern das Kühlen im Vordergrund des Interesses. Erst später avancierten die Geräte zu Heizungsanlagen. Als eines der ersten Unternehmen in Deutschland begann STIEBEL ELTRON in den 70ern mit der Entwicklung und Produktion von Wärmepumpen, welche nun auch im Dynahaus eingesetzt werden.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Normalerweise lässt sich Wärme nur aus einer Energiequelle gewinnen, die eine höhere Temperatur aufweist als ihre direkte Umgebung. Zum Beispiel aus einer Flamme im Heizkessel. Ein Medium, meistens Wasser, umströmt diese Energiequelle und nimmt durch das große Temperaturgefälle deren Wärme auf. Wärme strömt grundsätzlich von der hohen zur niedrigen Temperatur. Das Medium Wasser transportiert die aus der Brennerflamme aufgenommene Energie dorthin, wo sie gebraucht wird: zum Heizkörper.
Die Wärmepumpentechnik arbeitet im Prinzip ganz ähnlich. Nur, dass die Energiequelle keine Brennerflamme, sondern die Umweltwärme selbst ist. Da die Umwelttemperatur aber keine hohe Temperatur besitzt, muss das Medium, das ihre Energie entziehen soll, kälter sein, damit wiederum ein Temperaturgefälle entsteht. Deshalb wird als Medium kein Wasser, sondern ein flüssiges Kältemittel genutzt. Das Prinzip entspricht der Funktionsweise eines Kühlschranks.
Die Wärmepumpe entzieht der Umwelt Wärme und leitet sie in das Heizsystem weiter. Der Vorgang läuft wie folgt ab: In einer Wärmepumpe zirkuliert ein Kältemittel, dass die Umweltenergie zum Heizsystem transportiert. Dazu wird das zunächst gasförmige Kältemittel in einem Verdichter komprimiert. Dort steigt der Druck und das Mittel wird wärmer. Derart erhitzt gelangt es zum Wärmetauscher. Dort wird die Wärme in den Heizkreislauf übertragen. Dabei gibt das Kältemittel Energie ab und wird wieder flüssig. Es wird weiter im Kreislauf zum Expansionsventil geführt, wo der Druck im Ventil kontrolliert reduziert wird. Dabei kühlt es sich stark ab. Das flüssige Kältemittel gelangt nun zum Verdampfer. Hier nimmt es die ganze Umweltwärme auf, um wieder gasförmig zu werden. Der Prozess beginnt erneut.
Dynahaus: Sonnenenergie clever managen
Als Umweltenergiequelle für eine Wärmepumpe kommen verschiedene Lösungen in Betracht. Das Erdreich, vorhandenes Grundwasser oder die Umgebungsluft sind die gängigen Quellenarten. Die STIEBEL ELTRON Luft/Wasser-Wärmepumpe im Dynahaus nutzt – wie die Bezeichnung schon ahnen lässt – die Umgebungsluft als Umweltwärmequelle.
Wärmepumpen brauchen dabei meist nur einen Anteil Strom zur Antriebsenergie, um bis zu drei Anteile kostenlose Teile Wärmeenergie zu gewinnen. Da im Dynahaus hierfür, gesteuert durch das Energiemanagementsystem, vorzugsweise Strom aus der eigenen Photovoltaik-Anlage genutzt wird, ist das besonders günstig und umweltfreundlich.
Vor allen Dingen an sonnenreichen Tagen, produziert die Photovoltaikanlage wesentlich mehr Energie, als die Bewohner des Dynahauses verbrauchen. Auch für diesen Fall kennt das intelligente Energiemanagementsystem eine effektive Alternative zur unwirtschaftlichen Netzeinspeisung. Die Wärmepumpe wird dabei so gesteuert, dass die überschüssige Energie in Form von Wärme in den verschiedenen Speichermedien des Dynahauses verbleiben. Dafür stehen neben der massiven Bodenplatte, beispielsweise auch der Wandspeicher zur Verfügung, welcher ganzjährig zur Trinkwassererwärmung genutzt wird. Die dafür notwendige Technik befindet sich für den Bewohner unsichtbar, im inneren der Wand. Weitere Überschüsse werden in der integrierten Batterie des Hauses gespeichert und stehen den Bewohnern dann zur Verfügung, wenn diese Energie verbrauchen möchten. (bspw. In der Nacht, wenn die PV Anlage keine Energie produziert) Erst wenn alle Speichermöglichkeiten des Dynahauses ausgeschöpft sind, wird die Einspeisung in das öffentliche Netz vorgenommen.
Im Dynahaus arbeitet die STIEBEL ELTRON Luft/Wasser-Wärmepumpe aus der WPL 15/25-Baureihe. Mit einem COP von 4 (bei A2/W35) gehört das Gerät zu den effizientesten Produkten in diesem Marktsegment. Detaillierte Informationen zur Wärmepumpe im Dynahaus finden Sie unter: http://blog.stiebel-eltron.de