Erdwärme & Lüftung

I. Die Wärmepumpe - umweltfreundlich und kostengünstig

Mit Wärmepumpe und kontrollierter Lüftung als Heizungen in Verbindung mit Erdwärme kann ein erheblicher Beitrag zum Energiesparen durch den Einsatz erneuerbarer Energien geleistet werden.

Wärmepumpen-Heizungen sind in Bezug auf CO2-Ausstoß und Primärenergieverbrauch den Gas- und Ölheizungen schon heute deutlich überlegen und bedeutend umweltfreundlicher.
Die Heiztechnik der Wärmepumpe in Verbindung mit Erdwärme bietet jetzt und in der Zukunft die überzeugendste Alternative zu konventionellen Heizungen.
Die Technik der Wärmepumpe ist seit vielen Jahren ausgereift. Bereits 1938 wurde in der Schweiz und 1969 in Deutschland erstmalig eine Wärmepumpe eingesetzt. Sie bietet bewährte energiesparende Systemlösungen, welche ein Gebäude zuverlässig zu 100% mit Wärme versorgen.
Bei einer Wärmepumpe wird die Energie für Heizungen zu 75% aus Umwelt- bzw. Sonnenenergie und nur zu 25% aus elektrischer Energie erzeugt.
In einem geschlossenen Kältekreislauf wird der Umwelt Sonnenenergie entzogen und dem Kältemittel zugeführt.
Der Kompressor in der Wärmepumpe verdichtet das Kältemittel und bringt es dadurch auf ein höheres, für Heizungen nutzbares Temperaturniveau. Die zum Verdichten aufgewendete elektrische Energie ist im Kältemittel vorhanden und geht nicht verloren. Bei einem minimalen Energieeinsatz von 1 kW für Betriebsstrom können durch Nutzung in der Natur vorhandener, kostenloser Energie, wie z.B. Erdwärme, 4 kW Heizenergie erzeugt werden. Dies entspricht einer Leistungszahl von 4.


Wir wünschen Ihnen viel Spaß beim Lesen der ausführlichen Informationen und freuen uns über Ihre Meinung und Anregungen.

Alle Arten von Wärmepumpen lassen sich langfristig preiswerter betreiben als herkömmliche Öl- und Gasheizungen.

Das Wichtigste rund um die Wärmepumpe
Entscheidend für den Einsatz der Wärmepumpe sind mitunter die Wärmequellen.
So ist auch die Lage des Grundstücks entscheidend, ob eher die Luft, das Erdreich oder das Wasser als Wärmequelle infrage kommt.
Neben der Wärmequelle ist das zu planende oder das bereits bestehende Heizsystem ein wichtiger Aspekt, um sich für die optimale Wärmepumpenheizung entscheiden zu können.
Doch Wärmepumpen spenden nicht nur Wärme, sie können im reversiblen Betrieb als Wärmepumpenkühlung auch die Klimaanlage ersetzen.

Wärmepumpen-Funktion - Wie Wärmepumpen arbeiten

Die Wärmepumpen-Funktion ist durch einen geschlossenen Kreisprozeß gegeben. Die Wärmepumpe verwandelt auch bei winterlichen Minusgraden Wärme niedriger Temperatur in Wärme hoher Temperatur. Verantwortlich dafür ist das physikalische Prinzip, das sich - analog zum Kühlschrank - bei Wärmepumpen durch einen geschlossenen Kreisprozeß vollzieht: Das Arbeitsmedium ändert kontinuierlich seinen Aggregatzustand, verdampft, wird komprimiert, verflüssigt sich und expandiert.

Wärmequellen - Energie aus der Natur
Erdwärme

Die Wärmequellen der Erdwärme können an der Oberfläche in 0,80 m bis 1,60 m Tiefe durch die horizontale Verlegung der Wärmetauscherrohre oder durch vertikale Erdsonden bis in ca. 100 m Tiefe genutzt werden.

Die benötigte Fläche für die Wärmequellen liegt in der Regel beim ein- bis zweifachen der Nutzfläche, die beheizt werden soll.
Der Wärmebedarf der Nutzfläche schwankt in der Regel zwischen 30 W/Quadratmeter bei einem Niedrigenergiehaus und 80 W/Quadratmeter bei einem Altbau mit Wärmedämmung.

Tiefenbohrung

Die Verfahren der Tiefenbohrung sind zwar auch auf kleinsten Flächen anwendbar, doch sind sie als Wärmequellen verhältnismäßig teuer. Oft wird Tiefenbohrung als Alternative eingesetzt, wenn die Grundfläche für Flächenkollektoren nicht ausreicht. Je nach Boden lassen sich pro Bohrmeter rund 70 W Heizleistung erzielen. Voraussetzung für die Bohrung ist eine Zufahrtsmöglichkeit für LKW.

Erdsonden werden in der Regel bis zu 100 m Tiefe installiert. Als Material dient vielfach HDPE (High Density Polyethylen), als Kreislaufflüssigkeit oft Wasser mit Frostschutzmittel (Sole). Stahlrohre sind kaum geeignet, da sie anfällig für Korrosion sind und sich dies auf die Lebensdauer der Anlage auswirken kann. Das Bohrloch wird mit plastischen Stoffen wie Ton oder Tongemische verfüllt, um den Kontakt zwischen Sonde und Erdreich sicherzustellen und die verschiedenen Tiefenhorizonte bzw. Grundwasserleiter des Erdreichs gegeneinander abzudichten. Das Wasserwirtschaftsamt erteilt die Genehmigung für Erdsonden .

Grundwasser

Mit der Wärmequelle Grundwasser lassen sich in der Regel gute Arbeitszahlen erreichen, jedoch erfordert diese Methode eine wasserrechtliche Bewilligung, die meist befristet erteilt wird. Eine weitere Voraussetzung ist natürlich eine ausreichende Wassermenge, für ein Einfamilienhaus sollte eine Entnahme von mindestens zwei Kubikmeter Grundwasser pro Stunde möglich sein. Im Normalfall sind ein Entnahme- und ein Schluckbrunnen zu errichten. Grundwasser ist die Wärmequelle mit dem höchsten Temperaturniveau.

Außenluft

Wenngleich sich Wärmepumpen-Anlagen mit der Wärmequelle Außenluft vergleichsweise günstig herstellen lassen, so ist doch deren Arbeitszahl niedriger. Die Luft wird bei diesem Verfahren mit einem Ventilator über den Verdampfer geführt. Unter allen Wärmequellen lassen sich bei der Außenluft die geringsten Arbeitszahlen erzielen.
Wärmepumpenheizung als Flächenheizung

Ein Niedertemperaturheizsystem ist dann notwendig, wenn die Wärmepumpe den Wärmebedarf ohne zusätzliche Wärmeerzeuger decken soll. Dieses Heizsystem lässt sich gut als Fußbodenheizung konzipieren und wird in mehr als der Hälfte der Neubauten bereits eingesetzt. Die maximale und sinnvolle Vorlauftemperatur bei Fußbodenheizungen beträgt 35 0C bei einer Wärmepumpenheizung. Fußbodenheizungen sind auch deshalb vorteilhaft, weil der Fußboden Wärme speichert und sich somit günstige Stromtarife nutzen lassen. Die geringen Temperaturunterschiede zwischen Fußboden und Raumluft bewirken einen Selbstregeleffekt: Eine leichte Erhöhung der Raumtemperatur bewirkt eine niedrigere Wärmeabgabe des Fußbodens.

Wärmepumpenheizung mit Heizkörper

Eine Alternative zur Fußbodenheizung sind Heizkörper für den Neubau. Hier werden Wärmepumpen mit einer höheren Vorlauftemperatur bis 65°C eingesetzt.

Förderungen für Wärmepumpen von EU, Bund, Ländern und Gemeinden
Förderungen für eine Wärmepumpen-Heizung werden auf bundesweiter Ebene über KfW-Programme als zinsverbilligte Darlehen vergeben.
Für Neubauten steht das Programm "Ökologisch Bauen" mit einem sehr niedrigen effektiven Zinssatz ab 1,85% bereit.

Bei Sanierungen kann das Programm "Wohnraum Modernisieren", Variante "Öko-Plus", für Förderungen in Betracht kommen. Bei diesem Programm ist das Baujahr unerheblich und es wird eine effektiver Zinssatz ab 2,85 % eingeräumt.

Wird ein Altbau, der vor 1985 fertig gestellt wurde, mit einer Wärmepumpe ausgestattet ist das "CO2-Gebäudesanierungsprogramm" einzusetzen. Hier wird der günstigste effektive Zinssatz ab 1,85% gewährt. Wird der Altbau zum "Niedrigenergiehaus im Bestand" (Neubau-Niveau nach der Energieeinsparverordnung - "EnEV") saniert wird sogar ein Teilschulderlaß (15% der Kreditsumme für energetische Maßnahmen) gewährt.

Zinssätze sind mit Stand Januar 2007 angegeben und können von den aktuellen Konditionen

Neben Förderungen der Wärmepumpe durch günstige Finanzierung und Zuschüsse bieten EVU fast immer Sondertarife für Strom an, die deutlich unter den normalen Preisen liegen. Sonderverträge enthalten entweder einen einheitlichen Arbeitspreis über die gesamte Freigabedauer, oder es werden zwei Preise für die Schwachlastzeit und für die übrige Freigabezeit vereinbart.



II. Die Lüftung - ein häufig unterschätztes Thema
Mit dem richtigen Lüftunen und richtigem Heizen läßt sich die Luftqualität stark optimieren.
Der Instrumenteneinsatz dabei ist relativ gering: Es sind Fenster, Heizung oder Lüftungsanlagen, die das Wohnklima weitgehend "automatisch" regeln.
Dennoch ist das Thema Gebäude- oder Wohnungslüftung nicht ganz so einfach: Viele Menschen wissen einfach nicht, mit welchen Mitteln, wann und wie lange zu lüften ist.

Die Vorteile der richtigen Lüftung sind neben der hohen Luftqualität die Vermeidung von Schimmelpilzbefall, ein gesundes Wohnklima, der Erhalt der Bausubstanz und die Einsparung von Heizkosten. Alleine bei der Heizung können bei richtiger Planung und richtigem Verhalten der Bewohner bis zu 40 Prozent eingespart werden.

Immer noch wird nach dem Fensteröffnen gerufen, wenn angeblich der Sauerstoff verbraucht ist.
Doch das ist falsch. Bei leichter Betätigung im Haushalt braucht ein Erwachsener stündlich nur zwischen 15 und 50 Liter Sauerstoff. In einem 20 Quadratmeter großen Zimmer befinden sich jedoch 10.000 Liter Sauerstoff in der Luft. Ohne dass Sauerstoffmangel eintritt, würde diese Menge eine Stunde lang für 200 Menschen ausreichen.

Die notwendige Lüftung an der Abfuhr von Luftschadstoffen (z.B. Lösungsmittel, Formaldehyd, Radon) zu orientieren, ist bei näherem Hinsehen auch nicht hilfreich. Zum einen lassen sich diese Verunreinigungen erst spät oder gar nicht wahrnehmen, weil sie geruchlos sind. Bei empfindlichen Menschen können sie bereits weit unter der Wahrnehmbarkeit allergische Reaktionen hervorrufen.
Aufgrund der großen Zahl von Schadstoffen in der Luft ist eine einfache und laufende Messung und Überwachung von Luftschadstoffen gar nicht möglich. So ist nicht die häufige Lüftung, sondern die Beseitigung oder die Abdichtung der Emissionsquellen der wirksamste Schutz gegen gesundheitliche Risiken.


Darstellung einer Lüftungsanlage


Luftwechselrate und Energieverbrauch
Die Luftwechselrate ist das Maß für die Lüftung, sie gibt den kompletten Luftaustausch eines Raumes pro Stunde an. Sie ist somit entscheidend für die Höhe des Verbrauchs.
Ihre Größe hängt davon ab, wieviel Wind bei geschlossenen Fenstern durch die Fugen gelangt, wie lange und wie oft die Fenster geöffnet sind. Eine Luftwechselrate von "1" bedeutet, dass die Luft im Mittel einmal pro Stunde komplett erneuert wird.
Wird die Luft pro Stunde zweimal erneuert, beträgt die Luftwechselrate "2".

Die Lüftung hat natürlich auch Auswirkungen auf den Energieverbrauch. Folgende Angaben machen das deutlich: Eine Luftwechselrate von "1" in einer 75 Quadratmeter großen Etagenwohnung macht einen Heizölverbrauch von knapp 700 Liter während der Wintersaison aus. Ein Einfamilienhaus mit 140 Quadratmeter Wohnfläche verbraucht bei dieser Luftwechselrate im Mittel schon 1.250 Liter Öl. Bei einer Luftwechselrate von 2 und mehr kann der Energieverbrauch - nur für die Lüftung - auf mehr als 3000 Liter pro Einfamilienhaus steigen.

Die so genannte "Pettenkofer-Grenze" legt die notwendige Lufterneuerung durch Lüftung in einem 4-Personen-Haushalt auf zwei Stunden (Etagenwohnung 75 Quadratmeter), und drei Stunden in einem größeren Einfamilienhaus fest. Für beide Wohnungstypen reichen dann zwischen 250 und knapp 500 Liter Öl für den Wärmebedarf der Lüftung aus.

Es geht hier darum, wie eine hohe Raumluftqualität zu erreichen ist, um den Sinn und Zweck der Wohnungslüftung und wie die Lüftungstechnik Gesundheit und Bausubstanz erhalten kann. Zur Unterstützung guter Luftqualität gibt es eine Reihe von einfachen technischen Hilfsmitteln. Wer das Funktionsprinzip dieser Hilfsmittel kennt, kann besser entscheiden, welche Lüftungstechnik am besten für den eigenen Zweck geeignet ist.

Mit Lüftungsanlagen lässt sich Wärme auch zurückgewinnen, beispielsweise durch Wärmerückgewinnung im Lüftungswärmetauscher oder auch mit einer nachgeschalteten Wärmepumpe. Das reduziert die Energiekosten in hohem Maße.


Schließlich geht es um richtig Lüften.