Erdwärmepumpen finden bei der Planung von Eigenheimen und Industrieneubauten immer größere Beachtung und leisten einen wesentlichen Beitrag zur Energiewende.
Die Anfänge der Erdwärmepumpen reichen bis in die fünfziger Jahre des 19. Jahrhunderts zurück, als Lord Kelvin nachwies, dass zum Heizen auch Kältemaschinen verwendet werden können. Erste Prototypen der Erdwärmepumpe wurden ab 1855 in Österreich zur Salzgewinnung eingesetzt. 1938 diente eine Erdwärmepumpe erstmals in der Schweiz zur Beheizung von Gebäuden in Zürich. Erst 1972 kam in Deutschland die erste erdgekoppelte Wärmepumpe zum Einsatz. Seitdem wurde die Technologie der Erdwärmenutzung ständig verfeinert. Die wirtschaftliche Bedeutung von Erdwärmepumpen zeigte sich ab 1978, als ihre Verwendung per Gesetz staatlich gefördert wurde.
Die Vorteile einer Erdwärmepumpenheizung sind in erster Linie die günstigen Heizkosten und der geringe Platzbedarf. Die Unabhängigkeit von konventionellen Brennstoffen macht die Erdwärmetechnik umweltfreundlich und zukunftsorientiert.
Funktionsweise von Erdwärmepumpen
Bei dieser Technologie werden die physikalischen Vorgänge Verdampfen und Kondensieren für Heizzwecke nutzbar gemacht. Ausgangspunkt ist die im Erdreich durch Sonneneinstrahlung gespeicherte und durch Eigenrotation der Erde erzeugte Wärme. In unseren Breiten hat das Erdreich auch bei starkem Frost in Tiefen ab 80 Zentimetern immer eine Temperatur von über 0 Grad Celsius. Erdwärmepumpen funktionieren ähnlich wie ein Kühlschrank, wobei die abgegebene Wärme jedoch zu Heizzwecken genutzt wird. Viele Systeme können deshalb im Sommer auch zum Kühlen verwendet werden.
Die im Erdreich gespeicherte Wärme wird durch ein im System zirkulierendes Kältemittel aufgenommen, welches sich dadurch erwärmt und diese Wärmeenergie von der Erdwärmepumpe zur Heizung transportiert. Durch einen Kondensator wird dem Wärmeträger die Wärme entzogen. Im sich anschließenden Verdichter wird der Druck weiter erhöht, sodass das Kältemittel dem Wärmetauscher zugeführt werden kann. Heizung und Brauchwasser erwärmen sich, während das Kühlmittel sich abkühlt. Danach kann es wieder zur Erdwärmepumpe transportiert werden und der Kreislauf beginnt von Neuem.
Bauarten von Erdwärmepumpen
Bei Kompressions-Wärmepumpen wird das Prinzip der Verdampfungswärme genutzt. Ein in einem Kreislauf zirkulierendes Kältemittel wird in einem Kreislauf unter Verwendung von Kondensator und Verdichter abwechselnd in die Aggregatzustände flüssig und gasförmig überführt.
Bei Absorptions-Wärmepumpen wird das Prinzip der Reaktionswärme bei Mischung zweier Flüssigkeiten oder Gase genutzt. In zwei Kreisläufen wird ein Lösungsmittel in einem Kältemittel gelöst.
Bei Adsorptions-Wärmepumpen wird ein festes Lösungsmittel (Adsorbens) an einem Kältemittel ad- und desorbiert, wodurch dem Prozess Wärme entnommen und zugeführt wird. Hierbei wird zwischen Ad- und Desorption zyklisch gewechselt, da das feste Lösungsmittel nicht in einem Kreislauf umgewälzt werden kann.
