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Elektro-Wärmepumpe

Wärmepumpen sind Heizsysteme die die gespeicherte Sonnenenergie in Grundwasser, Außenluft und Erdreich nutzen und ein Mehrfaches der eingesetzten Energie als Heizwärme abgeben. Im Unterschied zu konventionellen Heizsystemen vollzieht sich in der Wärmepumpe kein Verbrennungsprozess, sondern ein thermodynamischer Kreisprozess. Ein im Heizsystem zirkulierendes Kältemittel verdampft aufgrund seines niedrigen Siedepunktes unter dem Einfluss der aufgenommenen Umweltwärme. Die dem System zugeführte elektrische Antriebsenergie bewirkt eine Verdichtung des dampfförmigen Kältemittels; durch die Erhöhung des Drucks steigt zugleich dessen Temperatur. In einem Kondensator wird das Kältemittel wieder verflüssigt, wobei es sowohl die zugeführte Antriebsenergie als auch die Wärmeenergie aus der Umwelt auf einem höheren Temperaturniveau an das Heizmedium abgibt. Der Kreislauf schließt sich, indem ein nachgeschaltetes Entspannungsventil den Druck wieder vermindert.

Es gibt unterschiedliche Wärmepumpen, die sich durch die genutzte Energiequelle und die Form der Wärmeübertragung unterscheiden. Je nach Wärmequelle und nach Wärmeträger des Heizsystems spricht man von einer Luft/Luft-, einer Luft/Wasser-, einer Wasser/Wasser- oder einer Sole/Wasser-Wärmepumpe. Hierbei wird zuerst die Wärmequelle genannt und dann der Wärmeträger im Heizsystem. Die Wärmeabgabe erfolgt bei Wärmepumpen mit dem Wärmeträger Wasser wie bei jeder Zentralheizung über Heizkörper oder integrierte Heizflächen, wie z. B. eine Fußbodenheizung.

Hinweis: Die Fußbodenheizung eignet sich besonders gut, da niedrige Vorlauftemperaturen (30 °C bis 40 °C) ideal für die Wärmepumpe sind. Für den Sanierungsfall gibt es auf dem Markt auch Wärmepumpen mit Vorlauftemperaturen von über 55 °C und mehr.

Elektro-Wärmepumpe
© Stiebel Eltron
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Gebäudekühlung

Viele Wärmepumpen können nicht nur heizen, sondern auch kühlen und sorgen dadurch ganzjährig für angenehme Raumtemperaturen. Man unterscheidet hier zwischen passiver und aktiver Kühlung.

Bei der passiven Kühlung nutzt eine Erdreich- oder eine Grundwasser-Wärmepumpe einfach das niedrige Temperaturniveau aus Erdreich oder Grundwasser und überträgt es über einen Wärmetauscher auf das Heizsystem. Dessen Heizflächen werden dadurch zu Kühlflächen und senken die Temperatur in den Räumen um bis zu drei Grad. Da hierfür die Wärmepumpe selbst nicht aktiv ist – nur Regelung und Umwälzpumpe sind in Betrieb – bleiben die Kosten für die Kühlung relativ gering.

Bei der aktiven Kühlung wird der thermodynamische Prozess der Wärmepumpe umgekehrt. Die Wärme wird jetzt statt aus dem Boden, dem Wasser oder der Luft aus den Räumen des Hauses entzogen und nach außen an die Umgebung abgegeben. Auch bei dieser Art der Kühlung lässt sich die Raumtemperatur um einige Grad senken, allerdings liegt der Stromverbrauch höher als bei der passiven Kühlung.

Eine gleichzeitige Nutzung zum Kühlen und Heizen steigert die Effizienz der Wärmepumpe mit Erdwärmesonden im Heizbetrieb, da eine Erdwärmesonde im Sommer deutlich besser regeneriert.

Hintergrund: Der Betrieb im Winter entzieht dem Boden mehr Wärme, als im Sommer nachfließen kann. Diese Auskühlung wird durch die Zuführung von Wärme im Sommer vermindert.

Gebäudekühlung
© Dimplex
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Heizungspumpe

Mit hocheffizienten elektronisch geregelten Heizungspumpen lassen sich gegenüber ungeregelten Standardpumpen bis zu 80 Prozent Strom einsparen. Ein Vierpersonenhaushalt kann so bei der Wärmeverteilung im Heizungssystem bis zu 150 Euro Stromkosten im Jahr einsparen. Bei solarthermischen Anlagen sorgen Hocheffizienzpumpen für eine deutliche Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades.

Hinweis: Eine alte Heizungspumpe verursacht rund 10 Prozent des jährlichen Stromverbrauchs. Sie verbraucht häufig mehr Strom als ein Kühlschrank oder ein Gefriergerät!

Heizungspumpe
© ZVSHK
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Stromkreisverteiler

Im Einfamilienhaus befindet sich der Stromkreisverteiler meist im Keller oder in einem Hausarbeitsraum. Häufig wird eine Kombination aus Zählerfeld (hier sitzt der Stromzähler) und Stromkreisverteiler an einer Hausanschlusswand bzw. -nische realisiert. Auch ein Feld für die Aufnahme von Verteileinrichtungen für Kommunikationsfunktionen wie TV und Telekommunikation im Zählerschrank ist empfehlenswert.Vom Stromkreisverteiler werden dann die einzelnen Stromkreise (Leitungen) in die Räume geführt. Bei der Festlegung der Größe des Stromkreisverteilers ist darauf zu achten, dass Reserveplätze für eine spätere Erweiterung zur Verfügung stehen.

Hinweis: Licht- und Steckdosenstromkreise sowie Stromkreise in der Garage, im Außenbereich sollten getrennt abgesichert werden. Auch bei Haushaltgeräten in Küche und Hausarbeitsraum empfiehlt sich eine getrennte Absicherung. Sprechen Sie mit Ihrem Fachhandwerker!

Stromkreisverteiler
© Hager
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Stromzähler

Der Stromzähler zählt die verbrauchte elektrische Energie. Moderne elektronische (intelligente) Zähler zeigen über ihr Anzeigefeld oder indirekt über einen PC/Laptop den aktuellen Zählerstand und die Verbrauchshistorie an. So können Kunden ihren Energieverbrauch bewusster wahrnehmen, ihr Verbrauchsverhalten beeinflussen oder gar verändern. Zugleich sind die modernen Zähler Basiskomponente für den Aufbau intelligenter Stromnetze und einer intelligenten Infrastruktur im Gebäude („Smart Home“). So können über die Kommunikationseinheit eines intelligenten Zählers, dem Smart Meter Gateway, beispielsweise Elektrofahrzeuge oder Wärmepumpen an ein intelligentes Energienetz angebunden werden.

Bis 2020 sollen laut Bestimmung der EU-Kommission 80 Prozent der Haushalte mit Smart Metern ausgestattet sein.

Stromzähler
© Hager
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Das Projekt

Intelligente Gebäudetechnik ist der Schlüssel für eine gute Lebensqualität und soll das Wohnen und Arbeiten im Haus erleichtern. Unser Energiesparhaus+ zeigt Ihnen auf, wie viele unterschiedliche Geräte und Systeme es in einem modernen Einfamilienhaus gibt, um die vielfältigen Wünsche und Anforderungen an Komfort, Sicherheit und Energieeffizienz zu erfüllen. Die Möglichkeiten moderner Gebäudetechnik sind heute fast unbegrenzt und es kommt vor allem darauf an, sich auf das Wesentliche und Machbare zu konzentrieren und die Geräte und Systeme im Sinne von Kosteneinsparung und Klimaschutz einzusetzen.

Wir haben die einzelnen Anwendungen in unserem Modellgebäude detailliert beschrieben und besonders wichtige Punkte und Details hervorgehoben. Besonders im Blickpunkt: moderne Haushaltsgeräte, eine zukunftsfähige Elektroinstallation und Gebäudesystemtechnik (Stichwort Smart Home), die Nutzung regenerativer Energien, eine effiziente Heizungstechnik und Trinkwassererwärmung, die Berücksichtigung lüftungstechnischer Maßnahmen sowie eine gute Beleuchtung.

Wir hoffen, wir konnten Ihnen gute Anregungen und Informationen liefern und haben Ihr Interesse an energieeffizienter Haustechnik geweckt!

Das Projekt
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Impressum

Verantwortlich für diesen Internetauftritt ist:

HEA – Fachgemeinschaft für effiziente Energieanwendung e.V.
Reinhardtstraße 32
10117 Berlin

Telefon: 030 300199–0
Telefax: 030 300199–4390
E-Mail: info©hea.de

Vorstand
Vorstandsvorsitzende: Dipl.-Ing. Ute Römer, Rostock
Erster Stellvertreter: Karlheinz Reitze, Holzminden

Geschäftsführer
Dr. Jan Witt

Eingetragen ins Vereinregister am Amtsgericht Charlottenburg: VR 27893 B

Verantwortlicher Redakteur
Michael Conradi
E-Mail: conradi©hea.de

Gestaltung, Technische Umsetzung
pinx.design

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Schutzschalter

Leitungsschutzschalter schalten den Strom sofort ab, wenn zu viele Geräte am Stromkreis im Betrieb sind. Sie schützen Leitungen und Steckdosen vor Schäden durch Kurzschluss oder Überlastung.

Fehlerstrom-Schutzschalter (FI-Schalter) haben die wichtige Aufgabe Personen zu schützen. Sie unterbrechen den Stromkreis innerhalb von Millisekunden und schützen vor gefährlichen Berührungsspannungen.

Hinweis: Ein FI-Schutzschalter ist der mit Abstand wirksamste Schutz gegen einen tödlichen Stromschlag. Die Installation sollte immer ein Fachmann übernehmen.

Schutzschalter
© Siemens
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Überspannungsschutz

Mit einem dreistufigen Überspannungsschutz sind teure Endgeräte, wie zum Beispiel der Computer, bei direkten und indirekten Blitzeinschlägen gesichert.

Dieser besteht aus folgenden Komponenten:

  • dem Blitzstromableiter, der am elektrischen Hausanschlusskasten oder an der Zählerstelle installiert wird und in der Lage ist sehr hohe Blitzteilströme zur Erde abzuleiten. Ein ähnliches Gerät ist für den Telefon- und Kabelfernsehanschluss vorzusehen.
  • eine Überspannungsschutzeinrichtung im Stromkreisverteiler, die die verbleibende Überspannung im Leitungsnetz reduziert.
  • den Endgeräteschutz: Überspannungsableiter in Form von Überspannungsschutzsteckern oder Steckdosenleisten mit integriertem Überspannungsschutz für Energie- und Telefon-/DSL sowie Antennen-Anschluss, die direkt vor empfindliche Geräte geschaltet werden.

Äußerer Blitzschutz

Zum äußeren Blitzschutz gehört alles, was verhindern soll, dass ein Blitz direkt in ein Gebäude einschlägt. Dazu gehört beispielsweise der klassische Blitzableiter.

Wichtiger Hinweis: Die häufigsten Schäden entstehen durch eine indirekte Blitzeinwirkung an elektrischen Geräten. Dabei können Geräte noch in ein, zwei Kilometer Entfernung von einem Blitzeinschlag beschädigt werden.

Überspannungsschutz
© Dehn
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Gas-Brennwertgerät

Brennwertgeräte gehören zu den hoch effizienten Heizungsanlagen und nutzen zusätzlich die bei der Verbrennung entstehende Abgaswärme. Die Brennwerttechnik profitiert dabei von einem einfachen physikalischen Prinzip. Bei der Verbrennung entsteht mit den Abgasen Wasserdampf, der Wärme bindet. Werden die Abgase bis unter ihren Taupunkt abgekühlt, kondensiert der Wasserdampf und setzt zusätzliche Energie frei. Die Nutzung der Kondensationswärme des Wasserdampfs im Abgas verbessert den feuerungstechnischen Wirkungsgrad. Brennwertgeräte haben so einen etwa 15 Prozent höheren Wirkungsgrad als Niedertemperaturkessel. Mit einer Kombination aus Brennwertgerät und solarthermischer Anlage können alle gesetzlichen Anforderungen für den Neubau erfüllt werden.

Zu beachten ist, dass Brennwertgeräte nicht mit herkömmlichen gemauerten Hausschornsteinen betrieben werden dürfen. Zum Schutz vor Feuchtigkeit müssen Abgasleitungen aus Edelstahl oder Aluminium, in den gemauerten Kamin gelegt werden. Im Neubau können die Kosten für einen gemauerten Kamin eingespart werden, indem direkt ein Edelstahlrohr verlegt wird.

Gas-Brennwertgerät
© Junkers
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Stromerzeugende Heizung

Eine stromerzeugende Heizung arbeitet nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung. Sie erzeugt gleichzeitig - meist aus Erdgas (oder Bio-Erdgas) - Strom und Wärme. Für die Anwendung in Ein- oder Zweifamilienhäusern werden meist Nano-BHKW bis zu einer elektrischen Leistung von etwa 2,5 kW oder Mikro-BHKW mit elektrischen Leistungen von etwa 2,5 kW bis 15 kW eigesetzt. In der Nano-BHKW-Klasse kommen neben klassischen Verbrennungsmotoren auch Konzepte wie die Brennstoffzelle oder der Stirlingmotor zum Einsatz. Noch größere BHKW von etwa 15 kW bis 50 kW elektrischer Leistung werden als Mini-BHKW bezeichnet. Mini-BHKW kommen in Mehrfamilienhäusern oder Gewerbetrieben zum Einsatz.

Da die Abwärme, die bei der Stromerzeugung entsteht, vor Ort und damit relativ verlustarm genutzt werden kann, ergibt sich ein hoher Gesamtwirkungsgrad von rund 90 Prozent. Durch die gleichzeitige Erzeugung von Wärme und Strom kann der Energieverbrauch eines Gebäudes um rund ein Drittel reduziert werden. Blockheizkraftwerke sparen so bis zu 40 Prozent an Primärenergie ein und die CO2-Emissionen verringern sich um über 50 Prozent.

Besitzer von Klein-BHKW werden gleichzeitig zu Stromlieferanten und erhalten für eingespeisten Strom eine Vergütung bzw. nutzen den Strom selbst. Jedes Eigenheim kann grundsätzlich mit einem Klein-BHKW nachgerüstet werden.

Stromerzeugende Heizung
© Vaillant