Luft als Wärmequelle für iDM Luftwärmepumpen

Was bedeutet Luft als Wärmequelle?

Luft dient als Wärmequelle, indem die in der Umgebungsluft enthaltene thermische Energie auf den Kältemittelkreislauf einer Luftwärmepumpe übertragen wird. Die Wärmepumpe hebt diese Energie mit niedrigem Temperaturniveau anschließend auf ein nutzbares Niveau für Raumheizung und Warmwasserbereitung an.

Im Gegensatz zu Erdreich oder Wasser wird Luft nicht aus einem festen geologischen oder hydrologischen Reservoir entnommen. Sie wird kontinuierlich aus der Umgebung angesaugt. Dadurch können Luftwärmepumpensysteme Genehmigungsverfahren vermeiden, die mit Bohrungen, Entnahmerechten oder Grundwasserschutzgebieten verbunden sind.

Warum Luft eine praktische Wärmequelle ist

Luft bietet gegenüber anderen Wärmequellen drei wesentliche strukturelle Vorteile:

• Uneingeschränkte Verfügbarkeit. Luft ist an nahezu jedem Installationsort in ausreichender Menge vorhanden, unabhängig von Bodenbeschaffenheit oder Grundwasserstand.
• Geringerer Genehmigungsaufwand. In den meisten Rechtsordnungen benötigen Luftwärmepumpen keine wasserrechtlichen Genehmigungen oder Bohrbewilligungen, wie sie bei Erd- oder Grundwasserwärmepumpen erforderlich sein können.
• Niedrigere Erschließungskosten. Da keine Bohrungen, Kollektorfelder oder Brunnenanlagen notwendig sind, fallen die Kosten für die Standortvorbereitung deutlich geringer aus als bei Erd- oder Wasserwärmesystemen.

Diese Vorteile erklären, warum Luftwärmepumpen bei Neuinstallationen den größten Anteil ausmachen, auch wenn Erdreich und Wasser in bestimmten Klimazonen höhere saisonale Effizienzwerte erreichen können.

Arten von Luft als Wärmequelle

Nicht jede Luftquelle besitzt dasselbe energetische Potenzial. Für die Auslegung von Wärmepumpen sind drei Kategorien relevant:

Außenluft:

Umgebungsluft im Freien ist die Standard-Wärmequelle für eigenständige Luft/Wasser-Wärmepumpen in Wohngebäuden. Sie erfordert keine bauliche Einbindung, abgesehen von der Außeneinheit selbst.

Abluft:

Luft, die bereits über die Lüftungsanlage eines Gebäudes abgeführt wird, enthält Restwärme aus Raumheizung und Nutzung. Sie kann daher als sekundäre Wärmequelle in Systemen dienen, die Lüftungs- und Heizfunktionen kombinieren.

Gewerbliche und industrielle Abluft:

Raum- oder Prozessabluft aus Gewerbe- und Industriebetrieben weist häufig ein höheres Energiepotenzial auf als Außenluft oder Abluft aus Wohngebäuden. Ursache dafür sind interne Wärmelasten durch Maschinen, Prozesse oder eine hohe Belegungsdichte. Dadurch eignet sie sich besonders für größere oder industrielle Wärmepumpenanwendungen.

Technologie von Luft/Wasser-Wärmepumpen

Luft/Wasser-Wärmepumpen sind dafür ausgelegt, Luft als Wärmequelle zu nutzen. Das Gerät saugt Luft an, entzieht ihr über einen Wärmetauscher thermische Energie und überträgt diese Energie auf einen wassergeführten Heizkreis für Heizkörper, Fußbodenheizung oder Warmwasserspeicher.

Die Technologie kann sowohl für die Innen- als auch für die Außenaufstellung konfiguriert werden. Beide Varianten stellen unterschiedliche Anforderungen an Gebäude, Aufstellort und Luftführung.

Aufstellort: Innen- oder Außenaufstellung

Der Aufstellort einer Luft/Wasser-Wärmepumpe bestimmt, welche technischen Rahmenbedingungen zu beachten sind.

Innenaufstellung

Bei der Innenaufstellung sind Luftkanäle erforderlich, über die Außenluft durch die Gebäudehülle zu- und abgeführt wird. Für die Auslegung der Kanäle sind zwei Punkte entscheidend:

• Die Luftführung muss so geplant werden, dass unnötige Strömungswiderstände vermieden werden und ein optimaler Luftstrom zum Gerät gewährleistet ist.
• Wird das Gerät in einem oberen Geschoss installiert, muss die tragende Decke sowohl über eine ausreichende Tragfähigkeit verfügen als auch eine geringe Körperschall- und Vibrationsübertragung sicherstellen.

Außenaufstellung

Außengeräte benötigen weniger Gebäudefläche als innen aufgestellte Anlagen, bringen jedoch eigene Anforderungen an den Standort mit sich. Zwei Risiken müssen bei der Planung aktiv vermieden werden:

• Luftkurzschlüsse, bei denen die ausgeblasene Luft erneut angesaugt wird und dadurch die Effizienz sinkt.
• Schallemissionen, für die insbesondere in Wohngebieten Anforderungen an Abstände und Platzierung gelten.

Wichtige Anforderungen an die Luftführung bei Außengeräten

Eine korrekt geplante Luftführung ist der entscheidende Faktor für Leistung und Lebensdauer eines Außengeräts. Dabei gelten drei zentrale Aufstellregeln:

1. Auf der Ausblasseite muss ein freier Luftstrom gewährleistet sein, um Luftkurzschlüsse zu vermeiden.
2. Die Ausblasrichtung muss stets von der angrenzenden Wand wegführen und darf niemals auf diese gerichtet sein.
3. Eine Aufstellung in geschlossenen Innenhöfen oder an Standorten, an denen der Luftaustausch baulich behindert wird, sollte vollständig vermieden werden.

Die Positionierung einer Wärmepumpe sollte daher nicht nur als Frage der verfügbaren Stellfläche betrachtet werden, sondern als gezielte Planung der Luftführung. Dies entspricht den Grundsätzen zu Schallschutz und Luftabständen, wie sie beispielsweise in nationalen Vorgaben zur Geräuschimmission und Installation beschrieben sind, etwa in der deutschen TA Lärm sowie in vergleichbaren ÖNORM-Bestimmungen in Österreich.

Ventilator- und Wärmetauschertechnologie

Luftwärmepumpen verwenden Ventilatoren, die speziell darauf ausgelegt sind, große Luftmengen bei niedriger Drehzahl zu bewegen. Dies wird durch ausreichend große Flügelflächen erreicht. Der Betrieb mit niedriger Drehzahl ist eine bewusste konstruktive Entscheidung: Er reduziert sowohl die Schallemissionen als auch den mechanischen Verschleiß im Vergleich zu schnell laufenden Ventilatoren mit kleineren Flügeln.

Materialbelastung und Umwelteignung

Ventilator- und Wärmetauschermaterialien können durch aggressive Stoffe in der Umgebungsluft angegriffen werden. Kommen diese Materialien mit korrosiven Bestandteilen in Kontakt, ist mittel- bis langfristig mit einer Materialschädigung zu rechnen, unabhängig von der grundsätzlichen Verarbeitungsqualität.

Luftwärmepumpen eignen sich daher nur für Umgebungen, die frei von aggressiven luftgetragenen Stoffen sind. Relevante Risikofaktoren sind unter anderem:

• Ammoniak
• Schwefelverbindungen
• Chloride
• salzhaltige Luft in Küstenregionen und meeresnahen Lagen

Vor der Spezifikation einer Luft/Wasser-Wärmepumpe sollte daher eine Prüfung der Luftqualität auf diese Stoffe erfolgen, insbesondere bei Standorten in Küstennähe oder in der Nähe industrieller Anlagen.

iDM AERO Luftwärmepumpen

Die AERO Luftwärmepumpen der iDM Energiesysteme GmbH sind auf die oben beschriebenen Anforderungen an Luftführung, Akustik und Materialbeständigkeit ausgelegt. Die Geräte der AERO Serie nutzen langsam laufende Ventilatoren mit großen Flügeln, um Schallemissionen zu minimieren und gleichzeitig den für eine stabile Heizleistung erforderlichen Luftdurchsatz sicherzustellen. Zudem sind sie mit korrosionsbeständigen Komponenten ausgestattet, die sich für anspruchsvolle Standortbedingungen eignen, bei denen herkömmliche Materialien vorzeitig geschädigt werden könnten.

Bei Standorten mit Küsteneinfluss, industriell geprägter Umgebungsluft oder strengen Anforderungen an Schallabstände entscheidet die richtige Auswahl von Wärmequelle und Gerät bereits in der Planungsphase maßgeblich über die langfristige Zuverlässigkeit des Systems – oft stärker als die reine Qualität einzelner Komponenten.