2.4.1 Funktionsweise der Kompressions-Wärmepumpe

Eine Wärmepumpe ist eine Maschine, welche unter Aufwendung von Arbeit der Umgebung Wärme ent­zieht und diese dann auf einem höheren Tem­pe­ra­tur­ni­veau zu Heizzwecken wieder abgibt. Die ab­ge­ge­be­ne Heizwärme ist dabei ein Mehrfaches der auf­ge­nom­me­nen Arbeit.

Innerhalb der Maschine zirkuliert ein Arbeitsmedium, das Kältemittel (Bild 2.16). Durch Verdampfung des Kältemittels wird im Verdampfer bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur der Wärmequelle (Um­ge­bung) Wärme entzogen. Der dabei entstehende Dampf wird vom Kompressor auf hohen Druck und hohe Temperatur verdichtet und in den Kondensator befördert. Dort kondensiert das Kältemittel und gibt dabei die Nutzwärme an den Heizkreis ab. Das flüssige Kältemittel gelangt nun via Expansionsventil wieder in den Verdampfer.

Der Betrieb der Maschine wird von zwei Temperaturen in ihrer Umgebung bestimmt:

  • der Temperatur der Wärmeabgabe θv und
  • der Temperatur der Wärmequelle θsc,1.

Bild 2.16 Prinzipschema und Bilanzgrenze der Wärmepumpe

Kältemittel

Die Kältemittel werden durch ein vorangestelltes «R» (Refrigerant) und eine Zahl gekennzeichnet, welche die chemische Formel verschlüsselt. Eine Übersicht über die Kältemittel, deren Umwelt- und Sicherheitsaspekte sind in [BAFU4] zu finden.

Vom Kältemittel wer­den u.a. fol­gen­de Ei­gen­schaf­ten ge­wünscht: un­brenn­bar, ungiftig, nicht korrosiv, umweltverträglich, bei allen Be­triebs­be­din­gun­gen einen Überdruck auf­wei­send. Zum Beispiel genügen nachstehende Kältemittel diesen Kriterien weitgehend. Angegeben ist auch die Normalsiedetemperatur, bis zu dieser Verdampfungstemperatur hinunter ist die Überdruckbedingung erfüllt:

  • R134a –26 °C (Bild 11.5)
  • R290 –42 °C, Propan
  • R407C –43 °C, Gemisch mit ansteigender Temperatur beim Verdampfen (Bild 11.6)
  • R410A –51 °C, Gemisch
  • R717 –33 °C, Ammoniak NH3
  • R744 –78 °C, Kohlendioxid CO2
  • R1234yf –30 °C

2.4.2 Leistungen und Leistungszahlen

Um die Eigenschaften von Wärmepumpen zu verstehen, müssen auch die Vorgänge innerhalb der Maschine untersucht werden. Dabei ist der Begriff der Enthalpie h und das p,h-Diagramm wichtig. Diese werden im Anhang 11.5 erläutert.

Theoretischer Prozess

Bild 2.17 zeigt den Kreisprozess des Kältemittels im p,h-Diagramm mit gleicher Nummerierung wie in Bild 2.16. Der theo­re­ti­sche, ver­lust­freie Pro­zess be­steht aus fol­gen­den Zu­stand­sän­de­run­gen:

1–2: Isentrope Verdichtung vom Ver­damp­fungs­druck p0 auf den Kondensationsdruck pC (ideale Kompression).

2–3: Isobare Nutzwärmeabgabe im Kondensator. Nach Abkühlung des überhitzten Dampfs auf Siedetemperatur (2″) erfolgt Kondensation.

3–4: Drosselung von pC auf p0. Beim Drosseln bleibt allgemein die Enthalpie h konstant. Im Nas­s­dampf­­ge­biet ist die Drosselung mit star­ker Tem­pe­ra­tu­r­ab­sen­kung verbunden.

4–1: Isobare Verdampfung durch Wärmezufuhr aus der Umgebung.

Bild 2.17 Theoretischer Prozess im p,h-Diagramm

Dabei stellen die Enthalpiedifferenzen spezifische Ener­gi­en dar (d.h. pro kg Kältemittel):
h1–h4 Wärmeaufnahme aus Umgebung
h2–h1 Verdichtungsarbeit des idealen Kompressors
h2–h3 Wärmeabgabe ans Heizsystem

Realer Prozess

Abweichungen des wirklichen vom theo­re­ti­schen Pro­zess (Bild 2.18):

  • Reibungsbehafteter Kompressor mit Wär­me­ab­fuhr, d.h. nicht isentrop.
  • Unterkühlung des Kondensats (3′-3). Eine Rohr­schlan­ge kühlt die Flüssigkeit mehrere K unter die Siedetemperatur ab: grössere Heizleistung.
  • Überhitzung des Dampfs (1″-1) vor Eintritt in den Kompressor. Damit wird der Gefahr von Flüs­sig­keits­schlä­gen im Kompressor vorgebeugt. Die Überhitzung um einige K wird meist mittels eines thermostatischen oder elektronischen Expansionsventils (mit Füh­ler am Verdampferaustritt) sichergestellt.

Bild 2.18 Realer Prozess im p,h-Diagramm

Leistungszahl

Die Energiestrombilanz ge­mäss Bild 2.16 ergibt

Es gilt im Weiteren:


Φc Heizleistung (Kondensatorleistung) in kW
Φ0 Kälteleistung (Verdampferleistung) in kW
Pel elektrische Leistungsaufnahme in kW
qm,R Massenstrom Kältemittel in kg/s
qm,w Massenstrom Senkenmedium (Wasser) in kg/s
qm,sc Massenstrom Quellenmedium (Frostschutzgemisch, Luft) in kg/s
cw spezifische Wärmekapazität Senkenmedium in kJ/kgK
csc spezifische Wärmekapazität Quellenmedium in kJ/kgK
h spezifische Enthalpien Kältemittel in kJ/kg
θV Vorlauftemperatur (Senkentemperatur) in °C
θR Rücklauftemperatur in °C
θsc,1 Quellentemperatur in °C
θsc,2 Austrittstemperatur Quellenmedium aus dem Ver­dampfer in °C

Die bilanzierten Leistungen sind Mittelwerte. Die elektrische Leistungsaufnahme umfasst den Kompressormotor sowie das Abtauen, die Regelung und einen Anteil Pumpen/Ventilatoren [EN 14511]. Die Leistungszahl gibt an, wie viel mal grösser die Nutz­lei­stung im Heiz­be­trieb ist als der ko­sten­pflich­ti­ge Lei­stung­s­auf­wand:

Die Leistungszahl, auch als «Coefficient of Performance» (COP) bezeichnet, wird durch Messungen ermittelt. Sie kann neutralen Dokumentationen entnommen werden (Bild 2.19). Die Leistungszahl entspricht in ihrer Aussage dem Kesselwirkungsgrad.

Leistungszahl der Idealmaschine

Die Leistungszahl der idealen WP zwischen den Tem­pe­ra­tu­ren T0 und TC ist:

εC,WP Carnot-Leistungszahl der Wärmepumpe
TC Kondensationstemperatur in K
T0 Verdampfungstemperatur in K

Die Leistungszahl nimmt also mit zunehmender Tem­pe­ra­tur­dif­fe­renz zwischen warmer und kalter Sei­te ab.

Bild 2.19 Kennlinien einer Luft/Wasser-Wärmepumpe mit konstanter Drehzahl, Beispiel gemäss Messungen [WPZ]

Gütegrad

Die realen Leistungszahlen liegen wesentlich tiefer als die ent­spre­chen­den Carnot-Leistungszahlen, da mechanische, elek­tri­sche und thermische Ver­lu­ste sowie Abweichungen vom Carnot-Prozess hineinspielen. Der Gütegrad ist das Verhältnis der realen Leistungszahl zur idealen Leistungszahl. Er ist immer kleiner als eins. Er sagt aus, wie nahe die technische Realisierung dem theoretisch Möglichen kommt. Der Gütegrad ist weitgehend un­ab­hän­gig vom Betriebszustand.

In die Carnot-Leistungszahl können statt der wirklichen auch die idealen Verdampfungs- bzw. Kondensationstemperaturen eingesetzt werden, d.h. die Quellen- bzw. Senkentemperaturen. Damit wird die ganze Maschine mitsamt den Wärmeübertragern qualifiziert. Dies ergibt einen tieferen Gütegrad.

2.4.3 Arbeitszahl

Das Verhältnis der Nut­zwär­meener­gie zur Summe aller zugeführten ko­sten­pflich­ti­gen Energien in einer bestimmten Zeitperiode wird als Ar­beits­zahl bezeichnet:

β Arbeitszahl der Wärmepumpe, auch als Seasonal Performance Factor (SPF) bezeichnet
Q Nutzwärmeenergie
Eel Summe aller zugeführten kostenpflichtigen Energien

Die Bilanzgrenze ist anlagespezifisch festzulegen (Bei­spiel Bild 2.20). Die be­trach­te­te Zeit­pe­ri­ode kann z.B. 1 Tag, 1 Mo­nat oder 1 Jahr be­tra­gen. Ar­beits­zah­len sind nied­ri­ger als Lei­stungs­zah­len, da alle sy­stem­be­ding­ten Ne­ben­ver­brau­cher erfasst wer­den:

  • Pumpen, Ventilatoren
  • Abtauung des Verdampfers bei Luft/Wasser-WP
  • Regelung und allfällige Kurbelwannenheizung bei Kompressorstillstand

Die Jahresarbeitszahl (JAZ) ist, wie der Jahresnutzungsgrad eines Kessels, die für den Betrieb massgebliche Qua­li­fi­ka­ti­on.

Norm-Jahresarbeitszahl: Der «Seasonal Coefficient of Performance» (SCOP) nach [EN 14825 ] ist eine Jahresarbeitszahl, basierend auf COP-Messwerten bei verschiedenen Teillasten entsprechend ihren Zeitanteilen. Der SCOP erlaubt den energetischen Vergleich verschiedener Geräte, insbesondere auch von Inverter-Geräten. Vor allem bei Letzteren ist ein Vergleich schwierig, wenn lediglich einzelne Leistungszahlen zur Verfügung stehen. Der SCOP berücksichtigt auch den im Stillstand auftretenden Energieverbrauch. Der SCOP ist für standardisierte Bedingungen definiert. Es werden 3 Klimas betrachtet: «A» mittleres Klima (Auslegungs-Aussentemperatur –10°C), «C» ein kälteres (–22°C) und «W» ein wärmeres (+2°C) sowie verschiedene Auslegungs-Vorlauftemperaturen (35, 45, 55, 65°C).

Bild 2.20 Bilanzgrenze der Wärmepumpen-Anlage

2.4.4 Bauarten Wärmepumpenanlagen

Wärmequellen

Die Wärmepumpen werden nach Wär­me­quel­le/Wär­me­nut­zung bezeichnet, z.B. Luft/Was­ser-WP. In glei­cher Weise werden Nennwärmeleistungen um­schrie­ben, z.B. Luft 2/Wasser 35, Sole 0/Wasser 50, Wasser 10/Wasser 50. Die Zahlenwerte bezeichnen die Quellen- bzw. Vorlauftemperatur.

Wärmequelle Aussenluft
Aussenluft ist überall verfügbar, führt aber zu ungünstigen Leistungszahlen in der kältesten Zeit. Im Sommer hingegen arbeitet die Aussenluft-Wärmepumpe sehr effizient. Es gibt Innen-Kompaktgeräte und Aussen-Kompaktgeräte. Erstere sind vorzuziehen. Eine Zwischenlösung ist das Splitgerät, bei welchem der aussen platzierte Verdampfer mittels, an Ort zu erstellenden, Kältemittelleitungen mit dem Innengerät verbunden wird. Unterhalb einer Verdampfungs­temperatur von 0 °C, d.h. einer Aussentemperatur un­ter 5 bis 10 °C, muss mit dem Vereisen des Ver­damp­fers ge­rech­net werden. Der Verdampfer muss – unter Wär­me­zu­fuhr – abgetaut werden [BFE3]:

  • durch Funktionstausch von Verdampfer und Kon­den­sa­tor (Gebäudekühlung),
  • mit Beipassleitung vom Kompressoraustritt direkt in den Verdampfer.

Wärmequelle Erdwärmesonden
Dem Erdreich kann mittels eines Sole-Zwischenkreislaufs Wärme entzogen werden. Sole ist ein Frostschutzmittel-Wasser-Gemisch. Die Konzentration des Frostschutzmittels sollte nicht höher gewählt werden, als für die Frostsicherheit erforderlich ist. Je höher die Konzentration, desto ungünstiger werden die Eigenschaften hinsichtlich Druckverlust und Wärmeübertragung. Andererseits muss u.U. aus Korrosionsschutzgründen eine Minimalkonzentration beachtet werden. Neben den üblichen Ethylenglykol-Gemischen kommen beispielsweise auch Ethanol-Gemische (Alkohol) und Leitungswasser als Wärmeträger infrage [Opt].
Eine Erdwärmesonde besteht meistens aus zwei vertikalen U-förmigen Kunststoffrohren. Die Sonden werden 50 bis 250 m tief mit Abständen von 5 bis 10m in linearer Anordnung ausgeführt. Einer Sonde kann unter Auslegungsbedingungen eine Wärmeleistung von 25 bis 50 W/m Bohrung entzogen werden. Ihre Berechnung wird in [SIA 384/6] detailliert beschrieben. Die Wärmeträgertemperatur (Mittel aus Sondenvor- und -rücklauf) soll –1,5 °C nicht unterschreiten, um einem Vereisen des Erdreichs vorzubeugen. Optimale Anlagen ergeben sich unter günstigen geologischen Bedingungen und geringem Wärmeentzug, weil dann auf das Frostschutzmittel verzichtet werden kann.

Weitere Erdreichwärmequellen
Einem horizontalen Erdregister in 1 bis 2 m Tiefe kann unter Auslegungsbedingungen eine Wärmeleistung von 15 bis 30 W/m2 Exponent Erdfläche entzogen werden.
Der Eisspeicher besteht aus einem eingegrabenen, mit Wasser gefüllten Behälter und speichert Wärme von der umgebenden Erde und von Sonnenkollektoren. Über einen Kunststoffrohr-Wärmeübertrager bezieht die Wärmepumpe Wärme aus dem Behälter. Die Wärmepumpe kann nicht nur die fühlbare Wärme nutzen, sondern auch die latente (Kristallisationswärme 0,093 kWh/kg).
Tiefe Geothermie bedingt Bohrtiefen von 1 bis 5 km. Da die Temperaturzunahme etwa 30 K/km beträgt, können unter Umständen ohne Wärmepumpe direkt nutzbare Wärmequellen erschlossen werden.

Wärmequelle Wasser
Grundwasser ist eine sehr gute Wärmequelle. Es wird ganzjährig einem Filterbrunnen bei 8 bis 12 °C entnommen und in einem Sickerschacht bei etwa 4 °C zurückgegeben. Die Auslegung erfolgt nach [SIA 384/7]. Es ist ratsam, die Ergiebigkeit des Grundwassers mit einem Pumpversuch zu testen.
Bei Oberflächengewässern besteht die Gefahr des Einfrierens des Verdampfers. Dieser Gefahr kann mittels eines Sole-Zwischenkreislaufs begegnet werden, was allerdings den Nutzungsgrad beeinträchtigt.
Das Abwasser von Gebäuden ist eine ausgezeichnete Wärmequelle. Sie kann innerhalb eines Gebäudes genutzt werden (Kapitel 7.2.2) oder auch ausserhalb. In einem Kanalisations-Sammelkanal mit ausreichender Wasserführung wird ein Rinnenwärmeübertrager eingebaut, der das Wasser eines Zwischenkreislaufs auf 10 bis 15 °C erwärmt [Rot].

Erdreich-Regeneration

Der Wärmebezug aus einer Erdwärmesondenanlage führt im Lauf der Jahre tendenziell zu einem Absinken der Temperatur des umgebenden Erdreichs. Die starke Zunahme der Anzahl von Erdwärmesonden in städtischen Verhältnissen kann sich grossflächig schädlich auswirken. Eine Nutzungsdauer von 50 Jahren wird ein Regenerieren des Untergrunds erforderlich machen durch:

  • Geocooling über die Fussbodenheizung (Kapitel 6.2.2),
  • rein thermische oder hybride Sonnenkollektoren,
  • Abwärme oder
  • Luftwärmeübertrager.

Das Regenerationsverhältnis von Wärmeeintrag zu Wärmeentzug innerhalb eines Jahres charakterisiert den Vorgang. Wenn mehr Wärme in den Untergrund eingetragen als daraus bezogen wird, ergibt sich längerfristig eine Temperaturerhöhung, d.h. eine Speicherung.

Hochtemperatur-Wärmepumpen

Herkömmliche Wärmepumpen liefern Vorlauftemperaturen von maximal 55 °C. In gewissen Sanierungsfällen genügt diese Temperatur für die Heizung nicht. Hingegen ist diese Begrenzung für die Wassererwärmung immer problematisch. Da lediglich Warmwassertemperaturen von 45 bis 50 °C erreichbar sind, ist immer eine elektrische Zusatzheizung notwendig. Für eine Warmwassertemperatur von 60 °C ist eine Vorlauftemperatur von mindestens 65 °C erforderlich. Diese Temperaturen können erreicht werden mit einem verbesserten Kältemittel-Kreisprozess und einer Wassererwärmer-Laderegelung. Zur Verbesserung der Wasser­erwärmung können auch für hohe Temperaturen besonders geeignete Kältemittel oder eine separate Nutzung der Enthitzungswärme herangezogen werden. Die Kompressor-Austrittstemperatur ist wesentlich höher als die Kondensationstemperatur, bei welcher der Grossteil der Nutzwärme abgegeben wird.

Mehrstufige und modulierende Wärmepumpen

Herkömmliche Wärmepumpen mit konstanter Kompressor-Drehzahl weisen bei hoher Aussentemperatur die grösste Erzeugerleistung auf. Die Erzeugerleistung ist also dann am grössten, wenn die Leistungsbedarf am kleinsten ist. Das führt zu häufigem Ein- und Ausschalten in der Übergangszeit und zu Schwierigkeiten bei der Wärmeübertragung an den Wassererwärmer. Dies lässt sich verbessern durch mehrere Kompressoren oder Dreh­zahlän­de­rung (leistungsgeregelte Wärmepumpen, Inverter-Technik). Vorteilhaft sind längere Kompressorlaufzeiten, geringere Anlaufströme und kleinere Pufferspeicher. Wie bei einem modulierenden Brennwertkessel bewirkt eine Modulation bessere Leistungszahlen bei Teillast, da sich in den Wärmeübertragern kleinere mittlere Temperaturdifferenzen zwischen den Medien einstellen. Voraussetzung ist natürlich, dass das Modulationsverfahren nicht selbst nennenswerte Verluste verursacht. Bei mehrstufigen oder modulierenden Anlagen müssen auch die Hilfsbetriebe, vor allem die kaltseitigen Pumpen und Ventilatoren, in ihrer Leistungsaufnahme angepasst werden. Sonst verschlechtert sich möglicherweise die Arbeitszahl.

Wärmepumpen mit Verbrennungsmotor-Antrieb

Wenn eine Kompressionswärmepumpe mit einem Verbrennungsmotor angetrieben wird, lässt sich des­sen Abgas- und Kühlungsenergie nutzen. Gas- und Diesel-Wärmepumpen erreichen ein Ver­hält­nis Nutzwärme/Brennstoffenergie, je nach Wär­me­quel­le (bezüglich Brennwert) von etwa 1,4 (Bild 2.21).

Bild 2.21 Energieflussbild einer Verbrennungsmotorwärmepumpe (bezüglich Brennwert)

Kältemaschinen

Dieselbe Maschine mit demselben Kreisprozess kann sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen eingesetzt werden. Siehe Kapitel 6.2.1.

2.4.5 Planung

Allgemeine Hinweise

  • Die Auslegungsvorlauftemperatur der Heizanlage sollte möglichst tief gewählt werden (maximal 35 °C).
  • Wärmequelle mit möglichst hoher Temperatur wählen.
  • Für Betriebsoptimierung und -überwachung sollten von vornherein ein separater Elektrozähler für die WP-Anlage und Wärmezähler für die Verbraucher eingeplant werden.
  • Vergleich der Leistungszahlen und der Schallleistungspegel der erhältlichen Wärmepumpen in [WPZ].
  • Ausführliche Unterlagen zur Planung in [BFE3, BFE4], speziell zur Nutzung des Untergrunds in [SIA 384/6, SIA 384/7, SIA D0179, SIA D0190].

Betriebsweise

Eine konzeptionelle Frage für Wärmepumpenanlagen: Wie soll der Wärmeleistungsbedarf bei tiefen Aussentemperaturen gedeckt werden?

Monovalenter Betrieb (d.h., Wärmepumpe ist einziger Wärmeerzeuger) ist besonders mit mehrstufigen oder modulierenden Wärmepumpen sinnvoll. In Kleinan­lagen mit Aussenluftwärmepumpen werden aber oft einfache Maschinen mit konstanter Drehzahl eingesetzt. Hier nimmt die Erzeugerleistung bei tiefen Aussentemperaturen besonders stark ab (Bild 2.19). Deshalb wird gelegentlich aus Kostengründen eine zu knappe Maschine mit einer elektrischen Zusatzheizung zur Spitzendeckung gewählt. Dieser so genannte monoenergetische Betrieb ist allerdings energiepolitisch unerwünscht und nach [SIA 384/1] unzulässig.

Bivalent-alternativer Betrieb erheischt einen Zusatz-Wärmeerzeuger für den vollen Leistungsbedarf (Bild 2.22). Kurve m stellt die Temperaturhäufigkeit, Kurve q den Heizleistungsbedarf gemäss 11.4 dar. Diese Betriebsweise ermöglicht den Einsatz von Wärmepumpen auch in Anlagen mit höheren Heizkreistemperaturen.

Bild 2.22 Bivalenter Wärmepumpen-Betrieb

 

Im bivalent-parallelen Betrieb übernimmt die Wärmepumpe bei tiefen Aussentemperaturen die Vorwärmung des Rücklaufwassers, der Zusatz-Wärmeerzeuger die Nachwärmung auf die geforderte Vorlauftemperatur. Der Zusatz-Wärmeerzeuger braucht nicht unbedingt auf volle Heizleistung ausgelegt zu werden.

Bivalent-teilparalleler entspricht bivalent-parallelem Betrieb, die Wärmepumpe wird jedoch bei sehr tiefen Temperaturen abgeschaltet.

Anlageschemas

Hydraulische Schaltungen für Wärmepumpen müssen gewisse Bedingungen erfüllen:

  • Es ist eine Verbraucherschaltung mit möglichst tiefer Rücklauftemperatur zu wählen.
  • Zwecks guter Wärmeübertragung im Kondensator wird ein Mindestdurchfluss benötigt.
  • Die Speicherkapazität im Kondensatorkreis muss hoch sein, damit die Schalthäufigkeit gering bleibt. So wird das Elektrizitätsnetz wenig gestört und eine hohe Lebensdauer erreicht.

In Kleinstanlagen können u.U. die Wärmepumpe und die Wärmeabgabe in Direktschaltung verknüpft werden (Bild 3.10a). Fussbodenheizungen haben eine ausreichende Speicherkapazität, während Heizkörper zusätzlich einen Pufferspeicher in Serie erfordern. Der minimale Kondensatordurchfluss muss gewährleistet werden, beispielsweise durch Verzicht auf Thermostatventile.

In grösseren Anlagen benötigen die Verbraucher einen variablen Volumenstrom, welcher der Wärmepumpe nicht gut bekommen würde. Deshalb entkoppelt ein Pufferspeicher die Verbraucherkreise und den Ladekreis (Bild 2.23). In bivalenten Anlagen wird der Kessel gemäss Bild 2.24 angeschlossen. Bei einem Brennwertkessel entfällt die Rücklauftemperaturhochhaltung.

Wird eine Laderegelung eingebaut, so kann ein grösserer Speicher schichtend geladen werden (Bild 2.48). Auf diese Weise können z.B. für die Wassererwärmung mit externem Wärmeübertrager höchstmögliche und uniforme Temperaturen im Warmwasserspeicher erreicht werden, leider mit Nachteilen hinsichtlich Arbeitszahl.

Schallschutz

Bei den Schallkennwerten sind folgende Begriffe zu unterscheiden. Die Schallleistung ist die von einer Schallquelle insgesamt in alle Richtungen abgegebene Leistung in Watt. Angegeben wird diese Emission in Form des dimensionslosen Schallleistungspegels in dB(A). Schallleistung bzw. Schallleistungspegel sind unabhängig von den Umgebungsverhältnissen. Im Unterschied dazu bezieht sich der Schalldruckpegel auf die Immission beim Empfänger. Der Schalldruckpegel wird ebenfalls in dB(A) angegeben. Er hängt vom Abstand zur Schallquelle und der Umgebung ab. Ein Unterschied von 10 dB(A) wird etwa als Verdopplung bzw. Halbierung des Lärms empfunden. Zwei Schallquellen gleicher Intensität bedeuten eine Erhöhung um 3 dB(A). Eine Verdopplung des Abstands bewirkt eine Reduktion um 6 dB(A). Eine kugelartige Schallquelle mit einem Schallleistungspegel von beispielsweise 70 dB(A) verursacht theoretisch in 1 m Abstand einen Schalldruckpegel von 59 dB(A). Näheres zu schalltechnischen Kenngrössen in [Zür, Rec1].

Für eine einfache Beurteilung des Schalldruckpegels von Luft/Wasser-Wärmepumpen steht ein Online-Tool zur Verfügung [FWS]. Massgebend ist der Abstand zu den Fenstern empfindlicher Räume und die örtliche Situation. Luft/Wasser-Wärmepumpen weisen üblicherweise einen Schallleistungspegel von 45 bis 80 dB(A) auf [WPZ]. Sole/Wasser-Wärmepumpen sind leiser. Maschinen grosser Leistung sind lauter. Massnahmen, um Schallimmissionen gering zu halten, sind etwa:

  • Wärmepumpe nicht angrenzend an lärmempfindliche Räume platzieren,
  • Gerät mit geringem Schallleistungspegel wählen,
  • Körperschallübertragung über Boden, Kanäle und Leitungen möglichst unterbinden durch flexible Verbindungselemente und
  • Luftschallübertragung verringern durch Platzierung der Luftöffnungen von Luft-Wärmepumpen nicht unter dem Schlafzimmerfenster.

Bild 2.23 Erdwärmesonden-WP-Heizanlage

Bild 2.24 Kessel für bivalent-parallelen Betrieb (anzuschliessen an den Punkten A, B von Bild 2.23)