Anders als Öl- und Gasheizungen benötigen Wärmepumpen zum Heizen keinen Brennstoff. Stattdessen entziehen sie die Wärme der Umgebung. Als Wärmequelle dient, je nach Ausführung, die Umgebungsluft, das Erdreich oder das Grundwasser (seltener auch Oberflächenwasser). Diese Wärmepumpen nennt man dann folgerichtig Luftwärmepumpen, Erdwärmepumpen oder Grundwasserwärmepumpen. Zum Betrieb der Wärmepumpe wird zusätzlich Strom benötigt, der mittels Photovoltaik oder Windkraft erzeug werden kann.
Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe nutzt die im Grundwasser enthaltene Wärme. Wenn Grundwasser als Wärmequelle genutzt werden soll,
dann ist die Installation von zwei Brunnen erforderlich: einem Saugbrunnen und einem Sickerbrunnen. Sie gewährleisten einen ständigen Kreislauf zum Absaugen und Abgeben des Grundwassers. Hierbei ist es wichtig, dass in Fließrichtung des Grundwassers zuerst der Saugbrunnen und dann in mindestens 15 Metern Entfernung der Sickerbrunnen installiert wird.
Ab einer Tiefe von etwa 20 Metern findet man das ganze Jahr über relativ gleichbleibende Temperaturen vor. Bei dieser Bauweise wird das Grundwasser direkt genutzt, um das Kältemittel zu erwärmen, dass die Wärme dann an das Heizungs- oder Transportmedium abgibt. Diese Modelle sind besonders effizient,
da das Grundwasser ganzjährig vergleichsweise hohe Temperaturen aufweist (im Jahresmittel 10 Grad C) und damit ist es als Wärmequelle hervorragend geeignet.
Das Arbeitsprinzip ist wie folgt:
Vom Förderbrunnen gelangt das Grundwasser in die Wärmepumpe.
Dort wird dem Wasser, wie oben beschrieben, die Wärme entzogen.
Danach wird es in den Speicherbrunnen geleitet und dem Erdreich wieder zugeführt.
Wasser-Wasser-Wärmepumpen sind verhältnismäßig wartungsarm, daher fallen im Regelbetrieb nur sehr geringe Wartungskosten an.
Sind die Voraussetzungen für den Betrieb einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe gegeben, arbeiten die Anlagen meist richtig effizient – oft sogar besser als andere Wärmepumpen-Typen.
Es sind Jahresarbeitszahlen über 5 möglich (aus 1 kWh Strom werden 5 kWh Wärme), das ist sehr beachtlich!
Das liegt natürlich am Wärmeträger, dem Wasser. Im Vergleich zur Luft (die bei einer Luftwärmepumpe als Wärmeträger genutzt wird) bleibt die Temperatur im Grundwasser im Jahreslauf konstant.
Im Vergleich zur Wärme in der Erde (genutzt von der Erdwärmepumpe) liegt die Temperatur im Grundwasser meist um einige Grad höher.
Herkömmliche Wärmepumpen produzieren im Heizmedium eine durchschnittliche Temperatur von 50 – 55 Grad C, was für eine Nahwärmeversorgung zu niedrig ist.
Inzwischen gibt es aber Industrie- , Groß- und Hochtemperaturwärmepumpen die in der Lage sind im Heiz- bzw. Transportmedium Temperaturen bis zu 150 Grad C zu erzeugen.
In unserem Falle wäre eine Temperatur von 80 Grad C im Transportmedium notwendig, was mittels dieser Anlagen ohne weiteres zu schaffen wäre.
Z.B. gibt ein Hersteller solcher Art Großwärmepumpen folgendes an:
Temperatur Wärmequelle: -10 °C bis +90 °C
Temperatur Wärmesenke: 50 °C bis 150 °C
Heizleistung: ca. 500 kW bis 10.000 kW
Leistungszahl: abhängig von den Temperaturbedingungen
Aufstellungsvarianten: Innenaufstellung, Außenaufstellung, im Container