Die Integration von Solarthermie in ein Wärmepumpensystem bietet eine hervorragende Möglichkeit, Heizkosten weiter zu senken und die Effizienz des gesamten Heizsystems zu steigern. Durch die Nutzung kostenfreier Solarenergie kann die Wärmepumpe entlastet und ihre Leistungsfähigkeit optimiert werden.
So funktioniert die Kombination von Wärmepumpe und Solarthermie: Eine Wärmepumpenanlage nutzt die in der Umwelt gespeicherte Energie, um Gebäude zu heizen. Dabei wird thermische Energie aus der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser auf ein spezielles Kältemittel übertragen, das dadurch verdampft. Ein Kompressor, meist elektrisch betrieben, erhöht den Druck und damit die Temperatur des Dampfes, um die gewonnene Wärme auf das Heizungswasser zu übertragen. Das Kältemittel kühlt ab, verflüssigt sich, und der Kreislauf beginnt von vorn.
Der Einfluss des Temperaturhubs auf Effizienz und Kosten: Entscheidend für die Effizienz einer Wärmepumpe ist die Differenz zwischen der Temperatur der Wärmequelle und der des Heizwassers, der sogenannte Temperaturhub. Je kleiner dieser Hub ist, desto weniger Strom benötigt die Anlage, was den Energieverbrauch und die Heizkosten senkt. Eine Reduzierung des Temperaturhubs um nur ein Grad Celsius kann die Effizienz der Wärmepumpe um etwa 2,5 Prozent steigern.
Solarthermie zur Effizienzsteigerung: Durch die Einbindung von Solarthermie kann der Temperaturhub weiter reduziert werden. Dies erhöht die Effizienz der Wärmepumpe und senkt den Stromverbrauch. Die Kombination von Wärmepumpe und Solarthermie kann in verschiedenen Varianten erfolgen, je nach den spezifischen Anforderungen und Gegebenheiten.
Optionen zur Kombination von Wärmepumpe und Solarthermie:
- Solare Warmwasserbereitung: Eine kleine Solaranlage erhitzt das Trinkwasser in einem Speicher. Die Wärmepumpe kann bei Bedarf nachheizen, um fehlende Solarenergie auszugleichen. Diese Variante ist besonders platzsparend und einfach zu installieren. Etwa 60 Prozent des jährlichen Warmwasserbedarfs können so gedeckt werden, wodurch die Wärmepumpe weniger arbeiten muss.
- Solare Heizungsunterstützung: Mehrere Solarkollektoren fangen Solarwärme ein und speisen diese in einen Pufferspeicher ein. Die Wärmepumpe springt nur dann ein, wenn die Sonnenenergie nicht ausreicht. Dies reduziert den Arbeitsaufwand der Wärmepumpe um 20 bis 30 Prozent und senkt somit den Energieverbrauch.
- Solarthermie im Primärkreislauf: Bei dieser Variante wird die Solarwärme genutzt, um die Quelltemperatur der Wärmepumpe zu erhöhen. Dies kann durch die Kombination von Erdwärmepumpe und Solarkollektoren im Primärkreislauf erfolgen. Die geringere erforderliche Temperatur der Solaranlage macht einfache und kostengünstige Solarabsorber ausreichend.
- Erdwärmepumpe mit Solespeicher: Die Sole im Erdwärmekollektor wird durch Solarabsorber aufgewärmt, was die Effizienz der Wärmepumpe steigert.
- Erdwärmepumpe mit direkter Solarwärme: Solarenergie kann direkt an die Sole abgegeben werden, was im Winter zu einem effizienteren Betrieb führt. Auch eine saisonale Speicherung im Erdreich ist möglich.
- Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Solarthermie: Die Solarthermie kann in den Verdampfer der Wärmepumpe eingebunden werden, um die Quelltemperatur zu erhöhen. Dies senkt den Temperaturhub und steigert die Effizienz des Systems.
- Wärmepumpe mit Solarthermie und Eisspeicher: Eine innovative Lösung ist die Kombination von Solarthermie mit einem Eisspeicher. Dieser unterirdische Wassertank nutzt die beim Gefrieren freigesetzte Kristallisationswärme. Die Solarthermieanlage kann das Eis im Speicher wieder auftauen und so die Wärmepumpe regenerieren.