Gaswärmepumpe: Mit Flüssiggas fast überall einsetzbar

Flüssiggas Wärmepumpe von Buderus mit offener Abdeckung

Wärmepumpen nutzen komplexe technische Prozesse, um kostenfreie Energie aus der Umwelt zum Heizen nutzbar zu machen. Konventionelle elektrische Wärmepumpen arbeiten dabei jedoch nur effizient, wenn die Vorlauftemperaturen im System sehr niedrig sind. Anders ist das bei einer Gaswärmepumpe, die sich sogar mit Flüssiggas (Propan) betreiben lässt. Die Geräte sind in großen Leistungsbereichen erhältlich und erreichen Vorlauftemperaturen von bis zu 70 Grad Celsius. Flüssiggas1.de erklärt, wie eine Gaswärmepumpe mit Flüssiggas funktioniert und welche Vorteile die Technik hat.

Die Themen im Überblick:

Gaswärmepumpe für Flüssiggas: Arten und ihre Funktion

Genau wie Kühlschränke bringen auch Wärmepumpen Kältemittel auf ein höheres Temperaturniveau. Während Küchengeräte Nahrungsmittel angenehm kühl halten, indem sie Wärme nach außen abgeben, gewinnen Wärmepumpenanlagen Umweltwärme zum Heizen. Neben den konventionellen elektrischen Kompressionsmaschinen funktioniert das auch mit Gaswärmepumpen für Erd- und Flüssiggas. Geht es um die Funktionsweise, lassen sich dabei grundsätzlich drei Prinzipien unterscheiden:

  • gasmotorische Wärmepumpen
  • Adsorptions-/Zeolith-Heizungen
  • Absorptions-Gaswärmepumpen

Gasmotorische Wärmepumpen arbeiten mit Kompression

Gasmotorische Wärmepumpen für den Einsatz von Flüssiggas ähneln den konventionellen elektrischen Geräten. Sie nehmen Umweltwärme aus der Luft, der Erde oder dem Wasser auf und übertragen diese am Verdampfer auf ein Kältemittel. Das Medium erwärmt sich und verdampft. Anschließend strömt es durch einen Verdichter, dieser kann bei motorischen Gaswärmepumpen auch mit Flüssiggas arbeiten. Der Kompressor erhöht den Druck des Kältemittels und sorgt damit auch für einen Anstieg der Temperatur. Dieser ist nötig, damit der heiße Dampf thermische Energie auf das Heizsystem übertragen kann. Während das am sogenannten Verflüssiger passiert, sinkt die Kältemitteltemperatur und das Medium verflüssigt sich allmählich. Es strömt anschließend durch ein Druckreduzierventil, nimmt seinen Ausgangszustand wieder ein und der Vorgang kann von vorn beginnen.

Motorische Gaswärmepumpen für Flüssiggas sind auch in größeren Leistungsbereichen erhältlich. Sie eignen sich daher neben Ein- und Mehrfamilienhäusern auch für Gewerbebetriebe.

 

Zeolith- oder Adsorptions-Gaswärmepumpe für Flüssiggas

Die Zeolith- oder Adsorptionswärmepumpe setzt auf die besonderen Eigenschaften eines hydrophilen Materials: Zeolith. Das Gestein besteht aus Aluminium- sowie Siliziumoxid und saugt Wasserdampf aus der Luft wie ein Schwamm auf. Gaswärmepumpen mit Flüssiggas arbeiten dabei abwechselnd mit einer Ad- und einer Desorptionsphase.

Die Adsorption (Gestein saugt Wasserdampf auf): Die Flüssiggas-Gaswärmepumpe mit Adsorption nutzt Wasser als Kältemittel. Dieses verdampft im ersten Schritt durch die Aufnahme von Umweltenergie, die hier zum Beispiel aus einer Solaranlage kommen kann. Der Zeolith nimmt die Feuchtigkeit auf und saugt sich dabei wie ein Schwamm voll.

Die Desorption (Heizung treibt Feuchtigkeit aus): In der zweiten Phase bringt eine Erd- oder Flüssiggasheizung Wärme ein. Sie treibt den Wasserdampf aus dem Gestein und trocknet damit den Zeolith. Der heiße Dampf überträgt thermische Energie über einen Verflüssiger an das Heizsystem und kühlt selbst ab. Das Medium verflüssigt sich und der Vorgang kann von vorn beginnen.

Durch ihre spezielle Funktionsweise gewinnen Gaswärmepumpen für Flüssiggas etwa 25 Prozent der Heizwärme aus der Umwelt. Das senkt den Gasverbrauch, schont das Klima und spart zudem auch Heizkosten.

Adsorptionswärmepumpen sind vor allem in kleinen Leistungsbereichen erhältlich. Sie eignen sich damit für neue oder energetisch modernisierte Einfamilienhäuser.

 

Absorptionswärmepumpe auch für große Leistungsbereiche

Eine weitere Variante der Gaswärmepumpe für Flüssiggas ist die Absorptionswärmepumpe. Auch diese setzt auf mehrere Phasen, wobei anstelle des Zeoliths hier ein spezielles Lösungsmittel zum Einsatz kommt. Dieses nimmt das dampfförmige Kältemittel auf und hält den Druck im Prozess niedrig. Die Funktion der Absorptionswärmepumpe lässt sich in vier Schritten erklären.

Schritt 1: In der ersten Phase nimmt die Gaswärmepumpe für Flüssiggas thermische Energie aus der Umgebung auf. Auch hier kommt dabei ein Verdampfer zum Einsatz. Während das flüssige Kältemittel (zum Beispiel Wasser) durch diesen hindurchströmt, nimmt es Wärme auf und verdampft.
Schritt 2: Im nächsten Schritt strömt das nun dampfförmige Kältemittel in einen Absorber. Eine spezielle Flüssigkeit saugt den Kältemitteldampf auf und hält damit den Druck im System gering. Das ist die Voraussetzung dafür, dass die Verdampfung nicht zum Erliegen kommt.
Schritt 3:Kann das Sorptions- oder Lösungsmittel kein Kältemittel mehr aufnehmen, strömt es angetrieben von einer Pumpe zum sogenannten Austreiber. An dieser Stelle bringt eine Erd- oder Flüssiggasheizung thermische Energie ein. Sie erhitzt das Gemisch aus Lösungs- und Kältemittel und sorgt dafür, dass sich beide Stoffe voneinander trennen.
Schritt 4: Während das Lösungsmittel zurück zum Absorber fließt, strömt der Kältemitteldampf weiter zum Verflüssiger. Er überträgt thermische Energie an das Heizsystem und kühlt selbst wieder ab. Während das passiert, sinkt der Druck des Mediums und es verflüssigt sich. Nachdem das Wasser seinen Ausgangszustand erreicht hat, kann der Vorgang erneut beginnen.

Flüssiggas-Gaswärmepumpen mit Absorbertechnik erreichen einen Wirkungsgrad von bis zu 168 Prozent. Sie benötigen also deutlich weniger Erd- oder Flüssiggas als eine konventionelle Heizung, um die gleiche Wärmemenge bereitzustellen.

Beim Vergleich mit der Elektro-Wärmpepumpe muss unbedingt beachtet werden, dass die Umwandlungsverluste des Primärenergieträgers – also Strom oder Flüssiggas sich  deutlich unterscheiden. Wenn Strom durch Braunkohle oder Gas erzeugt wird, wie es im Winter häufig der Fall ist liegen die Umwandlungsverluste meist bei rund 60 % oder sogar mehr. Die Verluste für Förderung, Transport- Umwandlungs- und Verteilverluste sowie der Energieaufwand für den Transport des Gases liegen in der deutlich Regel unter 10 %.

Da es die Gaswärmepumpen für den Betrieb mit Flüssiggas in kleinen und großen Leistungsbereichen gibt, eignen sich die Geräte auch für Mehrfamilienhäuser und Gewerbebetriebe.

Verschiedene Umweltenergiequellen für Gaswärmepumpen

Geht es um die Herkunft der kostenfreien Umweltwärme, kommen für Motor- oder Sorptionswärmepumpen heute ganz unterschiedliche Energiequellen infrage. Neben der Solarthermie, die vor allem bei Zeolith-Heizungen Anwendung findet, sind das:

  • die Umgebungsluft
  • das Erdreich
  • das Grund- oder Seewasser

Die folgenden Abschnitte informieren über die Eigenschaften, Vor- und Nachteile der verschiedenen Umweltenergiequellen für eine moderne Gaswärmepumpe.

Umgebungsluft für die Flüssiggas-Wärmepumpe

Die Umgebungsluft ist die Energiequelle, die sich am einfachsten erschließen lässt. Nötig ist dazu lediglich ein Ventilator, der die Außenluft über den Verdampfer der Gaswärmepumpe bläst. Während die Technik mit günstigen Anschaffungskosten verbunden ist, hat sie aber auch einen Nachteil: Denn die Außenluft ist im Winter sehr kalt. Sie liefert dann weniger Energie und der Flüssiggasverbrauch kann höher ausfallen. Für Abhilfe sorgt hier warme Abluft aus Lüftungsanlagen oder industriellen Prozessen. Diese hebt das Temperaturniveau der Außenluft an und sorgt dafür, dass die Gaswärmepumpe weniger Flüssiggas verbraucht.

Erdwärme für Gaswärmepumpen mit Flüssiggas

Effizienter ist hingegen der Einsatz von Erdwärme – der sogenannten oberflächennahen Geothermie. Diese lässt sich ohne besondere Bergbaurechte aus einer Tiefe von bis zu 100 Metern gewinnen und hat vor allem im Winter ein höheres Temperaturniveau. Zum Anzapfen der Erdwärme ist jedoch ein zusätzlicher Sole-Kreislauf erforderlich. Dieser fördert ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel durch das Erdreich. Die Sole erwärmt sich dabei und transportiert die aufgenommene thermische Energie angetrieben von einer Pumpe zum Verdampfer der Gaswärmepumpe. Die Soleleitungen lassen sich dabei auf verschiedenste Art und Weise verlegen. So zum Beispiel:

  • flächig in einer Tiefe von ein bis zwei Metern unter der Erdoberfläche
  • in sich überschneidenden Schlaufen als sogenannte Grabenkollektoren
  • in Form aufgewickelter Spiralen als sogenannte Wärmekörbe
  • als Erdsonden in mehreren tiefen Bohrungen

Während Erdsonden durch ihre Tiefe auf das höchste Temperaturniveau zurückgreifen können, sind für ihre Errichtung spezielle Genehmigungen erforderlich.

Wasser als Energiequelle für Wärmepumpen

Genehmigungen sind auch für die effizienteste aller Umweltwärmequellen erforderlich: Das Grundwasser. Das Wasser fließt unter der Erde entlang und hat ganzjährig vergleichsweise hohe Temperaturen. Gaswärmepumpen für Flüssiggas müssen einen geringeren Temperaturhub bewerkstelligen und arbeiten dadurch sparsamer. Anzapfen lässt sich das Grundwasser mit einem System aus zwei Brunnen. Über einen sogenannten Saugbrunnen wird das Wasser aus der Tiefe zum Verdampfer der Wärmepumpe transportiert. Hier gibt es Energie ab, bevor das Grundwasser mit niedrigeren Temperaturen über einen Schluckbrunnen zurück in die Tiefe fließt.

Damit eine Flüssiggas-Gaswärmepumpe mit Grundwasser arbeiten kann, muss dieses hohe Qualitätsanforderungen erfüllen. Das Gleiche trifft im Übrigen auch auf Wasser aus Seen oder Flüssen zu, das sich unter bestimmten Voraussetzungen ebenfalls als Umweltwärmequelle nutzen lässt.

Einsatzbereiche für Gaswärmepumpen mit Flüssiggas

Motor- und Sorptionswärmepumpen für den Betrieb mit Flüssiggas kommen heute in ganz unterschiedlichen Bereichen zum Einsatz. Während Zeolith- oder Adsorptionsgeräte überwiegend in energieeffizienten Einfamilienhäusern laufen, eignen sich motorische und Absorptionswärmepumpen auch für größere Gebäude.

Sie sind in Leistungsbereichen von bis zu 100 Kilowatt erhältlich und lassen sich bei Bedarf zu Kaskaden verbinden. Auf diese Weise entstehen Gaswärmepumpen für Flüssiggas, die selbst große Mehrfamilienhäuser oder Gewerbebetriebe mit thermischer Energie versorgen können. Das Besondere daran: In der Industrie lässt sich oft auch Abwärme aus technischen Prozessen als Energiequelle verwenden. Das senkt den Energieverbrauch und sorgt für sinkende Heiz- sowie Betriebskosten.

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Vorteile einer Flüssiggas-Wärmepumpenheizung

Gaswärmepumpen für Flüssiggas nutzen regenerative Energien zur Gewinnung von Wärme. Sie arbeiten umweltfreundlich und sorgen für spürbar sinkende Energiekosten. Im Gegensatz zu konventionellen Stromwärmepumpen erreichen sie dabei höhere Vorlauftemperaturen.

Kommt Flüssiggas zum Einsatz, lassen sich die Anlagen außerdem nahezu überall installieren. Denn ein Flüssiggastank ist auch dann aufstellbar, wenn keine öffentliche Gasversorgung vorhanden ist. Er lässt sich bedarfsgerecht per LKW beliefern und mit einer automatischen Füllstandsanzeige ausstatten. Auf diese Weise stellen Anlagenbetreiber sicher, dass der Energieträger nicht ausgeht und die effiziente Umweltheizung zuverlässig arbeitet.

Geringere Anschaffungskosten

Hinzu kommt, dass eine Flüssiggasanlage mit vergleichsweise geringen Anschaffungskosten verbunden ist. Das Gas verbrennt emissionsarm sowie klimaschonend und ist sogar als biologisch hergestellter Brennstoff erhältlich. Die folgende Übersicht zeigt die wichtigsten Vorteile einer Gaswärmepumpe mit Flüssiggas:

  • Gaswärmepumpe nutzt regenerative Energiequellen
  • geringer Wartungsaufwand der effizienten Technik
  • umweltfreundlicher und sparsamer Heizbetrieb
  • vielfältige Einsatzbereiche der Flüssiggas-Gaswärmepumpe
  • Aufstellung und Belieferung der Gastanks nahezu überall möglich
  • Füllstandsüberwachung sorgt für sicheren Betrieb der Heizung
  • vergleichsweise geringe Anschaffungskosten der Flüssiggasanlage
  • emissionsarme und klimaschonende Verbrennung von Flüssiggas
  • Bioflüssiggas als 100-Prozent regenerativer Brennstoff erhältlich

 

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