HEIZUNG/LÜFTUNG/ELEKTRIZITÄT Energietechnik im Gebäude     BAU & ENERGIE

2.4 Wärmepumpen

Ausgewählte Firmen der Wärmeerzeugung

2.1 Bemessungsfragen
2.2 Öl- und Gasfeuerung
2.3 Holzfeuerung
2.4 Wärmepumpen
2.5 Aktive Solarsysteme
2.6 Wärme-Kraft-Kopplung
2.7 Heizzentrale
2.8 Systemvergleich

2.4.1 Funktionsweise der Kompressions-Wärmepumpe

2.4.1 Funktionsweise der Kompressions-Wärmepumpe – 2.4.2 Leistungen und Leistungszahlen – 2.4.3 Kältemaschinen – 2.4.4 Bauarten Wärmepumpenanlagen – 2.4.5 Planung

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 2.18). 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.

Prinzipschema und Bilanzgrenze der Wärmepumpe
Bild 2.18 Prinzipschema und Bilanzgrenze der Wärmepumpe

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

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

Die Kältemittel werden durch ein vorangestelltes «R» (Refrigerant) und eine Zahl gekennzeichnet, welche die chemische Formel verschlüsselt.

Vom Kältemittel wer­den u.a. fol­gen­de Ei­gen­schaf­ten ge­wünscht: che­misch sta­bil, un­brenn­bar, ungiftig, nicht korrosiv, umweltverträglich, bei allen Be­triebs­be­din­gun­gen einen Überdruck auf­wei­send. Die­sen Kri­te­ri­en ge­nü­gt von den altbekannten Kältemitteln nur NH3 ei­ni­ger­mas­sen. Beispiele umweltverträglicher Käl­te­mit­tel (mit üblichen Verdampfungs- und Kondensationstemperaturen):

  • R134a (–20 °C bis 70 °C)
  • R290 (–25 °C bis 65 °C), Propan
  • R407C (–30 °C bis 55 °C), Gemisch mit ansteigender Temperatur beim Verdampfen
  • R410A (–40 °C bis 50 °C), Gemisch
  • R507 (–30 °C bis 45 °C), Gemisch
  • R717 (–25 °C bis 45 °C), Ammoniak NH3

2.4.2 Leistungen und Leistungszahlen

2.4.1 Funktionsweise der Kompressions-Wärmepumpe – 2.4.2 Leistungen und Leistungszahlen – 2.4.3 Kältemaschinen – 2.4.4 Bauarten Wärmepumpenanlagen – 2.4.5 Planung

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 2.19 zeigt den Kreisprozess des Kältemittels im p,h-Diagramm mit gleicher Nummerierung wie in Bild 2.18. 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.

Theoretischer Prozess im p,h-Diagramm
Bild 2.19 Theoretischer Prozess im p,h-Diagramm

Dabei stellen die Enthalpiedifferenzen spezifische Ener­gi­en dar (d.h. pro kg Kältemittel):

h1h4 Wärmeaufnahme aus Umgebung
h2h1 Verdichtungsarbeit des idealen Kompressors
h2h3 Wärmeabgabe ans Heizsystem

Realer Prozess im p,h-Diagramm
Bild 2.20 Realer Prozess im p,h-Diagramm
Realer Prozess

Abweichungen des wirklichen vom theo­re­ti­schen Pro­zess (Bild 2.20):

  • 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.
Leistungszahl

Die Energiestrombilanz im Heizbetrieb ge­mäss Bild 2.18 ergibt

Es gilt im Weiteren:

Φc   Heizleistung der WP (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 2.21). Die Leistungszahl entspricht in ihrer Aussage dem Kesselwirkungsgrad.

Kennlinien einer Luft/Wasser-Wärmepumpe mit konstanter Drehzahl
Bild 2.21 Kennlinien einer Luft/Wasser-Wärmepumpe mit konstanter Drehzahl, Beispiel gemäss Messungen [WPZ]
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.

Gütegrad

Der Gütegrad macht eine Aussage darüber, wie nahe die technische Realisierung dem theoretisch Mög­li­chen ist:

Die Leistungszahlen liegen tiefer als die ent­spre­chen­den Carnot-Leistungszahlen, da mechanische, elek­tri­sche und thermische Ver­lu­ste sowie Abweichungen vom Carnot-Prozess hineinspielen. Der Gütegrad be­trägt in der Regel 0,4 bis 0,6. Er 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. Vorlauftemperaturen. Damit wird die ganze Maschine mitsamt den Wärmeübertragern qualifiziert. Dies ergibt einen noch tieferen Gütegrad. Offensichtlich besteht ein be­acht­li­ches Verbesserungspotenzial.

Arbeitszahl

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

Q   Nutzwärmeenergie
Eel   Summe aller zugeführten kostenpflichtigen Energien

Die Bilanzgrenze ist anlagespezifisch festzulegen (Bei­spiel Bild 2.22). 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.

Bilanzgrenze der Wärmepumpen-Anlage
Bild 2.22 Bilanzgrenze der Wärmepumpen-Anlage

2.4.3 Kältemaschinen

2.4.1 Funktionsweise der Kompressions-Wärmepumpe – 2.4.2 Leistungen und Leistungszahlen – 2.4.3 Kältemaschinen – 2.4.4 Bauarten Wärmepumpenanlagen – 2.4.5 Planung

Dieselbe Maschine mit demselben Kreisprozess kann sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen eingesetzt werden. Kältemaschinen und Wärmepumpen sind identische Geräte. Bei Wärmepumpen wird die Nutzleistung vom Kondensator ans Heiznetz abgegeben (Heizleistung). Bei Kältemaschinen hingegen wird die Nutzleistung vom Verdampfer aus dem Kühlraum zugeführt (Kälteleistung). Dementsprechend werden die Kennzahlen der Kältemaschine definiert:

εKM   Leistungszahl der Kältemaschine, auch als EER bezeichnet
εC,KM   Carnot-Leistungszahl der Kältemaschine

2.4.4 Bauarten Wärmepumpenanlagen

2.4.1 Funktionsweise der Kompressions-Wärmepumpe – 2.4.2 Leistungen und Leistungszahlen – 2.4.3 Kältemaschinen – 2.4.4 Bauarten Wärmepumpenanlagen – 2.4.5 Planung

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. Der Tem­pe­ra­tur­ver­lauf ei­ner Wär­me­quel­le be­ein­flusst deren Eig­nung für ei­nen be­stimm­ten Zweck (Bild 2.23).

Temperaturen von Wärmequellen
Bild 2.23 Temperaturen von Wärmequellen [Rec1]

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.

Auch bei Oberflächengewässern besteht die Gefahr des Einfrierens des Verdampfers. Dieser Gefahr kann mittels eines Sole-Zwischenkreislaufs begegnet wer­den, was allerdings den Nutzungsgrad beeinträchtigt.

Grundwasser ist eine sehr gute Wär­me­quel­le. Es wird einem Filterbrunnen entnommen und in einem Sickerschacht bei etwa 4 °C zurückgegeben. Es ist ratsam, die Ergiebigkeit des Grundwassers mit einem Pumpversuch zu testen.

Das Abwasser von Gebäuden ist eine ausgezeichnete Wärmequelle. Sie kann innerhalb eines Gebäudes genutzt werden (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].

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 kommt beispielsweise auch Ethanol (Alkohol) als Frostschutzmittel infrage [Opt].

Einem ho­ri­zon­ta­len Erdregister in 1 bis 2 m Tiefe kann unter Aus­le­gungs­be­din­gun­gen eine Wärmeleistung von 15 bis 30 W/m2 Erdfläche entzogen werden.

Vertikale Erdwärme­son­den liefern unter diesen Bedingungen 40 bis 55 W/m Boh­rung. Erdwärmesonden wer­den 50 bis 250 m tief mit Abständen von etwa 8 m in mög­lichst li­nea­rer Anordnung ausgeführt. Optimale Anlagen ergeben sich unter günstigen geologischen Bedingungen und geringem Wärmeentzug, weil dann auf das Frostschutzmittel verzichtet werden kann.

Erdwärmenutzung bedingt Bohrtiefen von 1 bis 3 km. Da die Temperaturzunahme etwa 30 K/km beträgt, kön­nen unter Umständen ohne Wärmepumpe direkt nutz­ba­re Wär­me­quel­len er­schlos­sen werden.

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 40 bis 50 °C ereichbar 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 [BFE5] . 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, Ventilabhebung oder Dreh­zahlän­de­rung. 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 2.24).

Energieflussbild einer Verbrennungsmotorwärmepumpe (bezüglich Brennwert)
Bild 2.24 Energieflussbild einer Verbrennungsmotorwärmepumpe (bezüglich Brennwert)
Absorptions-Wärmepumpe/-Kältemaschine

Siehe Kapitel 6.2.3.

2.4.5 Planung

2.4.1 Funktionsweise der Kompressions-Wärmepumpe – 2.4.2 Leistungen und Leistungszahlen – 2.4.3 Kältemaschinen – 2.4.4 Bauarten Wärmepumpenanlagen – 2.4.5 Planung

Allgemeine Hinweise
  • Die Auslegungsvorlauftemperatur der Heizanlage sollte möglichst tief gewählt werden (maximal 35 °C anstreben).
  • 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 in [BFE3], 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 hauptsächlich einfache Maschinen mit konstanter Drehzahl eingesetzt. Hier nimmt die Erzeugerleistung bei tiefen Aussentemperaturen besonders stark ab (Bild 2.21). 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.

Bivalentalternativer Betrieb erheischt einen Zusatz-Wärmeerzeuger für den vollen Leistungsbedarf (Bild 2.25). 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.

Bivalenter Wärmepumpen-Betrieb
Bild 2.25 Bivalenter Wärmepumpen-Betrieb

Im bivalentparallelen 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.

Bivalentteilparalleler entspricht bivalentparallelem Betrieb, die Wärmepumpe wird jedoch bei sehr tiefen Temperaturen abgeschaltet.

Anlageschemas

Hydraulische Schaltungen für Wärmepumpen müssen gewisse Bedingungen erfüllen [BFE4], [BFE5], [BFK2], [BFK3], [SWKI 92-1], [Von]:

  • 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 werden die Wärmepumpe und die Wärmeabgabe zweckmässig in Direktschaltung verknüpft (Bild 3.10a). Fussbodenheizungen haben eine ausreichende Speicherkapazität, während Heizkörper zusätzlich einen Pufferspeicher in Serie erfordern. Durch Verzicht auf Thermostatventile, einen Strömungswächter oder ein Überströmventil lässt sich der Kondensatordurchfluss gewährleisten.

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 2.26). In bivalenten Anlagen wird der Kessel gemäss Bild 2.27 angeschlossen. Bei einem Brennwertkessel entfällt die Rücklauftemperaturhochhaltung.

Erdwärmesonden-WP-Heizanlage
Bild 2.26 Erdwärmesonden-WP-Heizanlage
Kessel für bivalentparallelen Betrieb
Bild 2.27 Kessel für bivalentparallelen Betrieb (anzuschliessen an den Punkten A, B von Bild 2.26)

Wird eine Laderegelung eingebaut, so kann ein grösserer Speicher schichtend geladen werden (Bild 2.52). 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 [BFE5].

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].

Luft/Wasser-Wärmepumpen weisen üblicherweise einen Schallleistungspegel von 50 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.