Wärmepumpen

Eine Wärmepumpe ist eine Heizung, welche die in der Umwelt gespeicherte thermische Energie nutzt, um Gebäude zu erwärmen. Anders als bei Holz-, Öl- oder Gasheizungen funktioniert das jedoch nicht durch eine Verbrennung, sondern über einen komplizierten technischen Prozess.

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Was alle Wärmepumpen-Arten eint, ist die grundsätzliche Funktionsweise. Dabei kommen folgende Bauteile zum Einsatz: zwei Wärmeübertrager, ein Verdichter, ein Entspannerventil. Darüber hinaus ist die Wärmenutzungsanlage, also ein geschlossenes Rohrnetz, wichtig, um die Wärme auch in die gewünschten Bereiche im Gebäude zu leiten.

Der erste Wärmeübertrager (der Verdampfer) überträgt dabei die thermische Energie aus Luft, Erde oder Wasser auf ein Kältemittel, das durch besondere physikalische Eigenschaften bereits bei niedrigen Temperaturen verdampft. Das ist eine Voraussetzung für den zweiten Schritt des Wärmepumpen-Prozesses. Denn in diesem erhöht ein Verdichter den Druck des dampfförmigen Kältemittels so weit, bis seine Temperatur über der des Heizungssystems liegt. Nur so kann die Wärme über einen weiteren Wärmeübertrager (den Verflüssiger) auch an das Heizungssystem abgegeben werden. Während das Kältemittel dabei abkühlt, sinkt sein Druck und das Medium wird langsam wieder flüssig. Vollständig regeneriert fließt das Kältemittel durch das Entspannungsventil, das den Druck auf den Ausgangszustand zurückbringt, zurück zum Verdampfer und der Wärmepumpen-Prozess beginnt von vorn.

Die Effizienz der Wärmepumpe steigt, je niedriger der Temperaturhub über den meist elektrisch angetriebenen Verdichter ist. Eine Wärmepumpe arbeitet also immer dann besonders wirtschaftlich, wenn sich die thermische Energie der Umwelt mit einer hohen Temperatur gewinnen lässt und die Temperatur im Heizungssystem niedrig ist.

Je nachdem, in welcher Region sich das Gebäude befindet, kann die Umweltenergie der Wärmepumpe aus verschiedenen Quellen gewonnen werden. Zur Auswahl steht dabei die Nutzung der thermischen Energie aus:

Wärmepumpe über Luft
Die Luft ist die Umweltenergiequelle, die Sie mit einer Wärmepumpe am einfachsten anzapfen können. Denn alles, was dafür nötig ist, ist eine Vorrichtung zum Ansaugen und Ausblasen der Außenluft.
Wärmepumpe über Erdreich oder Grundwasser
Wie in der Luft ist auch in der Erde thermische Energie gespeichert, die Sie mit Sole-Wasser-Wärmepumpen zum Heizen nutzen können. Möglich wird das über Rohrleitungen, die in das Erdreich eingebracht werden und wodurch ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel zirkuliert. Diese Sole genannte Flüssigkeit entzieht der Erde Wärme und transportiert sie zur Wärmepumpe.
Wärmepumpe mit Eisspeicher
Eine besondere Form der Sole-Wärmepumpe ist das Heizen mit dem Eisspeicher. dem Entzugswärmetauscher) dem Wasser Energie und überträgt diese auf ein Kältemittel innerhalb der Wärmepumpe. Das Kältemittel selbst wechselt daraufhin vom flüssigen in den dampfförmigen Aggregatzustand. Der so entstandene Kältemitteldampf strömt anschließend durch einen Verdichter, der mit dem Druck auch die Temperatur des Mediums anhebt. Liegt diese über der Vorlauftemperatur der Heizung, gibt das Kältemittel die mitgeführte Wärme an das Heizungswasser ab. Die Kältemitteltemperatur sinkt und das Medium verflüssigt sich wieder. Nachdem es seinen Ausgangszustand erreicht hat, beginnt der Kreislauf erneut.

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