Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

© epr/Bundesverband Wärmepumpe

Wärmepumpen sind eine immer beliebter werdende Möglichkeit, kostengünstig und umweltschonend Energie zu erzeugen. Betriebsarten gibt es verschiedene, die Funktionsweise ist aber immer gleich. Hier ein Überblick.

Eine Wärmepumpe funktioniert ähnlich wie ein Kühlschrank – nur dass das Prinzip umgekehrt ist: Der Kühlschrank entzieht den Lebensmitteln Wärme und gibt diese über die Lamellen an seiner Rückseite an den Raum ab. Die Wärmepumpenimmt Wärme auf einem niedrigen Temperaturniveau auf und gibt sie nach Zuführung von Antriebsenergie auf einem höheren Niveau wieder ab. Je geringer die Temperaturdifferenz, desto weniger Antriebsenergie wird benötigt und umso höher ist die Effizienz.

Verdampfen, verdichten, verflüssigen, entspannen

So sieht der immer wiederkehrende Arbeitskreislauf einer Wärmepumpe aus. In der Wärmepumpe zirkuliert ein Arbeitsmittel, das einer Wärmequelle Wärme entzieht. Dabei wird das Arbeitsmittel (wie Propan, Ammoniak, Propen oder CO2) zum Verdampfen gebracht. Das dampfförmige Arbeitsmittel der Wärmepumpe wird in einen Kompressor weitergeleitet, dort wird der Druck erhöht. Dadurch erhöht sich auch die Temperatur so weit, dass diese Wärme als Wärmequelle für ein Heizsystem dienen kann. Doch ohne fremde Energiezufuhr funktioniert die Wärmepumpe nicht. Der Kompressor wird mit Strom angetrieben und hält den beschriebenen Kreislauf in Gang.

Arten von Wärmepumpen

  • Luft-Wasser-Wärmepumpe: Diese Wärmepumpe entzieht der Luft (Außen- oder Raumluft) Wärme und leitet diese in einen eingebauten Wärmeübertrager weiter. In diesem Wärmeübertrager zirkuliert ein Kältmittel, das bereits bei geringer Temperatur zu verdampfen beginnt. Die freigesetzte Wärme wird - da sie noch zu gering ist - komprimiert.  
  • Sole-Wasser-Wärmepumpe: Hierbei wird Erdenergie benutzt, um sie als  Energie für Warmwasseraufbereitung und Heizung zu verwenden. Entweder wird die Wärme für die Wärmepumpe mitteils eines Erdkollektoren oder mittels einer Erdsonde erzeugt. Die Sole-Wasser-Wärmepumpe erzeugt meist höhere Wirkungsgrade als die Luft-Wasser-Wärmepumpe. 
  • Wasser-Wasser-Wärmepumpe: Bei der Wasser-Wasser-Wärmepumpe macht man sich Grundwasser zunutze. Um eine solche Wärmepumpe installieren zu können, müssen allerdings einige Faktoren zusammenspielen. Der Wasserschutz ist beispielsweise zu berücksichtigen, denn bei manchen Sachverhalten können die Behörden den Bau einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe verhindern. Um sich abzusichern, ist die Abklärung bei den zuständigen Ämtern vor der Errichtung der Wasser-Wasser-Wärmepumpe zu empfehlen! 
  • Warmwasser-Wärmepumpe: Mit dieser Pumpe kann Warmwasser aufbereitet werden. Zum Heizen eignet sich die Warmwasser-Wärmepumpe nicht. Wenn man die Umluft als Wärmequelle verwendet, dient die Pumpe gleichzeitig zum Entfeuchten der Luft. Ist die Warmwasser-Wärmepumpe jedoch an ein Luftverteilsystem gekoppelt, so können Räume sogar kontrolliert be- und entlüftet werden. Eine aktive Zuluftleitung ist aber notwendig, da sonst Unterdruck entstehen kann. 

Leistung = JAZ

Die Leistungsangabe von Wärmepumpen wird in Jahresarbeitszahlen angegeben. JAZ steht für das Verhältnis zwischen Strom und Heizenergie. So bedeutet eine JAZ von 4 (übliche Höhe) 1 Teil Strom zu 4 Teilen Heizenergie. Bestimmte Wärmepumpen, hier vor allem die Erdsonden,) weisen teilweise sogar eine JAZ von bis zu 5,5 auf.

Heute ist die Bedeutung der Wärmepumpe für die Raumheizung und Warmwasserbereitung unbestritten. Bei den Bestrebungen zur Reduktion der CO2-Emissionen spielt die verstärkte Nutzung dieses Systems eine wesentliche Rolle.

 

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Ina M., Bezirk Wien, Hernals
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AutorIn:

Datum: 22.07.2019
Kompetenz: Heizung

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