Wie funktioniert eigentlich... eine Wärmepumpe?

Wir wollen’s wissen! In unserer fünfteiligen Serie „Wie funktioniert eigentlich..?“ gehen wir Fragen des Alltags auf den Grund und erklären moderne Technologien. Den Auftakt macht die Wärmepumpe

 

 

1. Wie funktioniert eine Wärmepumpe und was hat das mit Kühlschränken zu tun?

Zwar gibt es unterschiedliche Varianten von Wärmepumpen, doch ihr Grundprinzip ist stets identisch. Vereinfacht ausgedrückt, arbeitet eine Wärmepumpe wie ein Kühlschrank – nur umgekehrt. Während ein Kühlschrank seinem Innenraum und den darin enthaltenen Lebensmitteln die Wärme entzieht und diese über einen Wärmetauscher an seine Umwelt abgibt, macht es die Wärmepumpe genau andersrum. Sie nutzt die Wärmeenergie der Umgebung und gibt diese an den Innenraum des Wohnhauses ab. Dies kann über ganz normale Heizkörper, eine Fußbodenheizung oder auch spezielle Belüftungssysteme geschehen. 

 

 

 

2. Was passiert bei den einzelnen Schritten einer Wärmepumpe?

Eine Wärmepumpe besteht im Wesentlichen aus drei unterschiedlichen Teilbereichen: dem Kreislauf der Wärmequelle, dem Kreislauf der Wärmeverteilung sowie der Wärmepumpe selbst. Sie setzt sich aus dem Verdampfer, dem Kompressor, dem Kondensator und einem Expansionsventil zusammen und ist sozusagen das verbindende Element von Wärmequelle und Wärmeverteilung.

Der erste Kreislauf (Wärmequelle) enthält ein spezielles Kältemittel, das bereits bei geringen Temperaturen seinen Aggregatzustand von flüssig zu gasförmig ändert. Diese Flüssigkeit wird durch Leitungen gepumpt und nimmt dabei die Wärme seiner Umgebung auf. Durch die aufgenommene Umweltenergie wandelt sich das Kältemittel im Verdampfer in den gasförmigen Zustand.

Dieser Dampf wird an einen Kompressor, auch Verdichter genannt, weitergeleitet. Hier wird der Druck und somit die Temperatur des Gases erhöht. Im Kondensator gibt dieses Gas seine Energie – also seine Wärme – an den Heizkreislauf der Wohnung weiter und kühlt dabei ab. Hier findet also der Wärmetausch statt – das Wasser in den Heizrohren wird erwärmt, das Gas geht wieder in seinen Ursprungszustand zurück und verflüssigt sich. Über ein Expansionsventil wird zudem der überschüssige Druck entzogen und der Kreislauf des Kältemittels beginnt von vorn.

 

3. Welche Typen von Wärmepumpen gibt es?

Wärmepumpen unterscheiden sich insbesondere durch die Art und das Medium, dem sie die Wärmeenergie entziehen. Doch auch die Art der Wärmeverteilung kann je nach Typ variieren. Ein Überblick über die gängigsten Varianten von Wärmepumpen:

Erdwärmepumpe

Wie der Name bereits vermuten lässt, generiert die Erdwärmepumpe die Wärmeenergie im Erdreich. Dies geschieht mittels spezieller Sonden oder Erdwärmekollektoren. Hierfür ist eine Bohrung nötig, die meist etwa zehn Meter in den Boden führt. In dieser Tiefe herrschen das ganze Jahr über konstante Bedingungen und die Temperatur von etwa zehn Grad Celsius in der entsprechenden Tiefe reicht aus, um auch im Winter und bei Minusgraden ein Wohnhaus mit Wärme und entsprechender Heizleistung zu versorgen. Die Verteilung der Wärme erfolgt über herkömmliche Radiatoren oder eine Fußbodenheizung.

Grundwasserwärmepumpe

Statt aus der Erde entzieht diese Art der Wärmepumpe dem Grundwasser die benötigte Wärmeenergie. Im ersten Teil des Kreislaufs geschieht dies übrigens nicht über ein Kältemittel. Stattdessen wird das Grundwasser direkt nach oben befördert und im Verdampfer in gasförmigen Zustand gebracht. erst jetzt wird seine Wärme auf das Kühlmittel übertragen, das saubere Grundwasser gelangt zurück ins Erdreich. Ob sich Ihre geologischen Begebenheiten hierfür eignen, ob also ausreichend Grundwasser in der entsprechenden Tiefe und Qualität vorhanden ist, sollten Sie zuvor von einem Fachmann prüfen lassen.

Luftwärmepumpe (auch Luft-Wasser-Wärmepumpe genannt)

Diese Technologie macht eine Bohrung ins Erdreich überflüssig, da sie die benötigte Wärmeenergie aus der Umgebungsluft nutzt, die zuvor von der Sonne aufgewärmt wurde. Der Nachteil: Eine Luftwärmepumpe hat eine etwas geringere Effizienz als Erdwärme- oder Grundwasserwärmepumpen. Dafür kommt sie jedoch mit dem Platz eines herkömmlichen Brennerkessels aus.

Luft-Luft-Wärmepumpe

Die Energie- und Wärmegewinnung erfolgt auf die gleiche Weise wie bei der Luftwärmepumpe. Der Unterschied liegt in der Verteilung. Statt über fließendes Wasser in Radiatoren oder der Fußbodenheizung wird die Wärme über die Luft transportiert und im Haus verteilt. Vor allem in effizienten und gut gedämmten Passivhäusern kann die Luft-Luft-Wärmepumpe als alleiniges Heizsystem ausreichen.

Die OIE Webseite bietet zahlreiche weiterführende Infos zu den unterschiedlichen Wärmepumpen-Typen: Hier klicken!

 

4. Entstehen Emissionen beim Betrieb einer Wärmepumpe?

Nein. Wärmepumpen verbrennen keinerlei Rohstoffe und setzen dabei bei ihrem Betrieb auch keine Emissionen frei. Das macht sie zu einer besonders ökologischen und nachhaltigen Form der Wärmegewinnung. Jedoch benötigen Wärmepumpen Strom für den Betrieb. Je nach Erzeugungsart können bei der Stromgewinnung Emissionen entstehen. Wer sich jedoch für Ökostrom auf Basis erneuerbarer Energien entscheidet – so wie er beispielsweise im OIE Biomasseheizkraftwerk in Baumholder produziert wird –, der betreibt seine Wärmepumpe fast klimaneutral.

 

5. Welche Vorteile hat eine Wärmepumpe und für wen eignet sie sich?

Wärmepumpen sind effizient, haben einen geringen Energieverbrauch und der geringe CO₂-Ausstoß macht sie besonders nachhaltig. Bei Mondernisierungs- und Sanierungsmaßnahmen gibt es aktuell außerdem staatliche Förderungen für die Anschaffung und den Einbau einer Wärmepumpe. Darüber hinaus ist die Technologie langlebig und wartungsarm. Spezielle Stromtarife helfen, die Kosten noch weiter zu senken. Mit dem Tarif "OIE Heimatliebe Strom Wärmepumpe" beispielsweise sind Sie gut beraten und erhalten beste Konditionen, um Ihre Wärmepumpe besonders effizient und kostensparend betreiben zu können. Der Strom stammt aus 100 Prozent erneuerbaren Energien und unterstützt Sie damit dabei, Ihre persönliche CO₂-Bilanz zu verbessern.

Für wen sich welche Form der Wärmepumpe empfiehlt, das hängt vom Haus und den geologischen Bedingungen ab. Darf im Erdreich gebohrt werden? Hat das Erdreich die benötigten Temperaturen? Ist Grundwasser vorhanden? Bei der Sanierung von Passivhäusern mit einer aktiven Belüftung, kommt auch die Nutzung einer Luft-Luft-Wärmepumpe in Frage. Am besten informieren Sie sich direkt bei einem Fachmann, etwa einem Energieberater.