Wärmepumpe

Unter einer Wärmepumpe versteht man eine Maschine, die technische Arbeit aufwendet, um thermische Energie aus einem Reservoir mit niedriger Temperatur aufzunehmen und auf ein System mit höherer Temperatur zu übertragen. Generell besteht ein Wärmepumpen-Heizsystem dabei aus drei Grundkomponenten: Neben der namensgebenden Wärmpumpe – dem Heizaggregat an sich – gehören zu jedem System sowohl eine Wärmequellanlage, als auch ein Wärmeverteil- und Speichersystem.

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Das Prinzip einer Wärmepumpe ist im Grunde deckungsgleich mit der umgekehrten Funktionsweise eines Kühlschranks, aus dessen Innenraum die Kälte aufgenommen und nach außen abgegeben wird. Bei einer Wärmepumpe wird die Wärme einer natürlichen Wärmequelle entzogen und kann dann über ein Heizsystem nach innen an das zu versorgende Haus abgegeben werden. Dabei muss die Wärmepumpe umso mehr arbeiten, je größer der Unterschied zwischen der Temperatur der Wärmequelle und der gewünschten Temperatur des zu beheizenden Raumes ist. Idealerweise haben die Wärmequellen daher auch in der kalten Jahreszeit eine möglichst hohe Temperatur.

Während Wärme sich nach physikalischem Prinzip automatisch von einem höheren zu einem tieferen Temperaturniveau bewegt, führen Wärmepumpen die Wärme also aus der Umwelt entgegen dieses natürlichen Prinzips dem Heiz- und Brauchwasser zu. Um dies zu ermöglichen, können je nach Bauform verschiedene physikalische Effekte genutzt werden. Z.B. werden Fluide eingesetzt, die bei geringem Druck die Umwelt-Wärme aufnehmen und verdampfen sowie bei höherem Druck kondensieren und dabei die Wärme an das Heizungssystem abgeben.

Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?

Der Vorteil aller Wärmepumpen liegt darin, dass die benötigte Wärmeenergie in der Umwelt kostenlos und unbegrenzt zur Verfügung steht. Die verschiedenen Arten von Wärmepumpen unterscheiden sich dabei nach der jeweils genutzten Wärmequelle:

Sole-Wasser-Wärmepumpen nutzen das Erdreich als Energiequelle, da hier die Temperaturen ganzjährig relativ konstant sind. Entnommen werden kann die Erdwärme entweder über Erdkollektoren in 1,5 m Tiefe oder über spezielle Erdsonden, die bis zu 100 m tief unter die Erdoberfläche führen. Hier liegen die Temperaturen das ganze Jahr über konstant bei etwa 10 °C. Alternativ gibt es außerdem auch Sole-Wasser-Wärmepumpen, die mithilfe eines Energiezauns funktionieren.

Wasser-Wasser-Wärmepumpen sind besonders effizient und nutzen die Wärme aus dem Grundwasser als Energiequelle. Dessen Temperaturen sind unabhängig von der Außentemperatur und damit auch unabhängig von der jeweiligen Jahreszeit konstant. Bei dieser Art von Wärmepumpe wird das Wasser mithilfe eines Saugbrunnens entnommen und im Anschluss an die Wärmegewinnung mithilfe eines Schluckbrunnens zurückgeführt.

Luft-Wasser-Wärmepumpen beziehen die Wärmeenergie aus Außenluft, die von der Sonne erwärmt wurde. Die Investitionskosten sind hier im Vergleich am niedrigsten.