Wie funktioniert eine Wärmepumpe? Das Funktionsprinzip einer Wärmepumpe
Wärmepumpen haben Ihren Ursprung bereits im 19. Jahrhundert. Durch die industrielle Revolution und zahlreiche weitere historische Ereignisse ist sie dennoch für sehr lange Zeit aus dem Fokus gerückt. Erst in den 1970er Jahren wurde, durch sehr hohe Erdölpreise, die Weiterentwicklung der Wärmepumpe für den privaten Bereich fokussiert. Ende der 1990er Jahre waren die Wärmepumpen, so wie wir sie heute kennen, serienreif.
Im Jahre 2020 wurde ein Meilenstein in Deutschland erreicht - die 1.000.000. Wärmepumpe wurde verbaut.
Die Themen im Überblick
Was ist eine Wärmepumpe?
Eine Wärmepumpe ist ein modernes, klimafreundliches und effizientes Heizsystem, dass sich immer größerer Beliebtheit erfreut. Im Prinzip ist sie nichts anderes als ein Kühlschrank, nur mit umgekehrter Funktionsweise und weiteren Funktionen. Wärmepumpen nutzen kostenlose thermische Energie, die in der Umwelt gespeichert ist, um Gebäude effizient und kostengünstig zu beheizen und mit warmen Wasser zu versorgen. Anders als bei konventionellen Heizungen findet bei einer Wärmepumpe keine Verbrennung statt. Stattdessen wird durch den Einsatz von über ¾ Umweltenergie und ¼ elektrischer Energie ein Kältemittel auf ein höheres Temperaturniveau gebracht. Selbst bei Minustemperaturen befindet sich noch so viel thermische Energie in der Umwelt, dass dieser Wärmepumpenkreislauf / Kältekreis funktioniert. Viele Wärmepumpen können im Sommer das Gebäude auch kostengünstig und klimafreundlich kühlen.
Schritt für Schritt - wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Genau wie die ersten Wärmepumpen im 19. Jahrhundert nutzen auch die modernen Wärmepumpen weiterhin die vier Hauptkomponenten: einen Verdampfer, einen Verdichter / Kompressor, einen Verflüssiger / Kondensator und ein Expansionsventil / Entspannungsventil.
Funktionsprinzip Wärmepumpe
Alle Wärmepumpen verfügen über einen sogenannten Kältekreis, d. h. einen Verdampfer, in dem sich ein flüssiges Kältemittel befindet. Dieses wird mit Hilfe der Umweltwärme erwärmt und wird so, bereits bei sehr niedrigen Temperaturen gasförmig und fängt an zu verdampfen. Im nächsten Schritt gelangt das gasförmige Kältemittel in einen Kompressor, auch Verdichter genannt. Dieser verdichtet das gasförmige Kältemittel, woraufhin sich die Temperatur erhöht. Für diesen Vorgang benötigen Wärmepumpen elektrische Energie (Strom) - umso weniger, je geringer der Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle und Kältemittel ist.
Die dabei entstandene Wärme wird dann über einen Wärmetauscher auf den Heizkreislauf übertragen. Dadurch sinkt die Temperatur des Kältemittels wieder und es verflüssigt sich langsam, steht aber weiterhin unter hohem Druck. Um diesen wieder zu stabilisieren wird es durch ein Entspannungs- / Expansionsventil geleitet. Danach beginnt der Prozess erneut und so läuft der Kreislauf der Wärmepumpe immer und immer wieder.
Erklärvideo: Wie funktioniert eine Wärmepumpe
Wärmequellen im Überblick
Luft/Wasser Wärmepumpen
Luft/Wasser-Wärmepumpen nutzen die Wärmeenergie aus der Außenluft und können entweder im Gebäude (Luft/Wasser-Wärmepumpen zur Innenaufstellung) platziert oder im Außenbereich, an Hauswand, im Garten oder auf Dachflächen platziert werden (Luft/Wasser-Wärmepumpen zur Außenaufstellung). Selbst bei Minustemperaturen arbeiten Luft/Wasser-Wärmepumpen noch immer sehr effizient.
Sole/Wasser Wärmepumpen
Sole/Wasser-Wärmepumpen nutzen die Wärmeenergie aus dem Erdreich und werden im Gebäudeinneren aufgestellt. Gewöhnlich werden Erdwärmepumpen mit Tiefenbohrungen (Erdsonden) oder Erdkollektoren betrieben. Außerdem können Sole/Wasser-Wärmepumpen mit sogenannten Erdkörben oder Ringgrabenkollektoren betrieben werden. In den Leitungen zur Wärmepumpe befindet sich ein Wasser/Glykol-Gemisch, auch Soleflüssigkeit genannt, welches die nötige Wärmeenergie an die Wärmepumpe liefert. Durch die konstanten Temperaturen von ca. 8 -12° C im Erdreich, ist der Betrieb von Sole/Wasser-Wärmepumpen sehr effizient und kostengünstig.
Vor- und Nachteile einer Wärmepumpe
Vorteile | Nachteile |
|---|---|
Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern | Höherer Planungsaufwand, da teilweise |
Hohe staatliche Förderungen (bis zu 40%) | Hohe Stromkosten bei fehlerhafter |
Wertsteigerung der Immobilie | Geräuschentwicklung bei fehlerhafter |
Hohe Effizienz = geringe Heizkosten | - |
CO2 freier Betrieb (Nutzung von Ökostrom oder PV) | - |
Wartungsarmer Betrieb | - |
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