Wie funktioniert eigentlich eine Wärmepumpe?

Aktualisiert: März 9

Das umgekehrte Prinzip eines Kühlschranks


Wärmepumpen beziehen rund dreiviertel der Energie zum Heizen aus der Umwelt. Die gängigsten Wärmequellen sind Luft, Erdreich und Grundwasser. Um die kostenlose Umweltwärme nutzbar zu machen, benötigen Wärmepumpen lediglich einen kleinen Anteil Strom für Antrieb und Pumpe. Abhängig von örtlichen oder rechtlichen Vorgaben kann entschieden werden, ob die Energie der Luft, Erde oder dem Wasser entzogen wird.


Prinzip der Wärmepumpe
Prinzip der Wärmepumpe

Wie ein Kühlschrank

Wärme bewegt sich immer entlang eines Temperaturgefälles, vom Wärmeren zum Kälteren. Dieses Naturgesetz nutzt die Wärmepumpe. Die Wärmepumpe verschiebt Wärme entgegen dem Temperaturgefälle, also vom Kalten ins Wärmere. Wie das geht? Die Funktionsweise einer Wärmepumpe ist im

Prinzip identisch mit der eines Kühlschranks. Während der Kühlschrank allerdings seinem Innenraum die Wärme entzieht und nach draußen abgibt, entzieht die Wärmepumpe dem Außenbereich die Wärme und gibt sie als Heizenergie an das Haus ab. Die Wärmepumpe macht sich dafür ein physikalisches Prinzip, den so genannten Joule-Thomson-Effekt zunutze.


Wie viel Strom verbraucht eine Wärmepumpe?

Luftwärmepumpe: 3.809 kWh

Erdwärmepumpe: 2.2552 kWh

Wasser-Wärmepumpe: 2.138 kWh


Schritt 1: Gewinnung

In der Wärmequellenanlage zirkuliert eine Flüssigkeit, häufig eine Sole, d.h. Wasser, das mit Frostschutzmittel versetzt ist. Die Flüssigkeit nimmt die Umweltwärme, z.B. aus dem Erdreich oder dem Grundwasser, auf und transportiert diese zur Wärmepumpe. Eine Ausnahme bilden Luft-Wärmepumpen. Diese saugen über einen Ventilator die Außenluft an, die der Wärmepumpe die Umgebungswärme zuführt.


Schritt 2: Nutzbarmachung

In der Wärmepumpe befindet sich ein weiterer Kreislauf, in dem ein so genanntes Kältemittel zirkuliert. In einem Wärmetauscher, dem Verdampfer, wird die Umweltenergie von dem ersten Kreislauf auf das Kältemittel übertragen, das dadurch verdampft. Bei Luftwärmepumpen erhitzt die Außenluft das Kältemittel. Der Kältemitteldampf wird nun zu einem Verdichter/Kompressor weitergeleitet. Dadurch hebt sich das Temperaturniveau des gasförmigen Kältemittels, es wird also heißer. In einem weiteren Wärmetauscher, dem so genannten Verflüssiger, wird das unter hohem Druck stehende, heiße Kältemittelgas nun kondensiert, wobei es seine Wärme wieder abgibt. Anschließend wird das verflüssigte Kältemittel zu einer Drossel, in der der Druck des Kältemittels wieder verringert wird, geleitet. Das nun flüssige, entspannte Kältemittel wird schließlich zum Verdampfer zurückgeführt.


Schritt 3: Beheizung

In dem zu beheizenden Gebäude befindet sich nun das Wärmeverteil- und Speichersystem. Darin zirkuliert als Heizmedium in der Regel Wasser. Dieses Wasser nimmt die Wärme, die das Kältemittel im Verflüssiger abgibt, auf und leitet dieses entweder zu einem Verteilersystem, wie z.B. Flächenheizungen oder Heizkörpern, oder zu einem Heizungspuffer- bzw. Warmwasserspeicher.

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