Grafik einer Wärmepumpe

Die Wärmepumpe: Heizt so, wie dein Kühlschrank kühlt – nur umgekehrt.

Immer wieder hört man, wie umweltfreundlich und günstig Wärmepumpen sind. Doch wie genau funktionieren sie? Weshalb sind sie so sparsam? Und sind sie für jeden geeignet?
ein umgekehrter Kühlschrank.

Wie genau funktionieren Wärmepumpen?

Das Prinzip ist ganz einfach erklärt! Wärmepumpen arbeiten im Prinzip wie Kühlschränke, nur eben umgekehrt. Ein Kühlschrank entzieht den Lebensmitteln Wärme und gibt diese über Lamellen (ungenutzt) an seine Umgebung ab. Eine Wärmepumpe wiederum entzieht seiner Umwelt Wärme und leitet sie dort hin, wo sie gebraucht wird. Genauer gesagt, wird einer natürlichen Wärmequelle (Luft, Wasser oder Erde) Wärme entzogen, um sie für den Heizbetrieb und die Warmwasserbereitung zu nutzen. Luft-Luft-Wärmepumpen ermöglichen auch die Raumbelüftung, diese finden häufig in Passivhäusern Verwendung. Spätestens jetzt verstehst du unseren Artikeltitel und das ungewöhnliche Bild 🙂 .

Generell gilt: 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.

  • Verdampfen

    Wärmepumpen nutzten die Wärme ihrer Umgebung, also die in der Luft, im Boden oder im Grundwasser gespeicherte Sonnenenergie, als Hauptenergiequelle. Um diese Umgebungswärme von einem relativ niedrigen auf das für Heizung und Warmwasser erforderliche Temperaturniveau zu bringen, nutzt die Wärmepumpe ein Kältemittel. Dieses verdampft aufgrund seines niedrigen Siedepunktes schon bei vergleichsweise kalten Temperaturen der Wärmequelle. In einem Wärmetauscher, dem sogenannten Verdampfer, wird die Umgebungsenergie vom Kältemittel aufgenommen, welches dann verdampft und die dabei aufgenommene Energie speichert.

  • Verdichten

    Dieses verdampfte Kältemittel wird von einem Verdichter bzw. Kompressor angesaugt. Durch Antriebsenergie in Form von Strom wird das dampfförmige Kältemittel verdichtet, dadurch steigt die Temperatur auf das benötigte Niveau.

  • Verflüssigen

    Im Kompressor erfolgt eine Temperaturerhöhung aufgrund des Verdichtens des gasförmigen Kältemittels. In einem weiteren Wärmetauscher, dem so genannten Verflüssiger, wird das unter hohem Druck stehende, heiße Kältemittelgas nun kondensiert, wodurch es seine Wärme an das Heizungsmedium (Luft, Wasser) wieder abgibt.

  • Entspannen

    Das verflüssigte Kältemittel wird im Anschluss in eine Drossel geleitet, wo der Druck des Kältemittels wieder gesenkt wird. Das flüssige Kältemittel wird schließlich zum Verdampfer zurückgeführt und der Kreislauf beginnt von vorne.

    Die Wärmeabgabe erfolgt am besten über eine Niedertemperaturheizung, wie es zum Beispiel Fußboden- oder Wandheizungen sind.

Abbildung einer Kühlspirale.

Abbildung einer Kühlspirale.

Wärmepumpen können auch kühlen

Wärmepumpen können auch zur Kühlung eingesetzt werden. Die Temperatur im Erdreich ist im Sommer nämlich geringer als die Raumtemperatur. Somit können Erd- oder Grundwasser-Wärmepumpen die Kühle des Erdreiches direkt nutzen. Diese Art der Kühlung ist sehr energieeffizient, da dafür nur ein sehr geringer Energieaufwand benötigt wird.

Auch mit Luftwärmepumpe kann durch Kreislaufumkehr gekühlt werden (= aktive Kühlung). Allerdings braucht diese Art der Kühlung mehr Strom als Erd- oder Grundwasserwärmepumpen, da bei diesen Varianten eine passive Kühlung möglich ist. Dabei ist nur die Pumpe in Betrieb.

Die Vor- und Nachteile

Wärmepumpen machen unabhängig – sowohl von der Verfügbarkeit fossiler Energieträger, von den Außentemperaturen, als auch von Preisentwicklungen. Die Nutzung der Umgebung als Wärmereservoir ist durch Ökostrom im CO2-freien Betrieb möglich. Für Wärmepumpen ist im Vergleich zu anderen Wärmesytemen kein Brennstoffvorrat notwendig. Außerdem sind Wärmepumpen relativ Wartungsarm und der Betrieb der Wärmepumpe ist besonders günstig. Die Betriebskosten liegen etwa bei der Hälfte von anderen Heizsystemen.

Natürlich sind die hohen Anschaffungskostenkosten, sowie der erhöhte Stromverbrauch wesentliche Nachteile der Wärmepumpe. Bis zu drei Viertel der Energie, je nach COP, gewinnt die Wärmepumpe aus der Umwelt. Ungefähr ein Viertel benötigt die Wärmepumpe selbst für den Betrieb, dieser Wert ist wiederum COP abhängig. Weiters sind diese nicht an jedem Standort einsetzbar. Die Einsetzbarkeit ist abhängig von der Art der Wärmepumpe, sowie dem Dämmungsgrad des Gebäudes.

 

Schon gewusst?

Der sogenannte COP-Wert (Coefficient of Performance oder Leistungszahl) , hilft dir, verschiedene Modelle von Wärmepumpen miteinander zu vergleichen. Er zeigt dir, wie hoch der Energiegewinn im Vergleich zum Energieeinsatz ist. Moderne Wärmepumpen erreichen dabei COP-Werte von 4 bis 5. Sie erzeugen also das 4- bis 5-Fache der eingesetzten Energie wieder als Wärme.

 

Für wen sind Wärmepumpen sinnvoll?

Wie effizient eine Wärmepumpe als Heizquelle arbeitet, zeigt also das Verhältnis der eingesetzten zur erzeugten Energie. Diese Werte werden am ehesten erreicht, wenn z.B. der Heizwärmebedarf durch Dämmung des Gebäudes möglichst gering gehalten wird, das Heizsystem eine niedrige Vorlauftemperatur benötigt, wie es zum Beispiel bei Flächenheizungen, also Fußboden- oder Wandheizungen, der Fall ist, und eine Wärmequelle gewählt wird, die das ganze Jahr eine möglichst gleichmäßig hohe Temperatur hat wie zum Beispiel Erdboden oder Grundwasser.

 

Falls dich die umgekehrten Kühlschränke neugierig gemacht haben, schaue dir einfach unseren effizienten Wärmepumpe Stromtarif an.