Wärmepumpen – Arten und Funktionen

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Heizen mit Wärme aus der Umwelt ist längst keine Seltenheit mehr. Immer mehr Haushalte in Deutschland setzen auf die Nutzung der Umweltwärme, die uns in unterschiedlichen Formen kontinuierlich umgibt. Das Potenzial der Umweltwärme, zeigt sich am deutlichsten im Sommer, wenn die Sonne die gesamte Umwelt erwärmt und Solarkollektoren die Sonnenstrahlen in elektrische Energie umwandeln. Mit einer modernen Wärmepumpe lässt sich diese Umweltenergie technisch nutzbar machen und für die Gebäudeheizung einsetzen. Im Folgenden erfahren Sie das Funktionsprinzip einer Wärmepumpe und welche Lösungen heute schon erhältlich sind.

Luftwärmepumpe © Hermann, fotolia.com
Luftwärmepumpe © Hermann, fotolia.com

Umweltwärme in nutzbare Energie umwandeln

Umweltenergie ist das ganze Jahr über in Erde, Wasser und Luft vorhanden, sie kann aber nicht ohne weiteres für die Gebäudeheizung eingesetzt werden. Einer der Hauptgründe dafür spiegelt sich in der Tatsache wider, dass in den kälteren Jahreszeiten das Temperaturniveau einfach zu gering ist. So wird beispielsweise im Boden die ganzjährige Wärme gespeichert, die über die direkte Sonneneinstrahlung in die Erde gelangt. Je nachdem in welcher Bodentiefe gemessen wird, beträgt die Temperatur dabei etwa 5 °C bis 12 °C. Um für ein angenehmes Wohnklima zu Hause zu sorgen, wird aber eine Temperatur von mindestens 20 °C benötigt. Da die Erdwärme ausschließlich vom höheren zum niedrigeren Temperaturpegel übertragen werden kann, lässt sich die Erdwärme ohne spezielle Gerätschaft nicht nutzen. Genau an dieser Stelle kommen moderne Wärmepumpen zum Einsatz, mit denen sich die Umweltwärme aus Erde, Wasser oder Luft effektiv für die Beheizung der Wohnräume nutzen lässt.

Die Funktionsweise einer Wärmepumpe

Moderne Wärmepumpen machen sich die Umweltenergie zunutze, indem Sie diese in nutzbare Energie für die Beheizung von Gebäuden umwandeln. Um dies zu bewerkstelligen, setzen sie sich aus vier Hauptkomponenten zusammen:

Wärmepume Funktionsschema  © Arahan, fotolia.com
Wärmepume Funktionsschema © Arahan, fotolia.com
  • Verdampfer
  • Verdichter
  • Verflüssiger
  • Entspannungsventil

All diese Einzelteile sind über ein geschlossenes Rohrleitungsnetz miteinander vernetzt. Dabei wird das Rohrleitungsnetz kontinuierlich mit einem speziellen Kältemittel versorgt, welches schon bei sehr geringen Temperaturen seinen Aggregatzustand ändert und verdampft. Wenn gewöhnliches Wasser erst bei etwa 100 °C verdampft, geht das Kältemittel dank seiner speziellen physikalischen Eigenschaften schon bei 10 °C in den gasförmigen Zustand über. Die Umweltenergie wird von der Wärmepumpe absorbiert und auf das Kältemittel übertragen, das in diesem Kontext als Wärmeübertrager fungiert. Das Kältemittel verdampft bereits beim ersten Kontakt mit der Wärme, die von der Wärmepumpe ausgeht. In der gasförmigen Form wird das Kältemittel über die Rohrleitungen weiter zum Verdichter geleitet. Dort wird der Druck erhöht, wodurch auch gleichzeitig die Temperatur erhöht wird. Danach strömt das erhitzte Gas zum Verflüssiger, wo die erhöhte Temperatur des Kältemittels an das angeschlossene Heizungssystem übertragen wird.

Arten von Wärmepumpen

Egal in welcher Form die Umweltenergie für die Gebäudeheizung verwendet wird, das im obigen Absatz beschriebene Basisprinzip bleibt gleich. Der einzige Unterschied zwischen den Systemen besteht in der Art des Anschlusses an die Energiequelle. In Bezug auf die verwendete Energiequelle werden folgende Arten von Wärmepumpen unterschieden:

  • Eisspeicherheizung
  • Luftwärmpumpe
  • Erdwärmpumpe
  • Wasserwärmepumpe
  • Solarwärmepumpe
Tipp: Weitere hilfreiche Informationen finden Sie auch auf der Webseite Effizienzhaus-online

Um einen optimalen Wärmeaustausch zwischen Heizungssystem und Wärmepumpe sicherzustellen, wird die Umweltenergie dabei immer auf Heizungswasser transferiert. Alternativ gibt es auch Wärmepumpen, welche die aufgenommene Umweltenergie auf Luft übertragen und in das Gebäude einblasen.

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