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Die Funktion der Wärmepumpe im Überblick

Wer in der heutigen Zeit über eine neue Heizung nachdenkt, kommt an der Wärmepumpe eigentlich nicht vorbei. Denn mit ihr lässt sich nicht nur vergleichsweise preiswert heizen, sie schont aufgrund ihres geringen Energieverbrauchs auch die Umwelt und erzeugt keine Emissionen. Das liegt an der Funktionsweise der Wärmepumpe, die unter Zuhilfenahme von ein wenig Elektrizität die thermische Energie der Umwelt zum Heizen nutzt. Viele umweltbewusste Verbraucher in Österreich wollen es aber genauer wissen: Wie genau funktioniert eigentlich die verschiedenen Arten der Wärmepumpe? Das wollen wir in diesem Artikel ausführlich erklären.

Welche Funktionen hat eine Wärmepumpe?

Die wichtigste Funktion einer Wärmepumpe ist natürlich das Erzeugen von Wärme, mit der Sie Ihr Haus oder Ihre Wohnung heizen können. Das ist aber noch nicht alles, denn tatsächlich können Sie mit den meisten Wärmepumpen auch kühlen.

Heizen mit einer Wärmepumpe

Die primäre und wichtigste Funktion einer Wärmepumpe ist das Heizen. Dazu zapft die Wärmepumpe die thermische Energie der Umgebung an. Je nach Art der Wärmepumpe kommt diese aus der Luft, dem Grundwasser oder aus dem Boden (Erdwärme). Angetrieben von elektrischem Strom wandelt die Wärmepumpe die Umgebungswärme in Heizungswärme um. Die Technologie, die dazu benötigt wird, erklären wir weiter unten.

Kühlen mit einer Wärmepumpe

Um in der warmen Jahreszeit für Kühlung zu sorgen, muss das Funktionsprinzip der Wärmepumpe nur umgedreht werden: Dann wird den Räumen die warme Luft entzogen und an die Umwelt abgegeben. Bei dieser Methode handelt es sich um die sogenannte aktive Kühlung. Mit der Erdwärmepumpe (auch Sole-Wasser-Wärmepumpe genannt) und der Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist auch die passive Kühlung möglich. Diese ist besonders umweltschonend, da der Verdichter der Wärmepumpe ausgeschaltet ist und so nur wenig Strom verbraucht wird. Nachteile der passiven Kühlung: Mehr als 3°C Temperaturabsenkung sind nicht möglich, und der Abkühlprozess dauert zudem erheblich länger.

Das technische Prinzip einer Wärmepumpe

Vielleicht haben Sie schon einmal gehört oder gelesen, wie ein Kühlschrank funktioniert: Die Wärme im Inneren wird nach außen abgeleitet und sorgt so für die richtige Kühltemperatur. Die Technik der Wärmepumpe funktioniert ähnlich, nur umgekehrt: Sie entzieht der Umwelt die thermische Energie aus Luft, Boden oder Grundwasser und leitet diese – in Heizwärme umgewandelt – in die Räumlichkeiten weiter. Die Wärme der Umwelt wird dabei in ein Leitungssystem aufgenommen, durch das ein Kältemittel fließt, das kälter als die Außentemperatur ist. Mit der gewonnene Umweltwärme wird das Kältemittel zum Verdampfen gebracht. Im sogenannten Verdichter der Wärmepumpe wird dieser Dampf komprimiert – ähnlich wie in einem Schnellkochtopf. Das erhöht die Temperatur weiter, bis die Wärme des Dampfes schließlich an den Heizkreislauf des Gebäudes abgegeben wird.

Wärmepumpen Arten und ihre Funktionsweisen im Überblick

Die Wärmepumpe erfreut sich wachsender Beliebtheit, weil sie eine umweltbewusste und energiesparende Heizung ist. Um 100% Heizungsenergie zu gewinnen, muss durchschnittlich nur 25% elektrische Energie zugeführt werden, der Rest der Heizenergie wird aus der thermischen Energie gewonnen. Diese 4 Arten Wärmepumpen gibt es:

Luft-Luft-Wärmepumpe

Luft-Wasser-Wärmepumpe

Die Luft-Wasser-Wärmepumpe nutzt die thermische Energie der Luft.

Luft-Luft-Wärmepumpe

Die Luft-Luft-Wärmepumpe nutzt ebenfalls die thermische Energie der Luft.

Sole-Wasser-Wärmepumpe

Die Sole-Wasser-Wärmepumpe nutzt die thermische Energie der Erde.

Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe nutzt die thermische Energie des Grundwasser.

Die thermische Energie wird bei den Luft-Wärmepumpenüber einen Ventilator ins System gesaugt. Bei den anderen Varianten wird sie über Sonden oder Kollektoren gewonnen. Damit diese an die Wärme des Bodens oder des Grundwasser gelangen können, muss zuvor gebohrt, gebaggert (Erdwärmepumpe) oder eine Brunnenanlage gebaut werden (Wasser-Wasser-Wärmepumpe).

Luft-Wasser-Wärmepumpe

Luft-Luft-Wärmepumpe

Sole-Wasser-Wärmepumpe

Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Luft-Wasser-Wärmepumpe

Funktionsweise der Luft-Wasser-Wärmepumpe

Über einen Ventilator wird zuerst die Außenluft – die bis zu minus 20° kalt sein darf – in die Wärmepumpe gesaugt. Dort fließt in einem Leitungssystem ein sogenanntes Kältemittel, dass deutlich kälter ist als die aufgenommene Außenluft. Durch den Kontakt erwärmt sich das Kältemittel und verdampft. Der Dampf wird nun im Verdichter komprimiert. Hierbei entsteht Wärme, mit der die Heizkörper in Haus und Wohnung auf Temperatur gebracht werden.

Mehr Informationen zur Luft-Wasser-Wärmepumpe finden Sie hier.

Luft-Luft-Wärmepumpe

Funktionsweise der Luft-Luft-Wärmepumpe

Diese weniger gebräuchliche Variante der Luft-Wärmepumpe funktioniert etwas anders. Über einen Plattenwärmetauscher wird die Luft, die aus der Umwelt angesaugt wird, mit der Wärme der Abluft aufgeheizt und über ein Lüftungssystem im Haus verteilt. Heizkörper sind bei dieser Variante also unnötig.

Mehr Informationen zur Luft-Luft-Wärmepumpe finden Sie hier.

Sole-Wasser-Wärmepumpe

Funktionsweise der Sole-Wasser-Wärmepumpe

Die Erdwärmepumpe nutzt die die thermische Energie des Bodens. Über Kollektoren oder Sonden wird diese in Heizenergie umwandelt oder zur Warmwasseraufbereitung genutzt. Die Funktionsweise basiert auf einer Trägerflüssigkeit (der sogenannte Sole), bestehend aus einem Frostschutzmittel und Wasser. Diese wird über Leitungen von der Wärmepumpe durch das Erdreich und wieder zurück in die Wärmepumpe transportiert. Die kalte Sole wird durch die thermische Energie der Erde erwärmt, bis sie schließlich verdampft. In der Wärmepumpe wird der Dampf verdichtet und auf diesem Wege weiter erhitzt. über einen Wärmetauscher wird die Erdwärme ans Heizungssystem zum Aufheizen der Räume abgegeben.

Mehr Informationen zur Sole-Wasser-Wärmepumpe finden Sie hier.

Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Funktionsweise der Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Für die Wasser-Wärmepumpe werden zwei Brunnen benötigt: Erstens der Saugbrunnen, der das warme Grundwasser in die Anlage bringt, und zweitens der Schluckbrunnen, der das abgekühlte Wasser wieder zurück transportiert. Über den Verdampfer wird die Grundwasserwärme an ein Kältemittel abgegeben, das sich erwärmt. Die Temperatur wird mit Druck im Verdichter des Pumpensystems weiter erhöht. Die so gewonnene Wärme gelangt in den Wärmetauscher, der sie an die Heizkörper oder Fußbodenflächenheizungen im Gebäude weiterleitet und so die Räume beheizt.

Mehr Informationen zur Wasser-Wasser-Wärmepumpe finden Sie hier.