Wärmepumpen sind moderne Heizsysteme. Sie stoßen weniger Treibhausgase aus als herkömmliche Heizungen und können zudem niedrigere Betriebskosten haben. Bei einem Heizbedarf von 15.000 Kilowattstunden spart eine Wärmepumpe im Vergleich mit einer Gasheizung circa 2.445 Euro an Heizkosten. Dieser Beitrag erklärt, wie die Wärmepumpe funktioniert.
Das Wichtigste in Kürze
- Herzstück einer Wärmepumpe ist das Kältemittel
- Wärmepumpen können die Energie aus Luft, Wasser oder Erde beziehen
- je niedriger die Vorlauftemperatur, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe
So funktioniert eine Wärmepumpe
Die Wärmepumpe arbeitet ähnlich wie ein Kühlschrank mit einem Kältemittel. Dieses durchläuft in einem ununterbrochenen Kreislauf vier Arbeitsschritte. Zuerst nimmt das Kältemittel die Wärme der Umgebung auf, wodurch es verdampft. Dadurch wird es gasförmig. Anschließend wird das Gas im Kompressor verdichtet, wodurch Wärme entsteht.
Im dritten Schritt gibt das erhitzte Kältemittel seine Wärme an das Heizungssystem ab, wo sie gespeichert wird. Durch diesen Vorgang kühlt sich das Kältemittel ab und kehrt in seinen flüssigen Ausgangszustand zurück. Zuletzt wird der Druck, den der Kompressor zuvor aufgebaut hat, verringert. Das Kältemittel erreicht seine ursprüngliche Temperatur wieder. Nun kann der Vorgang erneut beginnen.
Drei Möglichkeiten: Luft, Grundwasser oder Erdboden
Das Grundprinzip einer Wärmepumpe ist schnell erklärt. Sie entzieht der Umgebung Wärme und leitet diese in den Heizkreislauf des Gebäudes weiter. Um zu funktionieren, benötigt die Heizung vier Elemente: eine natürliche Wärmequelle, die Wärmepumpe mit Kompressor, ein Verteiler- bzw. Speichersystem und einen Stromanschluss.
Als Wärmequelle kommen Umgebungsluft, Wasser sowie das Erdreich in Betracht. Je nachdem, woher das Gerät die Wärmeenergie bezieht, wird es Luft-Wasser-Wärmepumpe, Wasser-Wasser-Wärmepumpe oder Erdwärmepumpe genannt.
Die erste Möglichkeit ist vergleichsweise einfach aufzustellen, da hier lediglich das Gerät aufgebaut und angeschlossen werden muss. Durch eine Ansaugvorrichtung zieht es warme Luft ein und macht diese Energie für die Heizung nutzbar. Je höher die Außentemperaturen, desto energieeffizienter heizt das Gerät.
Aber was macht eine Wärmepumpe, wenn es draußen kalt ist? Bei einer niedrigen Lufttemperatur schaltet sich ein Elektroheizstab ein, der für die nötige Wärme sorgt. Eine zweite Option ist die Verbindung mit einer Gastherme.
Für die zweite Gerätevariante ist mehr Vorarbeit nötig, da hierfür zwei Brunnen errichtet werden müssen. Einer der Brunnen entnimmt Grundwasser und führt es der Wärmepumpe zu, der zweite Brunnen leitet das Wasser anschließend wieder in den Erdboden zurück.
Am aufwendigsten ist eine Erdwärmepumpe. Für dieses Gerät muss in das Erdreich gegraben werden, wofür eine Tiefenbohrung erforderlich sein kann. Der Vorteil besteht darin, dass die Erdtemperatur ab einer bestimmten Tiefe nur wenig schwankt. Daher stellt sie der Wärmepumpe stets genug Energie zur Verfügung, sodass diese effizient arbeitet.
Die Bedeutung der Vorlauftemperatur
Selbst unter idealen Bedingungen kommt eine Wärmepumpe nie ganz ohne Strom aus. Sie benötigt allerdings nur wenig elektrische Energie, wenn die Temperatur der Wärmequelle und des Heizsystems annähernd gleich sind. Im Zusammenhang mit den Rahmenbedingungen für eine Wärmepumpe taucht häufig der Begriff „Vorlauftemperatur“ auf. Hiermit wird die Temperatur des Wassers bezeichnet, das in die Heizkörper fließt.
Damit eine Wärmepumpe energiesparend arbeiten kann, sollte die Vorlauftemperatur niedrig sein. Sie liegt optimalerweise bei 35 Grad Celsius, wofür Flächenheizkörper und eine gute Dämmung erforderlich sind. Allerdings kann eine Wärmepumpe auch mit 50 bis 55 Grad Celsius noch energiesparend arbeiten. Höhere Vorlauftemperaturen, wie sie häufig für alte Heizungsanlagen benötigt werden, verbrauchen hingegen viel Strom.
Fazit
Wenn die Voraussetzungen stimmen, sind Wärmepumpen eine energiesparende Heizungsmethode. Da sie die Energie aus erneuerbaren Quellen entnehmen, schonen sie zudem die Umwelt.