Wie funktioniert die Wärmepumpe?

Die Wärmepumpe ist ein technologisch ausgeklügeltes System, das auf die Nutzung von erneuerbaren Energiequellen abgestimmt ist. Die Vorzüge liegen in der Fähigkeit, Wärme aus der Umgebungsluft, aus dem Grundwasser oder dem Erdreich zu beziehen.

Die Wärmepumpe besteht aus dem Verdampfer, welcher der Umgebung Wärme entzieht (Wasser, Erde, Luft). Im Verdampfer wird bei niedriger Temperatur das Medium (Kühlmittel) verdampft und danach in den Kompressor gefördert. Der Dampf wird vom Kompressor auf ein höheres Druck- und Temperaturniveau gebracht. Der heiße Dampf kondensiert im Kondensator und gibt dabei Kondensationswärme an das Heizmedium ab.

Das Medium fließt darauf durch ein Entspannungsventil, wo der Druck abgebaut wird, zurück in den Verdampfer, wo der Kreislauf wieder von neuem beginnt. Die aus der Umgebung entnommene Energie ist kostenlos. Um die Energie aus dem Niedrigtemperaturniveau auf ein höheres Temperaturniveau anzuheben, wird etwas Energie benötigt. Deswegen ist zum Betrieb der Wärmepumpe elektrische Energie zum Antrieb des Aggregats notwendig. Das Verhältnis zwischen der bezahlten Energie (elektrischer Strom) und der kostenlosen Energie (aus der Umwelt entnommene Energie) beträgt 1/3 bis 1/5.

Das Verhältnis zwischen der entnommenen Wärmeenergie und der eingesetzten Arbeit wird Leistungszahl oder COP genannt. Ihr Wert ist vom Typ der Wärmepumpe und von der Quelle der Umgebungswärme abhängig. Die jährlichen Leistungszahlen betragen im Durchschnitt 3 bis 5 oder mehr.

Wir kennen drei Grundtypen von Wärmepumpen hinsichtlich des Mediums, das gekühlt wird und des Mediums, das erwärmt wird. Folgende Typen von Wärmepumpen sind bekannt: Luft/Wasser, Wasser/Wasser, Erdreich/Wasser. Bei der Bezeichnung des Wärmepumpentyps wird an erster Stelle die Quelle angegeben, welcher die Wärme entzogen wird, an zweiter Stelle das Medium, das erwärmt wird.

Das Beheizungssystem in seinem Konzept gewährleistet die Energie, die das Haus nicht akkumulieren kann. Das bedeutet, dass es tatsächlich die „verlorene“ Wärmeenergie des Gebäudes ersetzt. Die Wärme entweicht aus dem Gebäude über die Außenmantel und durch Lüftung. Bei gut gedämmten Gebäuden stellt die Warmwasserbereitung einen Großteil des Energieverbrauchs dar. Deswegen ist die jährlich notwendige Energie zum Heizen vor allem von den Eigenschaften des Gebäudes d.h. von den spezifischen Wärmeverlusten des Objekts sowie vom Standort des Objekts abhängig.

Die Standorte der Objekte sind nach geografischen Bereichen zusammengefasst und werden aufgrund der durchschnittlichen Jahresanzahl der zum Betrieb des Heizsystems notwendigen Stunden bestimmt.

 Dazu wird noch die durchschnittliche Energie, die zur Brauchwasserbereitung pro Person notwendig ist, addiert.

Die Anfangskosten für die Investition sind bei den Systemen und ihren Rückerstattungsperioden ein sehr wichtiger Faktor. Bei Neubauten stellen der Rauchfang und der Raum für den Brennstoff eine größere Investition dar, was beim Beheizungssystem mit Wärmepumpe entfällt.

Die Leistungszahl (COP) ist stark vom Energieträger und vom Beheizungssystem abhängig. Bei Bodenheizung sind die Leistungszahlen sehr hoch, beim Heizen mit Heizkörpern sind die Leistungszahlen niedriger, da die Vorlauftemperatur des Wassers wesentlich höher ist.