Funktionsweise der Wärmepumpe

Funktionsweise der Wärmepumpe

Das System arbeitet im Prinzip wie ein Kühlschrank – nur umgekehrt

Heizwärme und warmes Wasser ohne Öl, Gas oder Holz – das klingt wie ein Märchen. Und ist doch Realität: Die Wärmepumpe nutzt kostenlos verfügbare Umweltenergie. Wie das geht? Im Prinzip wie bei einem Kühlschrank, nur eben umgekehrt. Der Kühlschrank entzieht seinem Innenraum Wärme und gibt diese nach außen ab, während die Wärmepumpe dem Außenbereich die Wärme entzieht und als Heizenergie an das Haus überträgt. Das physikalische Prinzip bei der Wärmepumpe ist der Joule-Thomson-Effekt. Die einzig erforderliche Energiequelle für dieses technisch anspruchsvolle Verfahren: Strom. Mit diesem wird die Wärme aus dem Erdreich oder aus der Luft auf ein gewünschtes Temperaturniveau gehoben.

Ob Luft, Wasser oder Erdreich - jedes Wärmepumpen-Heizsystem setzt sich aus drei Komponenten zusammen. Da ist zunächst die Wärmequellenanlage, sie entzieht der Umgebung die benötigte Energie. Die Wärmepumpe selbst macht die gewonnene Umweltwärme nutzbar. Und schließlich verteilt oder speichert das Wärmeverteil- und Speichersystem die Wärme im Haus.

Funktionsweise der Wärmepumpe

Die Funktionsweise der Wärmepumpe ist immer gleich. Dabei läuft der technische Prozess in drei Schritten ab. Zunächst nimmt eine zirkulierende Flüssigkeit in der Wärmequellenanlage – mit Frostschutzmittel versetztes Wasser – die Umweltwärme aus dem Erdreich oder dem Grundwasser auf und transportiert diese zur Wärmepumpe. Bei Luft-Wasser-Wärmepumpen wird entsprechend die Außenluft angesaugt. 

Der zweite, komplexere Schritt spielt sich in der Wärmepumpe ab. In dieser zirkuliert ein Kältemittel als Basis für den sich stetig wiederholenden Prozess. Ein integrierter Verdampfer überträgt die Umweltenergie vom ersten Kreislauf auf das Kältemittel, das dadurch verdampft. Bei Luftwärmepumpen erhitzt die Außenluft das Kältemittel. In einem nachgeschalteten Kompressor wird der Kältemitteldampf verdichtet, das Temperaturniveau steigt dadurch und das gasförmige Kältemittel wird zunehmend heißer. Jetzt kommt ein zweiter Wärmetauscher ins Spiel, der sogenannte Verflüssiger. Hier kondensiert das heiße Kältemittelgas und gibt seine Wärme wieder ab. Das nun wieder flüssige Kältemittel gelangt über eine Leitung zurück zum Verdampfer, und der Prozess beginnt von vorne.

Im letzten Schritt muss die Wärme aus der Wärmepumpe an das Heizsystem übertragen werden. In diesem System zirkuliert Wasser, das die Wärme des Kältemittels aus dem Verflüssiger aufnimmt, sodass diese danach im Gebäude genutzt werden kann. Entweder direkt als Heizwärme über Radiatoren in den Räumen oder zur Erwärmung des Wassers in einem Heizungspuffer- oder Warmwasserspeicher.

Zur Wärmegewinnung ist bei einer Wärmepumpe lediglich Strom für Antrieb, Verdichter und Pumpe erforderlich – die benötigte Energie liefert die Umwelt kostenlos.


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