Wärmepumpen – wie sie funktionieren

Aber was ist eine Wärmepumpe und wie funktioniert sie?

Was ist eine Wärmepumpe …

Eine Wärmepumpe ist ein technisches System zur Nutzung von Wärme aus regenerativen Umweltenergiequellen wie Wasser, Erde oder Luft für die Beheizung von Gebäuden.

Diese, in der Umwelt gespeicherte Wärme, ist überwiegend mit Temperaturen von 5°C bis 10°C vorhanden und muss auf ein höheres Temperaturniveau angehoben werden, um für die Gebäudebeheizung genutzt werden zu können. Möglich wird das zum Beispiel mit einer Wärmepumpe.

Wärmepumpen nehmen Energie aus der Umwelt mit einem niedrigen Temperaturniveau auf, heben dieses technisch an und übertragen die Wärme auf das Heizsystem im Gebäude. Außerdem können Verbraucher ihr Haus mit einer Wärmepumpe kühlen. 

Wie funktioniert eine Wärmepumpe …

Das Prinzip einer Wärmepumpe ist dem, eines Kühlschranks sehr ähnlich. Der Nutzen liegt jedoch an einer anderen Stelle. Während bei einem Kühlschrank ein Medium gekühlt und die dabei frei werdende Wärme an die Umgebung abgegeben wird, wird sie in einer Wärmepumpe weiter verwendet. Gekühlt wird dabei nicht der Kühlschrank, sondern die Umweltenergiequelle.

Die Wärmepumpe bildet dabei aus den Bauteilen Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Entspanner, ein kontinuierlich durchflossenes System.

Der Verflüssiger, das erste Bauteil im Kreislauf, nimmt die Wärme der Umweltenergie-quelle auf und überträgt sie auf das durch die Wärmepumpe zirkulierende Kältemittel. Durch bestimmte physikalische Eigenschaften beginnt dieses Kältemittel bereits bei niedrigen Temperaturen zu verdampfen. Ein elektrischer Verdichter erhöht den Druck und damit das Temperaturniveau des dampfförmigen Kältemittels, das seine Wärme über den Verflüssiger, einen zweiten Wärmeübertrager, an das Heizsystem abgeben kann. Bei der Wärmeabgabe kühlt das Kältemittel ab. Mit sinkendem Druck geht das Kältemittel dabei wieder in den flüssigen Zustand über. Die vollständige Regeneration wird daraufhin über einen Entspanner ermöglicht. Zurück am Verdampfer beginnt der Kreislauf von vorn.

Da für die Temperaturerhöhung elektrische Energie aufgewendet werden muss, steigt die Effizienz der Wärmepumpe mit sinkenden Temperaturen im Heizungssystem. Auf Grund großer Heizflächen kommt eine Fußbodenheizung dabei zum Beispiel mit deutlich geringeren Systemtemperaturen, als konventionelle Heizkörper aus. Alternativ können Hausbesitzer auch Wärmepumpenheizkörper einbauen. Eine hohe Effizienz der Wärmepumpe ist damit an den überwiegenden Einsatz von Flächenheizsystemen gebunden.

Woher kommt die Umweltenergie und wie kann sie genutzt werden …

Die mit einer Wärmepumpe nutzbare Umweltenergie ist über solare Strahlung eingebrachte Wärme, die unter anderem im Erdreich, in Gewässern oder auch in der Luft gespeichert wird. Alternativ kommen auch andere Wärmequellen zum Einsatz. So nutzt die Wärmepumpe zusammen mit einer Anlage zur Abgaswärmerückgewinnung die Restwärme häuslicher oder industrieller Abwässer.

Je nach Wärmequelle kann man im Wesentlichen drei Wärmepumpentypen unterscheiden. Wasser/ Wasser – Wärmepumpen werden dabei direkt durch Grundwasser oder Wasser eines Gewässers durchflossen. Soll die Wärme hingegen aus dem Boden genutzt werden, kommen Sole/Wasser-Wärmepumpen zum Einsatz, bei denen ein mit Frostschutz versetztes Medium durch ein zusätzliches Rohrnetz im Erdreich zirkuliert und die dabei aufgenommene Wärme zum Verdampfer, dem ersten Wärmeübertrager der Wärmepumpe, transportiert. Möglich ist das zum Beispiiel mit Tiefenbohrungen, Grabenkollektoren oder auch Erdwärmekörben. Wird Luft als Wärmequelle verwendet, können Luft/ Wasser – Wärmepumpen eingesetzt werden. Über einen Ventilator wird dabei Luft aus der Umgebung direkt über den Verdampfer der Wärmepumpe geführt.

• Umweltenergiequelle Fluss, See oder Grundwasser – Wasser/Wasser – Wärmepumpe
• Umweltenergiequelle Erde – Sole/ Wasser – Wärmepumpe
• Umweltenergiequelle Luft – Luft/ Wasser – Wärmepumpe
• Eisspeicher als Wärmereservoir

Wärmepumpen sind effiziente Möglichkeiten die immer knapper werdenden Rohstoffe Gas, Öl oder Kohle nachhaltig zu ersetzen. Für einen wirtschaftlichen Einsatz sind dabei hohe Anforderungen an die übrige Anlage gestellt. Unter den eccuro-Systemen A6, A7 und A8 wurden ganzheitliche Wärmepumpensysteme in die eccuro Sanierungskonzepte aufgenommen.

Hilfe vom Fachmann …

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