Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

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Von Wärmepumpen hat jeder von uns vermutlich schon einmal etwas gehört, immer stärker kommen diese auch in Neubauten zum Einsatz. ​Mehr noch sind sie DIE Zukunftslösung für die Beheizung von Wohngebäuden.

Egal ob Einfamilienhaus, Wohnhausanlage oder Firmengebäude, Wärmepumpen können in so gut wie allen Arten von Gebäuden verwendet werden. Das beste dabei? Bis zu 75% der benötigten Energie können aus der Umwelt gewonnen werden!

Doch wie funktioniert eine Wärmepumpe denn eigentlich und was macht sie so besonders?

Den meisten von uns ist wahrscheinlich gar nicht bewusst, dass ein jeder von uns eine Wärmepumpe zu Hause hat und unser tägliches Leben ohne sie gar nicht mehr vorstellbar wäre. Ein Kühlschrank ist nämlich auch eine Wärmepumpe, nur dass wir hier vom umgekehrten Prinzip profitieren. Dabei wird den Lebensmitteln im Inneren Wärme entzogen und an die Umgebung abgegeben.

Bei einer Wärmepumpe wird hingegen der Umgebung Wärme entzogen und diese dann zur Beheizung von Gebäuden genutzt. Dazu kann Luft, Grundwasser oder das Erdreich verwendet werden. Jetzt fragt man sich vielleicht “Wie soll man denn aus -10 °C kalter Luft Wärme zum Heizen gewinnen?“.

Dazu muss man wissen, dass jedes Medium mit einer gewissen Temperatur auch eine bestimmte Menge an Energie in sich trägt. Selbst im kältesten Winter sind in der Luft, dem Grundwasser oder dem Erdreich Energie gespeichert. Es gilt lediglich diese auf ein Niveau zu bringen, auf dem sie für uns nutzbar ist.

Um das etwas verständlicher zu erklären, denken wir zum Beispiel passend für’s Weinviertel an einen Weinkeller. Dort herrscht das ganze Jahr über eine konstante Temperatur von etwa 8 °C.  Geht man im Sommer bei 30 °C in einen solchen Keller, so erscheint einem die Temperatur dort eiskalt, im Winter bei -15 °C hingegen wird einem der Keller verhältnismäßig warm vorkommen. Die 8 °C im Keller sind im Winter also spürbar beziehungsweise nutzbar geworden.

Auf diesen Grundlagen basiert auch das Prinzip einer Wärmepumpe. Um die Energie, die also in der Umgebung steckt, nutzen zu können und das dann auch noch unabhängig von der Jahreszeit, werden sogenannte Kältemittel verwendet. Diese haben spezielle Eigenschaften, wodurch sie bereits bei sehr niedrigen Temperaturen sieden und verdampfen.

In einer Wärmepumpe wird ein Kältemittel durch die Luft, das Grundwasser oder das Erdreich erwärmt wodurch es verdampft. Anschließend wird der entstandene Dampf mit Hilfe eines Kompressors verdichtet. Durch den dadurch auftretenden Druckanstieg, steigt auch die Temperatur des Kältemittels, wodurch dieses leicht Temperaturen von über 50 °C erreichen kann. Das nun heiße Kältemittel kann dann schlussendlich zur Erwärmung von Heizungs- und Brauchwasser verwendet werden.

Am Ende wird das Kältemittel dann wieder “entspannt“, das bedeutet der Druck wird wieder vermindert, wodurch der gesamte Vorgang wieder von Vorne beginnen kann. Die nachfolgende Grafik veranschaulicht diese Abläufe:

© Cornelia Wittmann, 2019

Das tolle dabei ist wie bereits am Anfang erwähnt, dass der größte Teil der benötigten Energie aus der Umgebung kommt und somit kostenlos ist. Lediglich etwa 25% der benötigten Energie müssen in Form von Elektrizität bereitgestellt werden. Die restlichen 75% sind Energie die aus der Umwelt gewonnen wird. Bei keinem anderen Energieerzeuger kann ein so großer Teil der benötigten Energie kostenlos zur Verfügung gestellt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine Wärmepumpe unabhängig vom Wetter oder der Tageszeit arbeiten kann, was ihr sogar gegenüber anderen erneuerbaren Energiequellen einen extremen Vorteil verschafft.

Christoph Lettl

feiert heute sein Blog Debut. Sein Motto: Technik ist kompliziert, lässt sich aber trotzdem einfach erklären. Wenn er in seiner Freizeit nicht gerade auf holländischen Festivals feiert, ist er mit Leidenschaft bei der Freiwilligen Feuerwehr in Groß Schweinbarth.