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Wärmepumpen nutzen das Kühlschrank-Prinzip

Geschrieben von Phil am Freitag, 5 Juni 2009 Ihre Lesermeinung

Wärmepumpenheizungen helfen Brennstoff und Energie zu sparen, denn einen Großteil der Wärmeenergie entnehmen sie der direkten Umgebung. Die gewonnene Wärme wird zur Wassererwärmung und zum Heizen genutzt.

Ein 3 Grad kalter Gegenstand enthält viel Wärmeenergie – auch wenn sich das für uns keineswegs so anfühlt. Aber aus physikalischer Sicht liegt die Temperatur weit über dem absoluten Nullpunkt von minus 273 Grad. Einen Teil der Wärmeenergie kann man entziehen, indem man den Gegenstand weiter abkühlt – diese Aufgabe übernehmen Wärmepumpen. Sie können ein Gebäude komplett mit Wärme versorgen und bringen gegenüber herkömmlichen Heizsystemen eine Energiekostenersparnis bis zu 50 Prozent. Vor allem in Verbindung mit Flächenheizungen im Fußboden oder in der Wand verbreitet sich schon bei vergleichsweise geringen Temperaturen eine angenehme Wärme.
Wer sich eine Wärmepumpe einbaut, erhält finanzielle Unterstützung vom Staat, und zwar in Form zinsgünstiger Kredite der KfW-Bank und verschiedener Programme der Bundesländer und Kommunen.

Funktionsweise von Wärmepumpen

Eine Wärmepumpe funktioniert im Prinzip wie ein Kühlschrank

Eine Wärmepumpe funktioniert im Prinzip wie ein Kühlschrank, der den Lebensmitteln ihre Wärme entzieht und diese auf der Rückseite an den Raum abgibt. Allerdings hat die Wärmepumpe eine viel größere Antriebsleistung. In ihrem geschlossenen Kreislauf zirkuliert mit unterschiedlichem Druck ein Kältemittel, meistens handelt es sich dabei um Ammoniak oder Propan. Bei niedrigem Druck nimmt die Flüssigkeit Wärme aus der Umgebung auf, also aus dem Erdreich, dem Grundwasser oder der Luft. Für die Hausheizung ist die Temperatur in der Regel noch zu gering. Deswegen muss sie angehoben werden – dafür braucht die Wärmepumpe Strom aus dem Netz. Eine Pumpe erzeugt ein höheres Druck- und damit auch Temperaturniveau. Das verdichtete Kältemittel kondensiert im Verflüssiger und kühlt sich ab. Ein Wärmeträger nimmt die dabei frei werdende Wärme auf und überträgt sie auf die Heizflächen oder Heizkörper. In der Regel wird dafür Wasser oder ein Wasser-Sole-Gemisch (Frostschutz) verwendet.
Die Wärmepumpe arbeitet umso effizienter, je geringer die Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmespender und dem Heizungsvorlauf ist. Die Energieeffizienz einer Wärmepumpe wird durch die Jahresarbeitszahl ausgedrückt. Sie gibt das Verhältnis von eingesetzter Energie, also elektrischem Strom, zu gewonnener Wärmeenergie an. Unter günstigen Bedingungen liegt sie zwischen 3,5 und 4.

warmepumpen-umgebung

Photo: iStockphoto.com/zolwiks

Drei Arten von Wärmepumpen:

Die Luft-Wasser-Wärmepumpe entnimmt Wärme aus der Außenluft. In Kombination mit einer Lüftungsanlage kann sie auch der warmen Abluft aus dem Gebäude Wärme entziehen. Diese Wärmepumpe ist preislich am günstigsten und lässt sich einfach installieren, aber sie erreicht nicht die Jahresarbeitszahlen anderer Wärmepumpen. In der Regel bezieht sie zwei Drittel der notwendigen Heizenergie kostenlos aus der Umwelt, für das restliche Drittel benötigt sie Strom als Antriebsenergie. Vor allem in der kalten Jahreszeit steigt der benötigte Stromanteil.
Die Sole-Wasser-Wärmepumpe entzieht dem Erdreich Wärme. In feuchten Böden arbeitet sie am effektivsten, weil dort die Wärmeleitfähigkeit am höchsten ist. Es gibt zwei Varianten dieser Wärmepumpe: In etwa 1,50 Meter Tiefe wird ein Flächenkollektor wie eine Heizschlange verlegt. Der Einbau ist relativ unkompliziert, aber es wird viel Platz benötigt. Die Alternative ist eine Sonde, die bis zu 100 Meter senkrecht in den Boden gebohrt wird. Dort herrscht ganzjährig eine nahezu konstante Temperatur von etwa 10 Grad. Die Sonde spart zwar Platz, ihr Einbau ist aber relativ teuer.
Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe nutzt Wärme aus dem Grundwasser. Sie arbeitet am effektivsten, ist aber in der Anschaffung am teuersten. Das Wasser wird einem Brunnen entnommen und über einen sogenannten Schluckbrunnen wieder zurückgeführt.

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