Funktion einer Wärmepumpe – Heizen mit Umweltenergie

Wärmepumpen sind seit dem Heizungsgesetz in aller Munde. Dieses besagt, dass zukünftig jede neue Heizung ihre Energie zu 65 % aus erneuerbaren Quellen erzeugen muss. Vor allem Wärmepumpen erfüllen diese Vorgaben und gelten als Heizform der Zukunft. Aber tatsächlich ist die Technologie dahinter, die Funktion einer Wärmepumpe, alles andere als neu. Wenn Sie wissen wollen, wie die Geräte Ihren Haushalt mit Energie versorgen können und welche Vorteile das für Sie bringt, finden Sie in diesem Beitrag, was Sie suchen.

Eine Wärmepumpe entzieht der Umwelt Energie – diese kann aus dem Erdreich, der Umgebungsluft oder dem Grundwasser kommen. Da die Technik nicht auf Verbrennung basiert, entstehen keine Emissionen, was sie zu einer klimafreundlichen Alternative zu Öl- und Gasheizungen macht. Allerdings benötigt sie Energie, um Wärme zu erzeugen. Besonders umweltfreundlich ist es dabei, wenn die Energie aus erneuerbaren Quellen stammt und zum Beispiel über eine PV-Anlage mit Speicher selbst erzeugt wird.

Für den Betrieb benötigt die Wärmepumpe einen Kältemittel-Kreislauf. Das Kältemittel nimmt die Umweltwärme im flüssigen Zustand auf. Dadurch verdampft es und wird mittels Kompressor zusammengedrückt. Dadurch wird es erwärmt und der Raum wird warm. Durch diesen Vorgang kühlt das Kältemittel wieder ab und verflüssigt sich.

Im Prinzip ähnelt die Funktion einer Wärmepumpe als der eines Kühlschranks – nur umgekehrt. Der Kühlschrank entzieht seinem Innenraum Wärme und gibt diese an die Umgebungsluft ab. So kühlt er von innen.

Obwohl immer von Wärmepumpen allgemein gesprochen wird, gibt es mehrere Arten. Allerdings sind diese in der Wärmepumpen-Funktion ähnlich.

Die Luft-Wärmepumpe nutzt die Energie der Außenluft, um Heizwärme zu generieren. Diese überträgt sie auf den Heizkreislauf. Hier fallen je nach Modell, Leistung und Ausstattung Preise zwischen 8 000 und 12 000 Euro an. Damit ist sie im Vergleich die günstigste. Allerdings hat sie in der Praxis auch die niedrigste Effizienz, hat also den höchsten Stromverbrauch.

Sie sind besonders beliebt, weil sie einfach zu installieren sind, keinen Erdkollektor benötigen und sich gut für Neubauten sowie Sanierungen eignen.

Sole-Wasser-Wärmepumpe, auch Erdwärmepumpe genannt, entzieht dem Erdreich Wärmeenergie. Sie arbeiten besonders effizient, da die Bodentemperaturen ganzjährig relativ konstant bleiben. Allerdings ist der Kaufpreis dieser Sole-Wasser-Wärmepumpen mit 10 000 bis 14 000 Euro auch etwas höher. Und: Sole-Wasser-Wärmepumpen erfordern aufwendige Erdarbeiten (z. B. Tiefenbohrung bis zu 100 m), für die zusätzliche Kosten beim Einbau einer Wärmepumpeanfallen. Je nachdem wie tief die Bohrung ist, erschließt die Erdwärmepumpe die oberflächennahe Wärme oder Tiefenwärme.

Wasser-Wärmepumpen nutzen das Grundwasser als Energiequelle. Im Grundwasser herrschen konstant hohe Temperaturen. Daher gilt die Grundwasserwärmepumpe als die effizienteste Wärmepumpe. Der Kaufpreis liegt in der Regel zwischen 12 000 und 16 000 Euro, allerdings fallen für Installation (Anlage von Förder- und Schluckbrunnen) und die notwendige Genehmigung nochmal Kosten bis 12 000 Euro an.

Die Funktionsweise einer Wärmepumpe lässt sich in wenigen Schritten zusammenfassen.

1. Im ersten Schritt nimmt die Wärmepumpe Wärme auf. Das geschieht beispielsweise durch Ventilatoren (Luft-Wärmepumpe), welche Außenluft ansaugen und deren Wärme mittels Wärmetauscher weitergeben oder über Sonden in der Erde (Erdwärmepumpe).
2. Im Inneren der Wärmepumpe befindet sich ein Wärmetauscher, in dem ein Kältemittel die enthaltene Wärme von außen aufnimmt.
3. Der gasförmige Kältemitteldampf wird nun durch einen elektrisch betriebenen Kompressor verdichtet. Dabei steigt sowohl der Druck als auch die Temperatur des Kältemittels stark an – so wird nutzbare Heizenergie erzeugt.
4. Im Kondensator gibt das erhitzte Kältemittel seine Wärme an das Heizsystem ab.
5. Über ein Expansionsventil wird der Druck des flüssigen Kältemittels wieder abgesenkt. Es gelangt in den Verdampfer zurück, wo der Kreislauf von vorn beginnt.

Damit möglichst viel der Wärmeenergie genutzt werden kann, sollten Sie ein paar Punkte beachten:

• Achten Sie auf die Energieeffizienz Ihres Gebäudes! Eine gute Dämmung sorgt dafür, dass die erzeugte Wärme im Haus bleibt und nicht über Wände, Dach oder Fenster verloren geht.
• Die regelmäßige Wartung der Anlage stellt sicher, dass alle Komponenten optimal arbeiten. Achten Sie auch darauf, jährlich Ihre Fußbodenhei zung zu entlüften.
• Der Standort der Außeneinheit (bei Luftwärmepumpen) sollte so gewählt sein, dass Luft ungehindert zu- und abströmen kann – das verbessert die Effizienz und senkt die Lautstärke.

Wärmepumpen erfüllen nicht nur die gesetzlichen Vorgaben des Heizungsgesetzes oder Gebäudeenergiegesetz, wie es offiziell heißt. Sie bieten Ihnen noch weitere Vorteile:

• Gerade verglichen mit fossilen Energieträgern wie Öl oder Gas sparen Sie deutlich Kosten. Im Schnitt zwischen 500 € und 1 000 € pro Jahr, je nach Sanierungsstand.
• Wärmepumpen verfügen über eine lange Lebensdauer. Hochwertige Systeme wie die EcoFlow PowerHeat halten 20 Jahre oder länger.
• Indem sie Energie aus der Luft, dem Wasser oder dem Erdreich nutzen, tragen Wärmepumpen – und somit Sie als Nutzer – aktiv zum Klimaschutz bei.
• Die modernen Heizsysteme sind perfekt mit Photovoltaikanlage und Stromspeicher kombinierbar und ermöglichen so maximale Unabhängigkeit.
• Viele Modelle können im Sommer auch zur Raumkühlung genutzt werden, wodurch sie energieintensive Klimaanlagen überflüssig machen. So sparen Sie noch mehr Geld.

Die Wärmepumpen-Funktion gleicht der eines Kühlschranks und ist recht simpel: Wärme aus der Umgebungsluft, dem Erdreich oder dem Grundwasser wird dem System zugeführt. Die Wärmepumpe macht die gewonnene Wärme nutzbar und transportiert diese in die Wohnräume. Das Funktionsschema jeder Wärmepumpentyp läuft gleich ab, auch wenn sich die Energiequellen unterscheiden.

Nutzer profitieren von vergleichsweise niedrigen Kosten, bei hoher Energieeffizienz und langer Lebensdauer. Indem Sie die Wärmepumpe mit einer PV-Anlage und einem Batteriespeicher wie dem EcoFlow PowerOcean kombinieren, müssen Sie weniger Strom aus dem Netz beziehen. So senken Sie Ihre Kosten noch weiter und machen sich selbst noch unabhängiger.

Die Funktion einer Wärmepumpe basiert auf einem einfachen Prinzip: Sie entzieht der Umgebung Wärmeenergie und bringt diese auf eine noch höhere Temperatur. Ein Kältemittel wird im Verdichter komprimiert und gibt die gespeicherte Wärme anschließend an das Heizsystem im Haus ab.

Es gibt 3 Arten von Wärmepumpen: Luft-Wasser-, Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen, benannt nach den Wärmequellen, die sie nutzen, um Energie zu erzeugen.

Die Effizienz einer Wärmepumpe wird vor allem über die Jahresarbeitszahl (JAZ) definiert. Diese sagt aus, wie viel Wärmeenergie über die Wärmepumpen-Funktionsweise aus dem zugeführten Strom erzeugt werden kann. Je nach Typ liegt dieser Wert zwischen 3 und 5. Liegt die JAZ beispielsweise bei 4, bedeutet das, dass aus 1 kWh Strom 4 kWh Wärme gewonnen werden.