leer3
Prinzipielle Funktion der Wärmepumpe

Die Wärmepumpe entzieht unserer Umwelt aus der Luft, der Erde oder dem Wasser Wärme. Diese gewonnene Wärme wird im Gerät aufbereitet und an das Heizungswasser weitergegeben. Selbst wenn draußen klirrende Kälte herrscht, holt die Wärmepumpe noch so viel Wärme, wie sie zum Beheizen eines Hauses benötigt.

Dazu wird ein thermodynamischer Prozess genutzt: In einem Rohrsystem zirkuliert ein Kältemittel mit sehr niedrigem Siedepunkt, das durch die Umweltwärme verdampft. Dieser entstehende Dampf wird mittels elektrischem Strom als Antriebsenergie verdichtet, was wiederum den Druck und damit auch die Temperatur erhöht. So wird die Luft- bzw. Erd- oder Grundwasserwärme mit minimalem Energieeinsatz auf ein höheres verwertbares Temperaturniveau angehoben. Im Wärmetauscher, dem Herzstück Wärmepumpe, kondensiert der Dampf und die so gewonnene Wärmeenergie wird direkt an den Heizkreislauf weitergegeben. Das Kältemittel ist wieder verflüssigt und der Kreislauf damit geschlossen – der Prozess beginnt von neuem. So werden bei einer Leistungskennzahl von 4 oder höher mit nur 25% Antriebsenergie 100% Heizenergie erzeugt.

Wie funktioniert das?

Die Wärmepumpe ist eine thermodynamische Maschine, in der ein Arbeitsmedium einem Kreislauf folgt. Das Arbeitsmedium ändert dabei seinen Aggregatzustand von flüssig zu gasförmig. Der Prozess durchläuft nacheinander folgende Bauteile bzw. Arbeitsschritte:

Verdampfer: Dem Prozess wird Umweltenergie zugeführt. Das Arbeitsmedium tritt mit einer niedrigen Temperatur flüssig in den Verdampfer der Wärmepumpe ein. Hier nimmt es aus der Wärmequelle (z.B. Erdreich) Wärme auf, die Temperatur des Arbeitsmediums steigt und verlässt erwärmt gasförmig den Verdampfer.

Verdichter: Dem Prozess wird Arbeitsenergie zugeführt. Das gasförmige Arbeitsmedium wird verdichtet und dabei der Druck erhöht. Wie bei einer Luftpumpe erhöht sich die Temperatur des Arbeitsmediums zusätzlich durch die Druckerhöhung (heißes Gas).

Kondensator: Der Prozess gibt Wärme über das heiße Gas an das kältere Heizungswasser ab. Dabei wird das Arbeitsmedium wieder flüssig, es kühlt sich etwa auf die Temperatur des Heizungswassers ab.

Expansionsventil: Der Druck des Arbeitsmediums wird reduziert und das Arbeitsmedium wird kälter. Ein solcher Effekt ist auch bei Sprühdosen zu beobachten: Beim Sprühen (Expandieren oder Druckverminderung des Inhalts) werden Sprühdosen deutlich kälter. Das Arbeitsmedium verlässt das Expansionsventil mit einer Temperatur, die unter der Temperatur der Wärmequelle liegt.