Wärmepumpe

Wärmepumpen sind Heizsysteme, die sich die thermische Energie der Umgebung zu Nutze machen. Dabei können verschiedene Teile der Umgebung als Energiequelle fungieren. Diese beeinflusst die Funktionsweise der Wärmepumpen und macht somit eine Unterscheidung der Systeme notwendig.

Aus technischer Sicht kann man sich Wärmepumpen als einen „umgekehrten Kühlschrank“ vorstellen: Aus einem verhältnismäßig kühlen Reservoir wird Energie abtransportiert, um ein wärmeres Reservoir herzustellen. Die funktioniert mittels Strom und mit Hilfe eines Kältemittels, welches unter bestimmten thermischen Voraussetzungen Wärmemengen transportiert.

 

Wärmepumpe Funktionsweise

Der relativ komplexe thermodynamische Prozess lässt sich vereinfacht wie folgt darstellen:

  1. Zunächst wird das flüssige Kältemittel innerhalb des Systems unter Zufuhr der Umgebungswärme erhitzt. Das Kältemittel verdampft schon bei relativ niedrigen Temperaturen, sodass keine besonders hohe Umgebungstemperatur nötig ist.
  1. Das nun gasförmige Kältemittel wird in einem zweiten Schritt mit Hilfe eines elektrisch betriebenen Kompressors verdichtet und steht nun unter hohem Druck. Dabei erwärmt sich das Kältemittel weiter.
  1. Die im Kältemittel enthaltene Wärmeenergie wird in einem weiteren Schritt über einen Wärmetauscher an das entsprechende Heizmedium (Wasser oder Luft) abgegeben. Da das Kältemittel dabei wieder in den flüssigen Zustand zurückkehrt, wird dieses Bauteil des Systems auch als „Kondensator“ bezeichnet.
  1. Nachdem die Wärmemenge abgegeben wurde, gelangt das bereits abgekühlte Fluid an eine Rohrverengung, auf die ein wesentlich größerer Rohrdurchmesser folgt, was einen deutlichen Druckabfall mit sich führt.
  1. Nun kann das Kältemittel wieder dem Umgebungsmedium zugeführt werden und der Kreislauf schließt sich.

 

Wärmepumpen: Arten

Die Wärmepumpentypen unterscheiden sich neben systemtechnischen Details hauptsächlich in der Energiequelle. So gibt es die sogenannte Luft-Luft-Luft-Wasser-Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpe. Bei dieser Bezeichnungsart steht das erste Medium immer für das Quell-, das Zweite für das Zielmedium, sprich den eigentlichen Wärmeträger innerhalb des Heizungssystems.

Sie bezieht die Wärmeenergie aus der Umgebungsluft, die mit Hilfe von Ventilatoren angezogen wird. Innerhalb der Anlage findet zwischen der Luft und dem flüssigen Kältemittel ein Wärmeaustausch statt. In der Regel wird dieser Typ in eine bestehende Lüftungsanlage integriert, um die Wärmeenergie der Abluft zu nutzen.

Wrmepumpe Luft

Auch sie nutzt die Umgebungsluft als Wärmequelle, führt jedoch die erhaltene Wärmeenergie dem Heizungssystem zu, welches meist Wasser als Trägermedium verwendet.

Wrmepumpe Erdkollektoren

Dieser Typus wird auch Erdwärmepumpe genannt und nutzt die Umgebungstemperatur des Erdreichs, das ab einer bestimmten Tiefe eine konstante Temperatur aufweist. Die enthaltene Wärmeenergie kann über Erdsonden aufgenommen werden, welche jedoch verhältnismäßig tief ins Erdreich eingeführt werden müssen. Alternativ können auch Erdkollektoren eingesetzt werden, die in einer Tiefe von ca. 1-2 Metern flächendeckend verlegt werden müssen.

Sie nutzt die thermische Energie des Grundwassers. Dafür werden zwei Brunnen benötigt: Ein Förderbrunnen, der das Grundwasser zur Wärmepumpe befördert, und ein Schluckbrunnen, der das kalte Wasser wieder abführt.

Wrmepumpe Grundwasser

Wärmepumpen von der Peter Kaspar GmbH: Vorteile und Nachteile

Jedes der genannten Systeme hat spezifische Vor- und Nachteile, welche bautechnisch bedingt sind und im Einzelnen auf Wirtschaftlichkeit geprüft werden müssen. Im Allgemeinen lässt sich sagen, dass moderne Wärmepumpen zwar hohe Anschaffungskosten mit sich bringen, jedoch in hohen Maße Betriebskosten senken, da sie wartungsarm sind und nicht den Zukauf von Brennstoffen benötigen. Dadurch wird auch kein Lagerraum für solche Brennstoffe benötigt. Durch den elektrischen Betrieb des Verdichters kommt es allerdings zu einem erhöhten Stromverbrauch. Lassen Sie sich von der Peter Kaspar GmbH beraten, welcher Wärmepumpentypus für Ihre Bedürfnisse am besten geeignet ist.