Funktionsweise von Wärmepumpen

Mit einer Einheit Strom kann eine Wärmepumpe je nach Wärmequelle zwei bis fünf Einheiten Wärme erzeugen.

Eine Wärmepumpe entnimmt die niederwertige Wärme der Luft, der Erde oder dem Wasser und erhöht sie durch Verdichtung auf Heiztemperatur.
Eine Wärmepumpe entnimmt die niederwertige Wärme der Luft, der Erde oder dem Wasser und erhöht sie durch Verdichtung auf Heiztemperatur.

(ves) Die Funktionsweise einer Wärmepumpe Kühlschranks, aber in entgegengesetzter Richtung: Der Kühlschrank heizt die Umgebung auf und kühlt in seinem Innern. Dasselbe macht die Wärmepumpe, wobei der Luft, der Erde oder dem Wasser niederwertige Wärme entzogen und diese im Gebäude abgegeben wird. Zusätzlich dazu erhöht die Wärmepumpe die tiefe Temperatur der Wärmequellen dank einem Kreislaufprozess mit Kompression und Wärmeübertragung auf das Niveau der Heizungsvorlauftemperatur.

Wärme durch Verdichtung

Ein Verdampfer überträgt die Umweltwärme auf das Arbeitsmedium der Wärmepumpe. Als Kältemittel werden Ammoniak, Propan, Ethan, Kohlendioxid oder andere Substanzen mit geringem Treibhausgaspotenzial verwendet. Da diese bei Erwärmung verdampfen, kann der Dampf im Verdichter komprimiert und  erhitzt werden. Im Kondensator gibt der Dampf seine Wärme an den Wasserkreislauf des Heizsystems ab. Dadurch verflüssigt sich das Arbeitsmedium wieder – und der Kreislauf beginnt von vorne. Optional können Wärmepumpen im Sommer dank einer Umkehrfunktion und einem Bypass (ohne Inbetriebnahme des Kompressors) auch für die Kühlung eines Gebäudes eingesetzt werden. Entsprechende Geräte sind bei einzelnen Anbietern standardmässig erhältlich. Diese Umkehrfunktion dient auch der Regeneration des Erdreichs, das im Sommerhalbjahr mit Solarenergie aufgeladen wird.

Wärmequellen

Erde: Die Wärmequelle Erde kann mit einer Erdwärmesonde oder einem Erdregister

  • genutzt werden. Der Durchschnittsbereich für die Jahresarbeitszahl (JAZ) einer Erdwärmepumpe liegt zwischen 3,5 und 5.
  • Luft: Umgebungsluft ist überall vorhanden und als Energiequelle geeignet. Im Winter sinkt die Leistung wegen der kalten Aussentemperaturen. Der Durchschnittsbereich für die Jahresarbeitszahl (JAZ) einer Luftwärmepumpe liegt zwischen 2,7 und 3,5. 
  • Wasser: Grundwasser ist dank seiner nahezu konstanten Temperatur als Wärmequelle geeignet. Auch Oberflächenwasser aus Seen, Bächen und Flüssen sowie Abwasser können genutzt werden. Der Durchschnittsbereich für die Jahresarbeitszahl (JAZ) einer Grundwasserwärmepumpe liegt zwischen 4 und 5,5.

 

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