Wärmepumpen

Die Funktionsweise der Wärmepumpe beruht darauf, dass sie mit Hilfe eines thermodynamischen Prozesses Sonnenenergie in Form von gespeicherter Wärme, die sich in Wasser, Erdreich oder Luft befindet, aus der Umgebung aufnimmt und an das zu erwärmende Wasser abgibt. Dieser Verfahrensablauf erfolgt in einem geschlossenen Kreislauf, in dem ein flüssiges Kältemittel durch Änderung von Druck und / oder Temperatur Wärme aufnimmt, transportiert und wieder abgibt.


Dieser Vorgang vollzieht sich in mehreren Schritten

Zuerst nimmt das flüssige Kältemittel in einem Wärmetauscher Energie von der Wärmequelle auf. Mit zunehmender Temperatur wird das Kältemittel dampfförmig. In einem Verdichter wird unter Zuführung elektrischer Energie das hetzt dampfförmige Kältemittel verdichtet und dadurch erhitzt. Das Kältemittel wird so sehr erhitzt, daß es als Heißgas den Verdichter wieder verlässt. Das Heißgas gelangt nun in einen Verflüssiger im Heizsystem und gibt Energie an das Heizsystem ab, es kondensiert und verlässt den Kondensator wieder als warmes, flüssiges Kältemittel. Das Heizungswasser wird durch diesen Vorgang auf eine geplante Temperatur von 35 – 40° erhitzt. Das jetzt warme und flüssige Kältemittel wird dann zu einem Expansionsventil transportiert, wo der Druck extrem gesenkt wird. Die Temperatur des Kältemittels nimmt dadurch, ohne daß es zur Abgabe von Energie kommt, schlagartig ab. Das mittlerweile wieder kalt und flüssig gewordene Kältemittel wird wieder dem Verdampfer zugeführt und der Kreislauf kann von vorne beginnen.


Je nachdem, aus welchem Medium die Energie bezogen werden soll, werden die Wärmepumpen für ihren Einsatz beim Hausbau unterschieden.

Es gibt danach:

  • Luft/Wasser- Wärmepumpen,
  • Luft/Luft- Wärmepumpen,
  • Wasser/Wasser- Wärmepumpen und
  • Sole/Wasser- Wärmepumpen.
Nach ihrem Einsatzort unterteilt man die Wärmepumpen auch in Grundwasserwärmepumpen, Erdwärmekollektoren, Erdwärmesonden und erdberührte Betonbauteile, sogenannte Energiepfähle.

Wasser/Wasser- Wärmepumpe

Die Grundwasserwärmepumpe ist eine Wasser/Wasser- Wärmepumpe. Bei dieser Art der Wärmepumpe wird Grundwasser, das über eine konstante Temperatur verfügt, über einen Brunnen direkt entnommen und zur Wärmepumpe transportiert und danach in die grundwasserführende Schicht, meist über einen weiteren Brunnen, wieder zurückgeleitet.

Luft/Wasser- Wärmepumpen

sind Wärmepumpen, die der Umgebungsluft die Wärme entziehen und sie in Verbindung mit einem zweiten Wärmeerzeuger im sogenannten bivalenten Betrieb zu Heizungswärme verarbeitet. Ökonomisch sinnvoll ist der Betrieb einer solchen Anlage allerdings erst ab einer Umgebungstemperatur von 3°C.

Sole/Wasser- Wärmepumpen

sind Wärmepumpen, die dem Erdboden Wärme entziehen und damit das Heizungs- und Trinkwasser erwärmen. Zur Nutzung der Erdwärme werden soleführende Kunststoffrohre horizontal, dann nennt man sie Erdkollektoren, oder vertikal, dann nennt man sie Erdsonden, verlegt. Für den Betrieb mit Erdkollektoren als alleinigem Wärmeerzeuger muss eine Fläche, die mindestens das 2- bis 3-fache der zu beheizenden Fläche beträgt, genutzt werden können. Erdsonden benötigen weniger Platz, da sie bis in eine Tiefe von 100m verlegt werden können. Die Sole wird durch die Rohre gepumpt und nimmt dabei die Erdwärme auf und leitet sie zur Wärmepumpe.

Um beim Hausbau für Wärmepumpenheizungen neben dem ökologisch anspruchsvollen auch einen ökonomischen positiven Betrieb zu ermöglichen, ist ein optimaler baulicher Wärmeschutz die Grundvoraussetzung.

Aufgrund der niedrigen Vorlauftemperatur und der geringen Temperaturunterschiede bietet es sich an, hauptsächlich Fußbodenheizungen für den Einsatz als Wärmepumpenheizung zu verwenden.