Wie funktionieren Wärmepumpen?

Unsere Umwelt versorgt uns mit einer Vielzahl an natürlichen Energiequellen – viele denken dabei zuerst an Solar-, Wind- oder Wasserkraft, die in erster Linie zur Stromerzeugung verwendet werden. Doch auch beim Heizen der eigenen vier Wände unterstützt uns die Natur mit der benötigten Energie und schont den Geldbeutel – die richtige Technik vorausgesetzt.

Wärmepumpen erfreuen sich in den letzten Jahren einer stetig steigenden Beliebtheit, denn Sie bieten zahlreiche Vorteile. Neben der Möglichkeit, umweltfreundlich und kostengünstig zu heizen, subventioniert der deutsche Staat die Anschaffung einer Wärmepumpe und macht so die Überlegung, auf diese moderne Heiztechnologie zu setzen, nochmals attraktiver.

Experten-Tipp

Wussten Sie, dass das grundlegende Prinzip der Wärmepumpe schon fast 200 Jahre alt ist? Bereits 1824 veröffentlichte der Franzose Nicolas Léonard Sadi Carnot erste Überlegungen zu ihrer Funktionsweise. Doch erst im Jahre 1968 wurde die erste Erdwärmepumpe in Deutschland in Betrieb genommen. Seitdem hat sich die Technik unaufhaltsam weiterentwickelt, sodass heutzutage auch viele Privatpersonen von der günstigen Heizalternative profitieren können.

Um zu entscheiden, welche Wärmepumpe für Sie geeignet ist, lohnt es sich, zunächst einen Blick auf die Funktionsweise von Wärmepumpen zu werfen und zu verstehen, wie die Heizenergie gewonnen und umgewandelt wird.

Wärmepumpen – So funktionieren sie

Kurz gesagt entzieht eine Wärmepumpe der Umgebung Energie in Form von Wärme, die dann auf ein Heizmittel übertragen wird. Die Energie kann dabei aus vier verschiedenen natürlichen Quellen bezogen werden:

Hierbei reichen auch niedrige Temperaturen aus – Ihre Wärmepumpe funktioniert also beispielsweise auch im Winter bei niedrigen Außentemperaturen. Wie schafft es die Wärmepumpe aber, aus den geringen Temperaturunterschieden soviel Wärme zu erzeugen, dass Sie damit Ihr komplettes Haus beheizen können?

Funktionsprinzip einer Wärmepumpe

© Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e.V. und BWP Marketing & Service GmbH

Von der Umwelt in die Wärmepumpe

Zunächst wird die Umweltwärme mithilfe einer Wärmequellenanlage aus der Erde oder Luft aufgenommen. Diese wird mithilfe eines Rohrleitungssystems zur Wärmepumpe abtransportiert und durch einen Verdampfer in das geschlossene System der Wärmepumpe eingespeist, in dem ein Kältemittel zirkuliert. Wie der Name bereits verrät, sorgt der Verdampfer dafür, dass das flüssige Kältemittel in der Wärmepumpe den Aggregatszustand verändert und gasförmig wird.

Erhitzung im Verdichter

Der entstandene Dampf wird als nächstes in den Verdichter geleitet, der unter Verwendung von elektrischer Energie das gasförmige Kältemittel weiter komprimiert. Dadurch erhöht sich die Temperatur des Dampfes erneut. Dieses Prinzip kennen Fahrradfahrer nur zu gut: Wenn Sie die Reifen mit einer Fahrradpumpe aufpumpen, nutzen Sie die mechanische Energie Ihrer Muskelkraft, um die Luft zu verdichten und in den Schlauch zu leiten. Dadurch erwärmt sich auch das Ventil Ihres Reifens.

Experten-Tipp

Nur im Verdampfer wird zusätzliche elektrische Energie für den Betrieb der Wärmepumpe benötigt. Wenn Sie also bei Ihrer Stromversorgung auf erneuerbare Energien setzen, können Sie Ihr Heizsystem komplett klimaneutral betreiben.

Von der Wärmepumpe in die Heizung

Das nun sehr stark erhitzte Kältemittel trifft im Kondensator schließlich auf den Heizkreislauf. Ein Wärmetauscher sorgt dafür, dass die im Dampf gespeicherte Wärmeenergie auf das Wasser der Heizung übertragen wird. Dieses erhitzte Wasser kann fortan durch Ihr Heizsystem zirkulieren und die Heizkörper Ihres Zuhauses aufwärmen.

Abkühlung im Expansionsventil

Im nächsten und letzten Schritt fließt das nun wieder etwas abgekühlte Kältemittel in ein Expansionsventil. Diese genau bemessene Verengung des Rohrdurchmessers vermindert den Druck der enthaltenen Flüssigkeit schlagartig, wodurch das Mittel deutlich abkühlt. Dieses Prinzip begegnet Ihnen im Alltag beispielsweise bei Flüssiggasflaschen für Campingkocher: Selbst wenn Sie das Gerät im Hochsommer verwenden, kann sich am Ventil Eis bilden, da das hochkomprimierte Gas in der Kartusche plötzlich entweicht und somit ein deutlicher Druckabfall eintritt.

Das erneut flüssige Kältemittel wird anschließend wieder in den Verdampfer der Wärmepumpe geleitet, wo es erneut in der Lage ist, die aus der Umwelt gewonnene Wärme aufzunehmen. Der Kreislauf beginnt hier von Neuem.

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