Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Wärmepumpen nutzen die Energie der Umwelt aus Luft, Wasser oder Erdreich, um sie in Wärme für das Haus umzuwandeln. Doch wie genau funktioniert dieses Prinzip?

 

Ist die Wärmepumpe ein Kühlschrank?

Die Funktionsweise einer Wärmepumpe ist im Prinzip genau umgekehrt zu jener des Kühlschranks: Dieser entzieht seinem Innenraum die Wärme und gibt sie nach draussen wieder ab. Dadurch bleiben die Nahrungsmittel schön kühl, auch wenn in der Küche sommerliche Temperaturen herrschen. Bei der Wärmepumpe ist es genau umgekehrt: Diese entzieht dem Aussenbereich Wärme und gibt sie als Heizenergie an das Heizsystem des Hauses ab.

Funktionsweise einer Wärmepumpe

So simpel das Prinzip klingt, so ausgefeilt ist die Technik, die dahintersteht. Die Wärmepumpe ist eine thermodynamische Heizung.   Das bedeutet, dass das Energieniveau durch das gezielte Ändern der Aggregatszustände erhöht wird. Den wichtigsten Beitrag leistet dabei das Arbeitsmedium, das Kältemittel. Dieses hat die Eigenschaft, bei niedrigen Temperaturen zu verdampfen. Wird nun Umgebungswärme über einen Verdampfer dem Kältemittel zugeführt, so entzieht dieses der Wärmequelle die Energie. Bei diesem Prozess geht das Arbeitsmedium dank des tiefen Siedepunktes vom flüssigen in den gasförmigen Zustand über. Die Wärmequelle kühlt sich um einige Grad ab.

Mittels eines Verdichters wird der Dampf nun komprimiert und dadurch erhitzt. Die Umweltenergie wird sozusagen auf eine höhere Temperatur „gepumpt“. Dazu ist elektrische Energie erforderlich. Diese beträgt lediglich einen Teil im Verhältnis zu fünf Anteilen Umweltenergie.

Im Kondensator oder Verflüssiger gibt der heisse Dampf schliesslich seine Wärme an den Wasserkreislauf des Heizsystems ab, indem sich das Kältemittel wieder verflüssigt. Der vorhandene Druck wird mit einem Expansionsventil wieder abgebaut und der ganze Kreislauf kann wieder von vorne beginnen.

Funktionsweise einer Wärmepumpe