Aufbau einer Wärmepumpe
Funktionsweise und Unterschiede der Wärmepumpenarten
Wärmepumpen unterscheiden sich in vielen Aspekten vom Aufbau konventioneller Heizsysteme. Das kommt vor allem daher, dass ihr Grundprinzip nicht auf die umweltschädliche Verbrennung setzt. Doch wie funktionieren Wärmepumpen eigentlich und wie genau sind die einzelnen Arten aufgebaut? Erfahren Sie hier mehr darüber.
Im Gegensatz zu konventionellen Heiztechniken wie Gasheizungen wandelt eine Wärmepumpe die vorhandene Energie aus der Umgebung des Hauses in Wärme um, welche danach in die Räume übertragen wird. Daher muss sie nicht wie andere Heizarten die Wärme durch Verbrennung erzeugen.
Verbrennungsprozesse erzeugen zwar sehr effektiv Wärme, als Nebenprodukte entstehen dabei aber immer auch schädliche Abgase, vor allem das Treibhausgas CO2, der Klimatreiber schlechthin.
Die Wärmepumpe nutzt also die frei verfügbare Umweltwärme für den Heizprozess. Aber wie schafft sie das? Schließlich ist eben diese Umweltwärme witterungs- und jahreszeitbedingt manchmal sehr kalt. Die Antwort: Damit diese Wärme für behagliche Temperaturen im Inneren des Hauses sorgen kann, bedarf es eines Tricks:
Wärmepumpen enthalten ein Kältemittel, dass im Zusammenspiel mit der Umweltwärme verdampft und daraufhin mithilfe eines Kompressors (auch Verdichter genannt) in der Temperatur angehoben werden kann. Diese Temperaturerhöhung reicht dabei auch bei kühlen Temperaturen aus, um den Siedepunkt des Kältemittels zu übersteigen. Das siedende Kältemittel wird nun zu einem Wärmetauscher geführt, an dem es kondensiert und dabei Wärmeenergie abgibt. Die Kondensation verflüssigt das Kältemittel erneut, der Druck auf das Mittel wird gesenkt und der Kreislauf kann erneut starten.
Die Wärmepumpe kann die Umweltwärme aus den Quellen Luft, Wasser und Erdreich nutzen. Man spricht daher von Luft-, Wasser- und Erdwärmepumpen. Experten unterscheiden außerdem noch, auf welches Wärmeträgermedium sie die Wärme überträgt.
Eine Luft/Wasser-Wärmepumpe entnimmt zum Beispiel die Energie aus der Luft und heizt damit das Wasser im Heizkreis auf. Ähnlich verhält es sich bei Wasser/Wasser-Wärmepumpen (Wasserwärmepumpe) und Sole/Wasser-Wärmepumpen (Erdwärmepumpen).
Die Luft/Luft-Wärmepumpe ist eine Ausnahme. Sie heizt Gebäude auf, indem sie Ihre Wärme aus der Umgebungsluft an ein Lüftungssystem abgibt. Die Warme Luft wird dann über dieses Lüftungssystem in den Räumen verteilt.
Der Aufbau eines Heizsystems mit einer Wärmepumpe besteht aus vier Segmenten. Der erste Teil dient der Gewinnung der Umgebungswärme. Im zweiten Abschnitt erfolgt die Aufbereitung der Wärme auf das nutzbare Temperaturniveau und im Dritten mit der Entspannung des Kältemittels schon die Vorbereitung auf den nächsten Zyklus. Der vierte Teil ist schließlich für die Nutzung der Wärme für die Heizung und die Warmwasserbereitung zuständig.
Je nach Art der Wärmepumpe unterscheidet sich der Aufbau des Heizsystems. Bei der Luftwärmepumpe besteht das Gerät aus einer Innen- und einer Außeneinheit. Die Inneneinheit wird dabei im Heizungsraum verbaut, während das Außengerät sich meist draußen im Garten befindet. Die Luftwärmepumpe zapft die Quelle Luft an, indem sie die Luft ansaugt und über den Verdampfer strömen lässt. Dieser ist dabei im Außengerät der Wärmepumpe verbaut, während sich der Kondensator im Innengerät befindet.
Des Weiteren unterscheidet man bei der Luftwärmepumpe zwischen der Monoblock- und der Splitbauweise. Mehr über die verschiedenen Bauweisen erfahren sie in unserem Ratgeber.
Unsere Empfehlung: Die CHA Monoblock
50 Jahre Erfahrung sind in die Entwicklung und das Design unseres Topsellers im Bereich Wärmepumpen geflossen.
Der Aufbau der Erdwärmepumpe
Diese Wärmepumpenart überzeugt durch hohe Effizienz, ist aber auch mit einem hohen Aufwand und mehr Kosten verbunden. Hierbei können sie entweder horizontale Flachkollektoren verlegen oder eine senkrechte Erdwärmesonde einbauen. Sollten Sie sich für die horizontale Variante entscheiden, ist zu beachten, dass sie hierfür ausreichend Freifläche benötigen. Bei der Erdwärmesonde wird ein kleines Gerät (in etwa die Größe eines kleinen Tellers) mit einer Bohrung in bis zu 100 Meter Tiefe gebracht und mittels Rohre mit dem Heizsystem verbunden.
Durch diese Rohre strömt eine Sole, die die Wärme aus tieferen Erdschichten aufnimmt. Der Vorteil: so tief im Erdreich herrschen das ganze Jahr über recht gleichmäßige Temperaturen und je höher die Quelltemperatur ausfällt, desto geringer ist der Temperaturhub, den die Wärmepumpe bewerkstelligen muss. Auch das steigert ihre Effizienz.
Der Aufbau der Wasserwärmepumpe
Auch im Fall der Wasser/Wasser-Wärmepumpe liegt der besondere Aufbau in der Wärmequellenanlage. Hierbei entnimmt das Heizsystem Grundwasser aus einem Förderbrunnen. Nachdem die Wärmepumpe die Wärme des Grundwassers aufgenommen hat, speist sie das ausgekühlte Wasser über einen zweiten Brunnen zurück in das Erdreich. Dieser zweite Brunnen heißt Schluck- oder Sickerbrunnnen.
Der Aufbau der Warmwasser-Wärmepumpe
Die Warmwasser-Wärmepumpe ist ein Spezialfall der Luft/Wasser-Wärmepumpe. Sie dient ausschließlich der Warmwasserbereitung und nutzt dafür meist die Raumluft. Aber auch die Zuluft oder die Abluft kann als Wärmequelle dienen. Oft sind Trinkwarmwasserspeicher und Wärmepumpe zu einem ganzheitlichen System vereint.
Im Vergleich zu konventionellen Heizungen bieten Wärmepumpen einige Vorteile.
Hohe Effizienz
Moderne Wärmepumpen erzeugen Wärme mit nur sehr wenig Strom. Mit einer Kilowattstunde Strom erzeugen sie in der Regel zwischen vier und sechs Einheiten Wärme.
Unabhängigkeit von Öl und Gas
Wenn Sie mit einer Wärmepumpe heizen, brauchen Sie sich über die Verfügbarkeit von Öl oder Gas keine Gedanken machen. Auch steigende Preise für fossile Brennstoffe spielen dann keine Rolle mehr.
Klimafreundlichkeit
Mit der Wärmepumpe heizen Sie besonders umweltfreundlich, schadstofffrei und klimafreundlich. Und wenn Sie Ökostrom nutzen, ist auch der Wärmepumpenstrom CO2-frei.
Hohe staatliche Förderung
Der Bund fördert Ihre Wärmepumpenheizung mit üppigen Fördersätzen. Das senkt Ihre Investitionskosten und sorgt zusammen mit den geringen Betriebskosten dafür, dass sich Ihre Wärmepumpe schnell amortisiert. Mehr zu den aktuellen Fördermöglichkeiten erfahren sie in unserem Artikel.
Betriebssicherheit
Wärmepumpen laufen sehr sicher und sind langlebig. Zudem ist der Wartungsaufwand bei Wärmepumpen anders als bei Thermen sehr gering.
Kühlfunktion für heiße Sommertage
Viele Wärmepumpen können nicht nur heizen, sondern auch im Sommer Ihr Haus kühlen.
Top Beratung bei WOLF
Wenn Sie eine effiziente Wärmepumpe für Ihr Bestandsgebäude oder einen Neubau suchen, sollten Sie sich eingehend beraten lassen. Die richtige Dimensionierung und eine sorgfältige Planung sind entscheidend für eine effiziente Heizung. Die Experten von WOLF Heiztechnik helfen Ihnen gerne weiter.
Im Neubau ist die Wärmepumpe heute die Standardheiztechnik und auch in Bestandsgebäuden ist sie auf dem Vormarsch: In der Regel sind Wärmepumpen auch im Rahmen einer Sanierung von Bestandsgebäuden bestens als Heizlösung geeignet.
Mehr zu den Vor- und Nachteilen von Wärmepumpen lesen Sie in unserem Ratgeber zu den Wärmepumpen Arten.
