Wärmepumpen

Mit einer Wärmepumpe nutzen Sie Umweltwärme, die im Boden, im Grundwasser und in der Luft vorhanden ist, zum Heizen oder zum Kühlen. Wärmepumpen sind hoch effizient, sehr wirtschaftlich und wartungsarm.

Drei Wege – ein Ziel

Es gibt drei Arten von Wärmepumpen: Die Sole-Wasser-Wärmepumpe nutzt die Erdwärme entweder mittels einer Sonde oder durch einen im Erdreich eingelassenen Flächenkollektor. Ihre Erträge sind sehr stabil, weil die Bodentemperatur im Jahresverlauf kaum schwankt. Der Installationsaufwand ist allerdings vergleichsweise hoch.

Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist noch ertragreicher. Mithilfe eines Saugbrunnens wird das Grundwasser nach oben zur Wärmepumpe befördert, an die es seine Wärmeenergie abgibt. Anschließend fließt es über einen Schluckbrunnen zurück ins Erdreich.

Am einfachsten zu installieren, aber nicht ganz so effizient, ist die Luft-Wasser-Wärmepumpe. Sie entzieht der Außenluft Energie – bis zu einer Temperatur von minus 20° C. 

Neben Strom als Antrieb der Wärmepumpe kommen mittlerweile auch Gas-Wärmepumpen vermehrt zum Einsatz. Egal welcher Energieträger, besonders effizient sind Wärmepumpen in Verbindung mit Flächenheizungen, denn hier sind die Systemtemperaturen geringer.

Ein geschlossener Kreislauf

Wärmepumpen bestehen hauptsächlich aus Wärmekollektoren und einer elektrisch angetriebenen Wärmepumpe. Im geschlossenen Kreislaufsystem sorgt die Pumpe dafür, dass der flüssige Wärmeträger die Wärmeenergie von den Kollektoren zur Heizung transportiert. Dieses Prinzip kommt zum Beispiel auch in Kühlschränken zur Anwendung – nur umgekehrt. Wird aus dem Kühlschrank die Wärme herausgepumpt und in den Raum abgegeben, so entzieht die Wärmepumpenheizung der Umwelt Wärme und bringt sie ins Haus.

Wärmepumpen funktionieren also nach einem relativ komplexen technischen Prinzip. Am Beispiel einer Erdwärmepumpe lässt es sich vereinfacht folgendermaßen beschreibe

  1. Eine spezielle Wärmeträgerflüssigkeit mit sehr niedriger Temperatur durchströmt den Erdkollektor.
  2. Aus dem wärmeren Erdreich nimmt sie Wärme auf und wechselt dadurch ihren Zustand von flüssig zu gasförmig.
  3. Dieses Gas wird anschließend von einer Pumpe unter starkem Druck verdichtet. Dadurch erwärmt es sich nochmals stark – so wie auch das Ventil eines Fahrradschlauchs beim Aufpumpen heiß wird.
  4. Nun gibt das heiße Gas die Wärme an das Wasser im Heizungssystem ab und wird wieder flüssig, steht aber immer noch unter hohem Druck.
  5. Bevor der Wärmeträger erneut in den Kollektor strömt, wird der Druck abgelassen und die Flüssigkeit kühlt sich auf ihre ursprüngliche Temperatur ab.

Ein neuerer Weg, um Wärme zu gewinnen, ist ein Eisspeicher. Ein Solar-Eisspeicher ist eine im Erdboden vergrabene, mit Wasser gefüllte Betonzisterne, in der innen Leitungen verlegt sind. Durch diese fließt eine frostsichere Flüssigkeit, die dem Wasser im Speicher die Wärme entzieht.

Effizient ist auch die Gewinnung von Wärme durch Abwasser. Die Abwassertemperatur beträgt im Jahresverlauf 10–20° C, so dass es eine hervorragende Wärmequelle abgibt. Durch einen Wärmetauscher wird dem Abwasser Energie entzogen, die dann von der Wärmepumpe zum Heizen nutzbar gemacht wird.

Die Rechnung geht auf

Für den Verdichtungsprozess benötigt die Wärmepumpe Antriebsenergie von außen.  Aus einer Kilowattstunde Strom entstehen hier drei bis über fünf Kilowattstunden Wärme. Und natürlich kann man die für diesen Prozess notwendige Energie auch regenerativ erzeugen, beispielsweise mit einer Photovoltaikanlage. 

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