Aufbau und Funktionsweise der Wärmepumpe
Anders als bei herkömmlichen Heizungen, bei denen Wärme durch Verbrennung erzeugt wird, ziehen Wärmepumpen die Energie aus der Umgebung. Diese wird entweder aus der Luft, aus dem Erdreich oder aus dem Grundwasser gewonnen und für Heizungen und Warmwasser in Haushalten nutzbar gemacht. Die unterschiedlichen Umwelten haben jeweils auch unterschiedliche Erschließungsarten, wie die Wärme gewonnen wird. Alle aber nutzen das gleiche Prinzip und funktionieren ähnlich.
Wärmegewinnung durch Kreislauf
Im Prinzip funktioniert eine Wärmepumpe wie ein Kühlschrank – nur umgekehrt. Während ein Kühlschrank die Wärme, die er den Lebensmitteln entzieht, von innen nach außen transportiert, um den Innenraum zu kühlen, zieht eine Wärmepumpe die Wärme von außen, also von der Umwelt, nach innen, um einen Innenraum zu heizen.
Die Wärmepumpe arbeitet in einer Art Kreislauf. Dabei spielen vier Komponenten eine wichtige Rolle: der Verdampfer, der Kompressor, der Kondensator und das Expansionsventil.
Der Verdampfer befindet sich in dem Umfeld, aus dem die Wärme entnommen werden soll, also beispielsweise in der Erde oder an der Luft. Im Verdampfer ist ein flüssiges Kältemittel enthalten, welches von der Wärme aus der Umwelt erwärmt wird. Aufgrund des niedrigen Siedepunktes des Kältemittels, verdampft es schon bei niedrigen Temperaturen. Der Kompressor erhöht den Druck des nun gasförmigen Kältemittels. Da Gase erhitzen, wenn sich der Druck erhöht, wird dadurch auch die Temperatur erhöht.
Das erhitzte Kältemittel wird nun in den Kondensator geleitet, der sich im Gebäude befindet. Dabei kondensiert das Kältemittel und wird wieder flüssig. Beim Kondensieren wird Energie freigesetzt und in Form von Wärmeenergie abgegeben. Die aufgenommene Wärmeenergie wird an das Heizsystem oder den Warmwasserbereiter abgegeben und kann genutzt werden.
Nun wird das verflüssigte Kältemittel durch das Expansionsventil geleitet. Damit wird der Druck reduziert und die Temperatur sinkt wieder. Es gelangt dann wieder zum Verdampfer, wo der Kreislauf von neuem beginnt.
Unterschiede Luft-Wärmepumpe / Sole/Wasser-Wärmepumpe
Wärmepumpen unterscheiden sich anhand der Wärmequelle, aus der sie die Energie gewinnen. Am weitesten verbreitet sind Luft-Wärmepumpen, die die Energie aus der Außenluft gewinnen. Beliebt sind auch Sole/Wasser-Wärmepumpen, die die Energie aus dem Erdreich entziehen.
Vor- und Nachteile der Luft-Wärmepumpe
Luft-Wärmepumpen sind in der Anschaffung und Installation im Vergleich zu Sole-Wärmepumpen günstiger. Für die Installation wird keine Erdbohrung benötigt, was den Installationsaufwand reduziert. Die Technik der Luft-Wärmepumpe ist draußen platziert, wodurch wenig Platz im Haus für die Wärmepumpe benötigt wird.
Auf der anderen Seite ist eine Luft-Wärmepumpe von der Außentemperatur abhängig. Im Winter, wenn die Außentemperaturen in der Regel am niedrigsten sind, muss die Wärmepumpe am meisten Wärme produzieren. Bei sehr niedrigen Temperaturen kann die Leistung der Luft-Wärmepumpe abnehmen und somit auch die Effizienz. Ein weiterer Nachteil der Luft-Wärmepumpen ist die Geräuscherzeugung, die in Wohngebieten als störend empfunden werden kann. Außerdem werden Luft-Wärmepumpen häufig nur in Neubauten eingebaut, da sie nur in gut gedämmten Immobilien effizient sind.
Vor- und Nachteile der Sole/Wasser-Wärmepumpe (Erdwärmepumpe)
Dadurch, dass Sole/Wasser-Wärmepumpen die relativ konstante Erdwärme als Energiequelle nutzen, sind sie weniger von der Außentemperatur und den Temperaturunterschieden abhängig. Sie arbeiten auch bei einer niedrigen Außentemperatur effizient und gelten generell als sehr effizientes Heizsystem. Außerdem erzeugen sie im Vergleich zu Luft-Wärmepumpen weniger Lärm. Die verhältnismäßig kleine Wärmepumpe wird in der Regel in Innenräumen untergebracht, ist aber dennoch im Vergleich zur Luft-Wärmpumpe aufgrund ihrer Anlagengröße platzsparender. Vorteilhaft ist auch, dass die Sole/Wasser-Wärmepumpe aufgrund der höheren Vorlauftemperatur auch in älteren bzw. weniger gut gedämmten Immobilien einsetzbar ist
Ein Nachteil sind sicher die Kosten: Die Installation erfordert Erdbohrungen oder Erdkollektoren. Übrigens: Die Netzgesellschaft SWTE entwickelt das Kalte-Nahwärme-Netz in Mettingen und Hörstel. Dort wird Erdwärme als Energiequelle zur Wärmeerzeugung genutzt und durch das Leitungsnetz an die einzelnen Häuser transportiert.
Die unterschiedlichen Wärmepumpen-Arten haben also jeweils ihre Vor- und Nachteile und es hängt von mehreren Faktoren ab, welche Wärmepumpe sich am besten eignet. Beide Technologien bieten jedoch eine umweltfreundliche Möglichkeit zur Wärmeerzeugung.
