Das Funktionsprinzip der Wärmepumpe

Wärmepumpen sind als umweltfreundliche und nachhaltige Alternative zur klassischen Öl- und Gasheizungen in aller Munde und sie werden auch in der Schweiz immer stärker nachgefragt. Aus gutem Grund, denn Wärmepumpen sind heute betriebssicher, effizient, langlebig und der ökologische Fussabdruck ist deutlich kleiner als bei Öl- oder Gasheizungen. Wärmepumpen liegen also voll im Trend. Doch, wie funktionieren sie eigentlich? Hier gilt es zwischen den folgenden Varianten zu unterscheiden:

- Luft-Wasser-Wärmepumpe

Die Luft-Wasser-Wärmepumpe zieht die Wärme aus der Umgebungsluft, um ein komplettes Gebäude mit Wärme zu versorgen. Dabei saugt ein eingebauter Ventilator die Luft aktiv an und leitet sie an einen sogenannten Verdampfer weiter, in welchem ein Kältemittel zirkuliert. Kommt dieses mit der zugeführten „warmen“ Aussenluft in Verbindung, erwärmt es sich solange, bis es schliesslich zu verdampfen anfängt. Da die Temperatur des dabei entstehenden Dampfes noch verhältnismässig niedrig ist, strömt der Dampf weiter an einen elektrisch angetriebenen Verdichter. Dieser erhöht den Druck, wodurch auch die Temperatur ansteigt. Hat der Kältemitteldampf das gewünschte Temperaturniveau erreicht, strömt er weiter zum nächsten Wärmeüberträger, dem Verflüssiger. Hier überträgt er seine Wärme auf das Heizsystem und kondensiert. Die so gewonnene Wärme lässt sich zum Heizen oder zur Warmwasserbereitung nutzen. Der Vorteil von Luft-Wasser-Wärmepumpen: sie sind günstig und ideal für Heizungen, die ersetzt werden müssen. Der Heizungsinstallateur steht beim Umstieg auf eine Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Rat und Tat zur Seite. Es gilt zu beachten: Da das System von der Temperatur der Umgebung abhängig ist, funktioniert die Luft-Wasser-Wärmepumpe ab -20 Grad nicht mehr.

- Sole-Wasser-Wärmepumpe

Wie der Name nahelegt, spielen bei der Sole-Wasser-Wärmepumpe die beiden Elemente „Erde“ und „Wasser“ zusammen. Die Sole-Wasser-Wärmepumpe nutzt als Energiequelle die Erdwärme, da das Erdreich ein hervorragender Speicher thermischer Energie ist mit Temperaturen, welche das ganze Jahr über zwischen sieben und 13 Grad Celsius liegen – selbst in den Wintermonaten noch, wenn die obere Erdschicht vereist ist. Für die Gewinnung der Erdwärme in den tieferen Erdregionen gibt es Erdsonden, die bis zu einer Tiefe von 40 bis 100 Metern in das Erdreich eingebracht werden, und Erdkollektoren. Die Wärme wird dabei in einen Solekreis aufgenommen, der die Wärme wiederum an das Arbeitsmedium in der Sole-Wasser-Wärmepumpe abgibt.

-Luft-Luft-Wärmepumpen

Diese Pumpe zieht Wärme aus der Abluft und speist sie in die frische Zuluft ein, was eine Einschränkung dieses Wärmepumpen-Systems auf die Nutzung in Häusern mit einer Lüftungsanlage bedeutet. Auch die Luft-Luft-Wärmepumpe macht sich die thermische Energie der Umgebung zunutze, wobei entweder die Energie aus der Umgebungsluft oder aus der Abluft eines Hauses genutzt, um dieses zu beheizen. Im Gegensatz zu den anderen Wärmepumpen wird die gewonnene Energie nicht über Heizkörper, sondern über eine Lüftungsanlage verteilt. Aufgrund dieser eingeschränkten Einsatzmöglichkeit ist die Luft-Luft-Wärmepumpe in der Schweiz bisher nur wenig verbreitet. Besteht jedoch eine Lüftungsanlage in einem Gebäude, kann die Wärmepumpe einfach und platzsparend an die bestehende Technik angeschlossen werden.

- Wasser-Wasser-Wärmepumpen

Diese Pumpe zieht die Energie aus einem bereits vorhandenen Wasserreservoir. Normalerweise bohrt man dabei für dieses System bis zum Grundwasser, welches seiner konstanten Temperatur eine verlässliche und erneuerbare Wärmequelle ist. Um die Umweltwärme des Grundwassers für Heizzwecke nutzen zu können, braucht es zwei Brunnen – einen Saug- und einen Schluckbrunnen. Über den Saugbrunnen wird das Grundwasser nach oben an die Erdoberfläche gepumpt, um ihm dort die Wärme zu entnehmen. Danach wird das Grundwasser wieder über den Schluckbrunnen ins Erdreich geleitet. An der Oberfläche angekommen, wird die im Grundwasser gebundene Umweltwärme mittels eines Wärmetauschers, dem sogenannten Verdampfer, auf ein in der Wasser-Wasser-Wärmepumpe zirkulierendes Kältemittel übertragen. Dabei verwandelt sich das flüssige Kältemittel in ein Gas, das anschliessend im Verdichter unter Einsatz elektrischer Antriebsenergie komprimiert wird. Durch das Komprimieren erhöht sich die Temperatur des Kältemittelgases stark. Im nächsten Schritt strömt das Kältemittelgas zum sogenannten Verflüssiger, wo es seine gesamte Wärme abgibt und dadurch wieder seine flüssige Form annimmt. Die übertragene Wärme wird zum Heizen genutzt. Danach beginnt derselbe Prozess wieder von vorn.

Wärmepumpen sind wegen ihrer Nachhaltigkeit und der Nutzung natürlicher und umweltschonender Ressourcen stark im Kommen – und die Installation wird durch diverse öffentliche Fördermittel unterstützt. Welche Variante der Wärmepumpe – Luft-Wasser, Sole-Wasser, Wasser-Wasser oder Luft-Luft – schlussendlich im konkreten Fall ideal ist, weiss der Heizungsinstallateur und Fachmann für Heizungsservice.

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