Die Funktionsweise einer Wärmepumpe – Einfach erklärt
Die Funktionsweise einer Wärmepumpe – Einfach erklärt
Erfahren Sie, wie eine Wärmepumpe funktioniert: Umweltwärme nutzen, effizient heizen und kühlen. Hoval erklärt die Technik verständlich.
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Ganz einfach: Sie pumpt Wärme aus der Umwelt ins Haus, hebt sie auf ein höheres Temperaturniveau und macht sie so für die Heizung nutzbar. Im Prinzip funktioniert die Wärmepumpe wie ein Kühlschrank – nur umgekehrt. Und soll das Gerät kühlen statt heizen, so wird die Wärme nicht der Aussenluft, sondern der Innenluft entzogen. Hier erläutern wir im Detail, wie eine Wärmepumpe funktioniert!
Was skurril tönt, ist schlicht eine clevere Erfindung
Wärmepumpen nutzen Erdwärme, Grundwasser oder Luft zum Erzeugen von Heizwärme. Dabei gibt es viele Varianten und Ausführungen, mit unterschiedlicher Effizienz und daher auch unterschiedlichen Einsatzgebieten.
Nehmen wir das Beispiel einer Sole-Wasser-Wärmepumpe, die mittels Erdsonde die Wärme aus dem Erdreich nutzt. Diese besteht aus drei Kreisläufen, je einem im Erdreich, in der Wärmepumpe selbst und zur Wärmeverteilung im Haus.
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Kreislauf 1: Wärme aus dem Erdreich
Im ersten Kreislauf wird eine frostresistente Flüssigkeit in Leitungen durch das Erdreich geschickt, oft 100 bis 300 Meter in die Tiefe. Schnell herrschen dort rund 20 Grad, mehr oder weniger konstant dank der natürlichen Erdwärme, die von der Aussentemperatur durch die Erdschichten relativ isoliert bleibt. Von diesen erwärmt kommt die Flüssigkeit wieder nach oben und gelangt zur Wärmepumpe.
Eine Wärmepumpe funktioniert jedoch nicht nur mit Erdwärme. Bei der Wasser-Wasser-Wärmepumpe wird in einem ersten Kreislauf bis zu einem Zwischenkreislauf vor der Wärmepumpe mit Wasser oder Grundwasser gearbeitet. Von der Übergabestelle bis zur Wärmepumpe ist ebenfalls ein Kreislauf mit einem frostsicheren Gemisch. Bei der Luft-Wasser-Wärmepumpe wiederum wird der Kreislauf 1 direkt mit Luft gefüllt.
Aus einer Einheit Strom können so zwei bis fünf Einheiten Wärme entstehen.
Kreislauf 2: Die Wärmepumpe
Der zweite Kreislauf enthält den eigentlichen Zaubertrank: Ein Kältemittel, zum Beispiel Propan wie bei der Hoval Belaria pro. Auf jeden Fall ein chemisches Element, das nicht wie Wasser erst bei 100 Grad, sondern schon bei Temperaturen weit im Minusbereich verdampft. Entsprechend reicht die aus dem Erdreich aufgewärmte Flüssigkeit, um aus dem Kältemittel Dampf werden zu lassen. Im strombetriebenen Kompressor wird dieser dann quasi gepresst, also verdichtet. Dadurch erhöht sich dessen Temperatur zusätzlich. Aus einer Einheit Strom können so drei bis fünf Einheiten Wärme entstehen – deklariert übrigens in der Jahresarbeitszahl (JAZ) einer Wärmepumpe.
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Kreislauf 3: Die Heizung
Der heisse Dampf wird nun am dritten Kreislauf vorbeigeführt, dem Heizungskreislauf. Dieser enthält schlicht das Heizungswasser, das jetzt durch den Dampf aufgewärmt wird und die Wärme anschliessend in die Rohre unserer Radiatoren oder Heizkörper bringt – und damit in unsere Räume.
Zurück auf Start
Zum Schluss sind alle Transportmittel wieder abgekühlt: Das Heizungswasser hat die Wärme an die Räume abgegeben und kehrt zurück zur Wärmepumpe. Dort hat sich das Kühlmittel nach der Abgabe der Wärme wieder verflüssigt und fliesst zurück zum ersten Kreislauf. Hier hat sich auch die frostresistente Flüssigkeit abgekühlt und wird wieder ins Erdreich geschickt, um sich aufzuwärmen – und den Kreislauf von neuem zu starten.
Doch kann eine Wärmepumpe auch kühlen?
Im Sommer kommt es immer öfters vor, dass es im eigenen Haus zu warm wird. Lohnt sich dann eine Klimaanlage? Zumeist – vor allem kostentechnisch - nicht. Als klimafreundliche und sparsame Alternative bietet sich die Wärmepumpe an.
Eine Wärmepumpe besteht aus drei Kreisläufen, je einem für die Umgebungswärme, in der Wärmepumpe selbst und zur Wärmeverteilung im Haus.
Wärmepumpen können sowohl aktiv als auch passiv kühlen
Bei einer aktiven Kühlung wird der Verdichter der Wärmepumpe weiterhin verwendet. Die Wärmepumpe funktioniert im normalen Betrieb, mit dem Unterschied, dass sich ihre Arbeitsrichtung umkehrt: sie kühlt, anstatt zu heizen. Bei einer passiven Kühlung wird hingegen der Verdichter umgangen. Diese Methode kommt nur bei Erdwärme- bzw. Sole-Wasser-Wärmepumpen zum Einsatz, da das Erdreich selbst im Sommer Temperaturen von 10 Grad beibehält.
Das Prinzip der aktiven Kühlung bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe
Luft-Wasser-Wärmepumpen entziehen ihre Wärme der Aussenluft und sind bei Bauherren besonders beliebt, da kostenintensive Zusatzarbeiten wie beispielsweise Erdbohrungen entfallen. Soll das Gerät kühlen statt heizen, muss die Wärme nicht der Aussenluft, sondern der Innenluft entzogen werden. Die Hoval Belaria pro mit integrierter Kühlfunktion nutzt in der compact- wie auch in der comfort-Ausführung ein natürliches und umweltfreundliches Kältemittel und benötigt nur wenig Strom zur Erzeugung von Kühlenergie.
