Bestandsaufnahme – Der erste Schritt zur energetischen S ... / 3.2.4 Wärmepumpen

Die Wärmepumpe als Wärmeerzeuger erfuhr in den letzten Jahren den stärksten Zuwachs und versorgt mittlerweile über 6 % der deutschen Wohnungen mit Raumwärme und Warmwasser. Bei einer Wärmepumpe wird Umgebungswärme in einem geschlossenen thermodynamischen Kreislaufprozess auf eine nutzbare Temperatur gebracht, sodass die Wärme für Heizzwecke eingesetzt werden kann (siehe Abbildung 33). Um den Kreislaufprozess aufrechtzuerhalten, wird üblicherweise elektrischer Strom eingesetzt.

Wärmepumpen arbeiten mit einem Kältemittel, das bereits bei deutlich niedrigeren Temperaturen und Druckverhältnissen als Wasser verdampft. Während des Kreislaufprozesses ändert es zweimal seinen Aggregatzustand. Im ersten Wärmetauscher (Verdampfer) nimmt das Kältemittel Umgebungswärme auf und verdampft. Der Dampf wird zu einem Kompressor geführt und verdichtet, wodurch sich Druck und Temperatur des Kältemittels deutlich erhöhen. Anschließend wird der erhitzte Kältemitteldampf in einen weiteren Wärmetauscher, auch Kondensator genannt, geleitet und gibt dabei seine Wärme an das Heizungssystem ab. Danach strömt das Kältemittel durch ein Expansionsventil, wodurch sich Druck und Temperatur verringern, und geht dadurch wieder in den flüssigen Aggregatzustand über. Der Kreislaufprozess beginnt dann von Neuem. Durch das physikalische Prinzip der Aggregatzustandsänderung kann eine Wärmepumpe auch bei niedrigen Außentemperaturen effizient Wärme bereitstellen. Allerdings ist die Vorlauftemperatur von Wärmepumpen-Heizungen aus technischen Gründen deutlich niedriger als bei konventionellen Heizkesseln.

Abb. 33: Funktionsweise einer Wärmepumpe

Als Wärmequellen kommen Luft, Grundwasser und Erdreich in Betracht. Die daraus "gewonnene" Umgebungswärme steht kostenlos zur Verfügung, nur die Antriebsenergie für die Wärm...