Wärmepumpe – Heizung der Zukunft

Nicht nur die Ansprüche der Menschen an eine unversehrte Umwelt, sondern auch die reine wirtschaftliche Notwendigkeit, von endlichen fossilen Energieträgern wie Öl oder Gas wegzukommen, verschiebt den Fokus der Energiepolitik eindeutig in Richtung der Erneuerbaren Energien.

Diese haben eines gemeinsam: Egal ob Photovoltaik, Wasser- oder Windkraft – alle wichtigen Erneuerbaren Energien erzeugen elektrischen Strom. Wenn man bedenkt, dass in Mitteleuropa ein Großteil der Energie zur Beheizung von Wohnräumen genutzt wird, kann die zukünftige Bedeutung der Wärmepumpe für die momentan diskutierte Energiewende nicht hoch genug eingeschätzt werden.

UND: Die Wärmepumpe ist die weitaus effizienteste Technik, um mit einem geringen Anteil an elektrischem Strom ausreichend Wärme zu erzeugen.

Wärmepumpen – umweltschonende Energiesparer!

 

Im Neubau ist die Wärmepumpe mittlerweile Stand der Technik. Kaum ein anderes Heizungssystem kann moderne Häuser ähnlich kostengünstig und energiesparend beheizen. Im Bestand sind viele Gebäude mittlerweile durch umfassende Sanierungsmaßnahmen, wie Wärmedämmung oder Fenstertausch, bauphysikalisch soweit optimiert, dass sich auch hier die Vorteile der Wärmepumpe nutzen lassen.

In Deutschland wird gut ein Viertel der Endenergie in privaten Haushalten verbraucht. Gut drei Viertel davon werden für die Raumheizung aufgewandt.

Grund genug, hier Bemühungen zur Energieeinsparung und Minderung der CO2-Emissionen anzusetzen. Potenziale können durch Wärmeschutz, z. B. verbesserte Isolation, moderne Fenster etc., und ein sparsames, umweltfreundliches Heizsystem genutzt werden.

Der größte Teil der Heizenergie, die durch eine Wärmepumpe zur Verfügung steht, wird der Umwelt entzogen. Nur ein Bruchteil muss als Arbeitsenergie zugeführt werden.

Die Leistungszahl (der Wirkungsgrad der Wärmepumpe) liegt in der Regel zwischen 3 bis 6. Wärmepumpen bieten damit eine ideale Voraussetzung für energiesparendes und umweltschonendes Heizen.

Funktionsweise von Wärmepumpen

Wärmepumpen arbeiten nach dem Prinzip eines Kühlschranks: gleiche Technik, nur umgekehrter Nutzen. Der Kühlschrank entzieht Lebensmitteln Wärme. Diese gibt er durch Lamellen an seiner Rückseite an den Raum ab. Die Wärmepumpe entzieht unserer Umwelt aus der Luft, der Erde oder dem Wasser Wärme. Diese gewonnene Wärme wird im Gerät aufbereitet und an das Heizungswasser weitergegeben. Selbst wenn draußen klirrende Kälte herrscht, holt die Wärmepumpe noch so viel Wärme wie sie zum Beheizen eines Hauses benötigt.

Wärme ohne Verbrennung – so kann die Funktion der Wärmepumpe auf den Punkt gebracht werden. Das Prinzip soll hier näher betrachtet werden, um die Unterschiede zu herkömmlichen Heizkesseln zu verdeutlichen: Die Wärmepumpe benötigt zusätzlich zum Energieanschluss eine Wärmequelle. Die Vorlauftemperaturen sind auf 55 °C bzw. 65 °C begrenzt, idealerweise 35 °C bis 40 °C. Niedrig gewählte Vorlauftemperaturen werden durch niedrigere Betriebskosten von der Wärmepumpe belohnt.

Wie funktioniert das? Die Wärmepumpe ist eine thermodynamische Maschine, in der ein Arbeitsmedium einem Kreislauf folgt. Das Arbeitsmedium ändert dabei seinen Aggregatszustand von flüssig zu gasförmig. Der Prozess durchläuft nacheinander folgende Bauteile bzw. Arbeitsschritte:

• Verdampfer: Dem Prozess wird Umweltenergie zugeführt. Das Arbeitsmedium tritt mit einer niedrigen Temperatur flüssig in den Verdampfer der Wärmepumpe ein. Hier nimmt es aus der Wärmequelle (z. B. Außenluft) Wärme auf, die Temperatur des Arbeitsmediums steigt und verlässt erwärmt (gasförmig) den Verdampfer.
• Verdichter: Dem Prozess wird Arbeitsenergie zugeführt. Das gasförmige Arbeitsmedium wird verdichtet und dabei der Druck erhöht. Wie bei einer Luftpumpe erhöht sich die Temperatur des Arbeitsmediums zusätzlich durch die Druckerhöhung (heißes Gas).
• Kondensator (Verflüssiger): Der Prozess gibt Wärme über das heiße Gas an das kältere Heizungswasser ab. Dabei wird das Arbeitsmedium wieder flüssig, es kühlt sich etwa auf die Temperatur des Heizungswassers ab.
• Expansionsventil: Der Druck des Arbeitsmediums wird reduziert und das Arbeitsmedium wird kälter. Ein solcher Effekt ist auch bei Sprühdosen zu beobachten: Beim Sprühen (Expandieren oder Druckverminderung des Inhalts) werden Sprühdosen deutlich kälter. Das Arbeitsmedium verlässt das Expansionsventil mit einer Temperatur, 
  die unter der Temperatur der Wärmequelle liegt.