Wie funktioniert eine Wärmepumpe? Die Funktionsweise von Wärmepumpen
Wärmepumpen sind eine umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Heizsystemen. Doch wie funktionieren sie eigentlich? Wir erklären in einfachen Worten die Funktionsweise einer Wärmepumpe.
Die Funktionsweise von Wärmepumpen: Das Grundprinzip
Das Wirkprinzip einer Wärmepumpe ist immer gleich und bereits in fast jedem Haushalt zu finden – und zwar beim Kühlschrank.
Die Wärmepumpe funktioniert wie ein umgekehrter Kühlschrank. Mit Hilfe von Strom wird Energie auf ein anderes Temperaturniveau gehoben. Nach Abgabe der Energie fällt das Temperaturniveau wieder ab und nimmt aus der Umwelt neue Energie auf.
Einfach zusammengefasst: Eine Wärmepumpe nutzt die Umgebungswärme, um ein Gebäude zu beheizen. Dazu entzieht sie der Umgebung (z. B. der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser) Wärme und gibt sie im Inneren des Gebäudes wieder ab.
Der Stromverbrauch liegt zum größten Teil am Verdichter. Je mehr der Verdichter arbeiten muss, also je höher das Temperaturniveau liegt, das erreicht werden muss, desto mehr steigt der Strombedarf. Anders gesagt bedeutet das, je höher die Temperaturen im System sein müssen, desto mehr Strom benötigt man zur Beheizung.
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Wie funktionieren verschiedene Arten von Wärmepumpen?
Es gibt drei verschiedene Arten von Wärmepumpen, die alle nach dem gleichen Prinzip funktionieren. Der Unterschied: Die Energiequelle.
Luft-Wasser-Wärmepumpe: Bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe wird die Wärme aus der Außenluft entzogen und über einen Wärmetauscher auf das Heizungssystem übertragen.
Wasser-Wasser-Wärmepumpe: Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe nutzt die Wärme aus dem Grundwasser oder einem Fluss, um ein Gebäude zu beheizen.
Sole-Wasser-Wärmepumpe: Eine Sole-Wasser-Wärmepumpe entzieht die Wärme aus dem Erdreich. Dazu werden Erdsonden in der Erde verlegt.
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Funktionsweise von Wärmepumpen: COP und JAZ
Bei der Wärmepumpe, egal welchen Typs, gibt es zwei Kennzahlen. Den COP und die JAZ.
Der COP ist die sogenannte Leistungszahl und gibt an, wieviel Wärmeleistung gewonnen wird, bei einem eingesetzten Teil Strom. Bei modernen Wärmepumpen liegt dieser COP laut Herstellerangaben oft weit über 1:4.
Die JAZ ist die Jahresarbeitszahl. Diese Zahl nimmt den COP über ein ganzes Jahr und schaut sich das Energieverhältnis an, also wieviel kWh Strom wurden verbraucht und wieviel kWh Wärme wurden erzeugt.
Das Versprechen der Industrie liegt auch hier im Bereich von 1:4 unter errechneten Normzuständen. Das würde bedeuten, dass wir eine kWh Strom bezahlen und 4 kWh Wärme herausbekommen, also den Strompreis durch 4 teilen und das sind die Heizkosten.
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Leider sind diese Normzustände nicht immer zu erreichen. Im Neubau, bei gut gedämmter Gebäudehülle, Heizflächen nur in Form von Fußbodenheizung und eventuell noch einer kontrollierten Wohnraumlüftung ist eine sehr hohe Jahresarbeitszahl definitiv zu erreichen.
Im Sanierungsfall jedoch kommen folgende Fakten mit dem Wunschdenken nicht auf einen Nenner:
Keine Fußbodenheizung, also lediglich Heizkörper, die eine Temperaturanforderung von 55-65 grad Celsius haben, keine energetische Sanierung des Dachgeschosses und keine gedämmte Gebäudehülle. Abhilfe schaffen neueste Entwicklungen, welche entsprechende Gase nutzen wie zum Beispiel das Propangas, R290. Dieses Gas hat die Eigenschaften Vorlauftemperaturen von bis zu 70 Grad Celsius erzeugen zu können.
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