Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Wärmepumpen gelten als nachhaltige, wirtschaftliche und klimafreundliche Heiztechnik, die klimaschädliche Verbrennerheizungen ersetzen. Doch wie funktioniert die Technik – und warum ist sie gut für die Umwelt? Diese Frage stellen sich viele Menschen, die einen Hausbau planen oder im Altbau eine bestehende Heizung ersetzen wollen.
Die Wärmepumpentechnik ist bereits seit dem 19. Jahrhundert bekannt. Sie hat sich seitdem erheblich weiterentwickelt, das Grundprinzip ist jedoch gleich geblieben. Vorhandene Energie aus der Umgebungsluft, der Erde oder dem Grundwasser wird in einem thermodynamischen Prozess nutzbar gemacht, um daraus Wärme zu gewinnen. Rund 75 Prozent kostenlose Umweltenergie und 25 Prozent Strom reichen aus, um ein Gebäude mit behaglicher Wärme oder angenehm temperiertem Wasser zu versorgen. Diese Funktionsweise schont das Klima, reduziert nachhaltig Emissionen und ermöglicht den Abschied von fossilen Energieträgern.
Im Folgenden erfahren Sie mehr zum Aufbau und der Funktionsweise einer Wärmepumpe sowie zur Nutzung der verschiedenen Umweltenergien Luft, Wasser oder Erde.
Aufbau & Funktion einer OCHSNER Wärmepumpe einfach erklärt
Das Funktionsprinzip einer Wärmepumpe lässt sich mit einem Kühlschrank vergleichen, nur in umgekehrter Weise. Der Kühlschrank entzieht seinem Inneren Wärme und gibt diese nach außen ab. Eine Wärmepumpe hingegen nutzt Wärme aus der Umgebung, um sie über den Heizungskreislauf an das Haus abzugeben.
Der grundlegende Aufbau einer Wärmepumpenheizung umfasst drei Bestandteile:
- Den Anlagenteil, der Umgebungsenergie etwa aus der Luft, dem Grundwasser oder der Erde aufnimmt,
- die Wärmepumpe selbst, die dazu dient, die Umweltwärme für das Haussystem nutzbar zu machen,
- und das System zur Wärmespeicherung und Wärmeverteilung im Haus.
Die Funktionsweise einer Wärmepumpe, unabhängig von der Art der verwendeten Umweltenergie, lässt sich in vier Schritte gliedern:
- Verdampfen: Die gewonnene Umweltwärme geht über den Wärmetauscher auf ein zunächst flüssiges Kältemittel über, das dadurch verdampft.
- Verdichten: Der Kompressor saugt das gasförmige Kältemittel an und verdichtet es. Mit dem Druck steigt gleichzeitig die Temperatur.
- Kondensieren: Im nächsten Schritt wird die Wärmeenergie des verdichteten Kältemittels an das System zur Wärmeverteilung übertragen. Das Wasser des Heizsystems wird erwärmt, im Gegenzug kühlt das Kältemittel wieder ab.
- Entspannen: Mit einem Ventil wird der Kältemittel-Druck reguliert, das Kältemittel „entspannt“ und kehrt in seinen flüssigen Ausgangszustand zurück. Es kühlt dabei nochmals stark ab. Der Prozess kann nun von Neuem starten.
Die Funktion der Luft/Wasser-Wärmepumpe
Die Umgebungsluft ist die Wärmequelle für Luftwärmepumpen. Bei diesem Funktionsprinzip wird Luft von einem Ventilator angesaugt und zum Verdampfer weitergeleitet. Das dort enthaltene Kältemittel verdampft bereits bei Temperaturen deutlich unter dem Gefrierpunkt, dadurch ist der Betrieb auch bei frostigen Außentemperaturen auf effiziente Weise möglich. Im Verdichter wird der Druck des nun gasförmigen Kältemittels erhöht, im anschließenden Verflüssiger erfolgt die Übertragung der Wärme auf das Heizsystem. Mit diesem bewährten Verfahren sind Luft/Wasser-Wärmepumpen für die meisten Bauwerke eine umweltfreundliche und nachhaltige Option. Sie eignen sich auch perfekt für eine Heizungsmodernisierung in bestehenden Gebäuden.
Die Funktion der Wasser/Wasser-Wärmepumpe
Bei dieser Bauart wird Grundwasser als Wärmequelle genutzt. Der wesentliche Vorteil ist, dass sich Grundwasser ganzjährig in einem nahezu konstanten Temperaturbereich befindet. Das ermöglicht einen besonders wirtschaftlichen und sicheren Betrieb. Für eine Wasser/Wasser-Wärmepumpe sind zwei Brunnenbohrungen erforderlich: Aus einer wird Grundwasser entnommen, in die andere wird das erwärmte Wasser nach dem Wärmepumpenkreislauf wieder zurückgeführt. Voraussetzung für eine Wasser/Wasser-Wärmepumpe ist eine wasserrechtliche Genehmigung. Sie ist in jedem Fall zwingend vorher einzuholen.
Die Funktion der Sole/Wasser-Wärmepumpe
Die Funktionsweise von Erdwärmepumpen basiert auf der Nutzung von Erdwärme. Aufgrund ganzjährig konstanter Temperaturen im Erdreich – je nach Tiefe um die 7 bis 13 °C – steht eine effiziente Energiequelle zur Verfügung. Sie lässt sich auf dreierlei Weise verwenden: mit Erdsonden, die durch eine Bohrung senkrecht tief eingelassen werden, mit Flachkollektoren, die kurz unterhalb der Erdoberfläche installiert werden, oder mit Künettenkollektoren.
Das Prinzip bei allen Varianten: Eine frostsichere Flüssigkeit – die Sole – bewegt sich in einem geschlossenen Kreislauf und befördert so die Wärme aus dem Boden zur Wärmepumpe. Über einen Wärmetauscher wird sie an das Kältemittel übertragen, das verdampft und nach dem oben beschriebenen Funktionsprinzip den eigentlichen Wärmepumpenkreislauf durchläuft. Sole/Wasser-Wärmepumpen arbeiten sehr effizient. Zu beachten ist der höhere Planungs- und Genehmigungsaufwand, insbesondere für Erdsondenbohrungen.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe im Winter?
Wie effizient arbeitet eine Wärmepumpe, wenn an frostigen Wintertagen die Temperaturen deutlich unter den Gefrierpunkt fallen? Diese Frage stellen sich viele Hauseigentümer. Die gute Nachricht: Das Grundprinzip der Wärmepumpe, Umweltwärme aus der Luft, Erde oder Wasser für das Heizen zu nutzen, bleibt auch bei Frost unverändert bestehen.
Somit können Sie sich auf ein angenehm erwärmtes Zuhause und einen zuverlässigen Betrieb der Wärmepumpe verlassen. Denn selbst bei Außentemperaturen von bis zu -20 °C sind hocheffiziente OCHSNER Wärmepumpen in der Lage, die notwendigen Vorlauftemperaturen für die Wärmeversorgung zu erzeugen. Bei extremem Frost steigt vorübergehend lediglich der Strombedarf für den Betrieb der Wärmepumpe etwas an.
Entscheidend für die Gesamteffizienz einer Wärmepumpe ist stets eine fachlich fundierte Planung der Anlage, maßgeschneidert für das jeweilige Gebäude. Ebenfalls zu beachten ist die Frage der Wärmedämmung, insbesondere im Altbau sowie die Möglichkeit, per Photovoltaik eigenen Ökostrom zu gewinnen.
Können OCHSNER Wärmepumpen auch kühlen?
Neben dem klimafreundlichen, energieeffizienten Betrieb überzeugen Wärmepumpen mit einem hohen Maß an Komfort. OCHSNER Wärmepumpen sorgen nicht nur für Behaglichkeit, wenn draußen frostige Temperaturen herrschen. In der warmen Jahreszeit können viele Modelle auch zur energieeffizienten Kühlung der eigenen vier Wände dienen und damit das Wohlbefinden verbessern.
Dabei ist grundsätzlich zwischen der aktiven und der passiven Kühlung zu unterscheiden:
Die passive Kühlung erfolgt, ohne dass der Kompressor in Betrieb ist. Sie kann nur mit Sole/Wasser- und Wasser/Wasser-Wärmepumpen genutzt werden. Bei diesem Kühlverfahren ist lediglich die Umwälzpumpe der Sole oder des Grundwassers in Betrieb, der Kompressor bleibt abgeschaltet. Der Stromverbrauch ist daher sehr gering, allerdings ist die Kühlleistung begrenzt. Die niedrigere Temperatur der Umweltenergiequellen Erdreich oder Grundwasser wird genutzt, um die Innenraumtemperatur um ein paar Grad abzusenken.
Die aktive Kühlung funktioniert bei Luft/Wasser-Wärmepumpen. Hier wird den Räumen keine warme Luft zugeführt sondern entzogen und an die Umgebung abgegeben.
Historie: So hat sich die Wärmepumpe als Vorreiter entwickelt
Die Technologie der Wärmepumpe ist deutlich älter als viele vermuten. Bereits im Jahr 1824 veröffentlichte der Franzose Nicolas Carnot grundlegende Konzepte zum Prinzip und zur Funktionsweise einer Wärmepumpe. Die erste funktionierende Wärmepumpe soll der Österreicher Peter Ritter von Rittinger dann 1855 gebaut haben. 1876 entwickelte der deutsche Ingenieur Carl von Linde das Linde-Verfahren, mit der das Wärmepumpenprinzip zur Kühlung industrietauglich wurde. Zur Haushalts-Grundausstattung gehören Kühlschränke in den USA seit den 1930er-Jahren und in Europa seit den 1950er-Jahren. Als Anlagen zur Beheizung hielten Wärmepumpen aber erst in den 1970er-Jahren Einzug in Gebäude.
Seitdem hat das Wärmepumpenprinzip als nachhaltiges Verfahren des Heizens und Kühlens zunehmend an Bedeutung gewonnen. Im Jahr 1979 gründete sich die OCHSNER Wärmepumpen GmbH und begann als eines der ersten europäischen Unternehmen, die umweltfreundliche Heiztechnik im industriellen Maßstab herzustellen. Seit 1992 konzentriert sich OCHSNER ausschließlich auf Wärmepumpen – das bedeutet jahrzehntelange Kompetenz und Erfahrung in einer nachhaltigen, bewährten Technologie, auf die Verlass ist.
Jetzt mit einer OCHSNER Wärmepumpe effizient heizen
Luft/Wasser-, Wasser/Wasser- oder Sole/Wasser-Wärmepumpe: Aufgrund ihrer wirtschaftlichen und umweltfreundlichen Funktionsweise sowie dem bewährten Prinzip sind Wärmepumpen die erste Wahl für nachhaltige und energiesparende Heizsysteme. Mit ihrer ausgeklügelten Technik benötigen sie nur einen geringen Anteil an Strom, um kostenfreie Umweltenergie zugänglich zu machen. Damit eignet sich die Heiztechnik für den Neubau ebenso wie für eine energieeffiziente Modernisierung im Bestand. Lassen Sie sich individuell beraten und finden Sie die OCHSNER Wärmepumpe, die am besten zu Ihren Anforderungen passt!
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