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Wärmepumpen-Funktionsweise
Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Ob es sich um eine Luft-Luft-Wärmepumpe, Luft-Wasser-Wärmepumpe oder eine geothermische Sole-Wasser-Wärmepumpe handelt – indem sie ihre Energiequelle aus der Umwelt bezieht, ist die Wärmepumpe eine Vorrichtung, die saubere, erneuerbare und wirtschaftliche Energie ins Haus bringt. Da der Energieverbrauch einer der größten Kostenfaktoren in einem Haushalt ist, ist die Suche nach Wegen zur Senkung der Energierechnung zur täglichen Herausforderung jedes Haushalts geworden.
Die Wärmepumpe wurde entwickelt, um Heizung und Warmwasserbereitung wirtschaftlich und leistungsstark zu gewährleisten. Darüber hinaus bietet sie zahlreiche Vorteile: Je nach Gerät kann die Wärmepumpe sowohl als Heizsystem als auch als Klimaanlage eingesetzt werden.
Doch wie funktioniert eine Wärmepumpe konkret? Was unterscheidet eine Luft-Luft-Wärmepumpe, eine Luft-Wasser-Wärmepumpe oder eine geothermische Wärmepumpe? In diesem Artikel erfahren Sie alles, was es über Wärmepumpen und ihre Funktionsweise zu wissen gibt.
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Wärmepumpe und Funktionsweise nach Typ
Im Allgemeinen basiert das Prinzip einer Wärmepumpe darauf, Wärme (oder Energie) von außen aus der Luft, dem Wasser oder dem Boden aufzunehmen und sie in eine ausreichend hohe Temperatur umzuwandeln, um Wohnräume beheizen zu können. Diese Quelle kann das Erdreich, die Luft oder ein Grundwasserleiter sein. Anschließend nutzt sie die Thermodynamik und wandelt mechanische Energie in thermische Energie um. Dazu enthält die Wärmepumpe ein Kältemittel, das wechselweise von flüssig zu gasförmig wechselt. Die Wärmepumpe lässt das Kältemittel in einem geschlossenen Kreislauf zirkulieren.
Eine Wärmepumpe besteht aus einem Verdampfer, einem Verdichter, einem Kondensator (oder Wärmetauscher) und einem Expansionsventil. Das Kältemittel (Fluid oder Gas) zirkuliert kontinuierlich in diesem Kreislauf. Der Zustandswechsel des Fluids beim Durchlaufen der verschiedenen Komponenten der Anlage erzeugt dabei die Wärme.
Funktionsweise der Luft-Luft-Wärmepumpe (aerothermisch)
Die Luft-Luft-Wärmepumpe, auch aerothermisch genannt, entzieht der Außen- oder Innenluft Energie, erwärmt sie und leitet sie direkt in den zu beheizenden Raum. Allerdings kann die Luft-Luft-Wärmepumpe kein Brauchwasser erwärmen. Viele Luft-Luft-Wärmepumpen sind jedoch reversibel und verfügen über eine Funktion, die es ermöglicht, das System umzukehren, um Wärme aus dem Inneren Ihrer Wohnung zu entziehen und nach außen abzugeben. Das bedeutet, dass Ihre Anlage in den Sommermonaten auch als Klimaanlage dienen kann.
Wie funktioniert eine Luft-Wasser-Wärmepumpe (aerothermisch)
Die Luft-Wasser-Wärmepumpe ist die zweite Variante der aerothermischen Wärmepumpen. Sie entzieht der Außenluft Wärmeenergie und überträgt diese über einen hydraulischen Kreislauf auf das Heizsystem des Gebäudes. Dies kann über Radiatoren, eine Fußbodenheizung oder seltener über Gebläsekonvektoren erfolgen. Diese Art von Wärmepumpen kann auch Warmwasser für den Haushaltsbedarf bereitstellen.
Die geothermische Wärmepumpe und ihre Funktionsweise
Eine Erdwärmepumpe (Sole-Wasser) entzieht dem Erdreich Wärme, um das Wasser im Heizkreis und für die Warmwasserbereitung zu erwärmen. Das geothermische Wärmepumpensystem ist recht komplex und überträgt die Wärme über Heizkörper oder eine Fußbodenheizung auf das Wohngebäude.
Die hydrothermische Wärmepumpe und ihr Prinzip
Die hydrothermische Wärmepumpe (Wasser-Wasser) funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie eine geothermische Wärmepumpe, entzieht jedoch ihre Wärme einem flachen Grundwasserleiter (Grundwasser).
Wissenswertes über die Wärmepumpe und ihr Funktionsprinzip
Unabhängig vom Modell der Wärmepumpe und ihrer Funktionsweise kann eine Wärmepumpe den Verbrauch fossiler Energie im Vergleich zu einem alten Gas-, Öl- oder Kohlekessel erheblich reduzieren. Die Nutzung einer natürlichen und kostenlosen Ressource ermöglicht Energieeinsparungen. Allerdings reicht eine Niedertemperatur-Wärmepumpe bei sehr strengen Wintern manchmal nicht aus: Daher kann eine Zusatzheizung erforderlich sein.
Allerdings führt der Fachmann vor jeder Installation eine Energieanalyse durch und bewertet den Wärmebedarf Ihres Hauses. Darüber hinaus spielen viele Kriterien eine Rolle bei der Auswahl einer Wärmepumpe und ihrer optimalen Funktionsweise. Diese hängt von der Isolierung Ihres Hauses und dem gewünschten Komfort ab. Wenn Ihr Zuhause sehr schlecht isoliert ist, kann es notwendig sein, vorher Isolierungsarbeiten durchzuführen. Tatsächlich wird eine Wärmepumpe nicht effektiv genug sein, um Wärmeverluste aufgrund schlechter thermischer Isolierung auszugleichen.
Was den Stromverbrauch einer Wärmepumpe betrifft, so muss man sich auf die Leistungszahl (COP) beziehen. Der COP einer Wärmepumpe liegt meist über 3. Das bedeutet, dass das System für 3 kWh produzierte Wärmeenergie nur 1 kWh verbraucht. Zum Vergleich: Ein Elektroheizsystem mit Widerständen hat einen COP von 1.
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