In unserer Umgebung gibt es einen unerschöpflichen Vorrat an Energie, die außerdem noch umweltfreundlich ist. Bekannt ist beispielsweise die Stromerzeugung aus Sonnen- oder Windenergie. Doch nicht nur nachhaltige Stromgewinnung ist heutzutage Teil unseres Alltags, auch umweltfreundliches Heizen ist dank Wärmepumpen möglich. Erfahren Sie bei Buderus mehr über die genaue Funktionsweise dieser modernen Heizsysteme!
Wie funktioniert eine Wärmepumpe – einfach erklärt
Wärmepumpen sind umweltfreundliche und effiziente Heizsysteme. Sie machen sich die vorhandene Energie in unserer Umgebung (Luft, Erde und Grundwasser) zunutze. Einfach gesagt, entziehen Wärmepumpen mithilfe von Strom der Umgebung Wärme und transportieren sie in die Wohnräume. Sie nutzen für den Prozess der Wärmeerzeugung bis zu 75 % Umweltwärme und lediglich 25 % Strom.
Die Funktionsweise von Wärmepumpen ist auch vergleichbar mit einem Gerät, das sich in jedem Haushalt befindet – dem Kühlschrank. Dieser entzieht dem Innenraum Wärme und leitet diese nach draußen – so werden der Innenraum bzw. die Lebensmittel gekühlt. Bei der Wärmepumpe funktioniert der Prozess umgekehrt.
Sie möchten mehr über die Wärmepumpe erfahren? Bei uns erhalten Sie alle wissenswerten Informationen zu Wärmepumpen im Überblick!
Funktion von Wärmepumpen im Detail
Eine Wärmepumpe nimmt Wärme aus dem Erdboden, dem Grundwasser oder der Luft auf und überträgt sie via Kältemittelkreislauf auf eine Heizungsanlage. Wir beschreiben die Funktionsweise einer Wärmepumpe in fünf Schritten:
- Wärme wird aufgenommen. Das geschieht beispielsweise durch Ventilatoren (Luft-Wasser-Wärmepumpe), welche Außenluft ansaugen und deren Wärme mittels Wärmetauscher weitergeben.
- Mithilfe der so gewonnenen Wärme wird ein Kältemittel verdampft.
- Dieser Dampf wird dann in einem strombetriebenen Kompressor verdichtet, wodurch sich seine Temperatur erhöht.
- Ein nachgeschalteter Wärmetauscher entzieht dem verdichteten Dampf die Wärme wieder und überträgt sie auf ein Wärmeverteil- und Speichersystem, das die Heizungs- oder Warmwasseranlage versorgt.
- Anschließend verflüssigt sich das Kältemittel und der Kreislauf kann von vorne beginnen.
Energieverbrauch von Wärmepumpen
Die Wärme in Erde, Luft und Grundwasser ist grundsätzlich frei verfügbar, nicht jedoch der Strom, um die Energie für die Heizung nutzbar machen zu können. Der sogenannte Wirkungsgrad (siehe auch Jahresarbeitszahl ) gibt an, wie viel Strom Ihre Wärmepumpe einsetzen muss, um eine bestimmte Menge Wärmeenergie bereitzustellen – also letztlich, wie effizient sie arbeitet. Auch die Temperatur der Energiequelle hat Einfluss auf den Stromverbrauch von Wärmepumpen . Grundsätzlich gilt: Je größer der Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle und Heizungswasser, desto mehr Energie verbraucht die Wärmepumpe.
Gut zu wissen:
Die modernen Geräte von Buderus nutzen eine Invertertechnologie, bei der der Kompressor stufenlos die Leistung an den Bedarf anpasst. Das Ergebnis ist ein deutlicher Gewinn an Effizienz. Verlassen Sie sich bei unseren Wärmepumpen auf hohe Qualität und eine optimale Heizleistung.
Wärmepumpen als Klimaanlage
Einige Wärmepumpen können den Kältemittelkreislauf auch umkehren. Die Wärme wird hier aus den Räumen Ihres Hauses gezogen und nach draußen geleitet. Sie können so mit einer Wärmepumpe kühlen – ähnlich wie bei einer Klimaanlage. Das funktioniert jedoch nur bei sogenannten “reversiblen Wärmepumpen”. Bei manchen Modellen lässt sich eine Kühlfunktion auch nachrüsten.
Wichtige Bestandteile von Wärmepumpen
Wofür ist ein Kältemittel gut? Und welche Funktion hat eigentlich ein Verdichter? Damit eine Wärmepumpe funktioniert, sind verschiedene Komponenten nötig. Wir haben diese kurz für Sie zusammengefasst.
- Kältemittel: Ein Kältemittel ist eine Substanz, die Wärmeenergie transportieren kann. Entscheidend hierfür ist die Fähigkeit, auch bei geringer Temperatur zu verdampfen. Der Siedepunkt liegt – je nach Kältemittel – etwa zwischen -12 und -57 °C.
- Verdampfer: Hier geschieht die Übertragung der Wärme auf den Wärmepumpenkreislauf. Das Kältemittel nimmt Wärme auf und verdampft.
- Verdichter: Im Verdichter oder Kompressor wird der Druck auf den Kältemitteldampf erhöht. Proportional dazu erhöht sich auch die Temperatur. Der Verdichter wird mit Strom angetrieben.
- Kondensator: Wird auch Verflüssiger genannt. An der Stelle im Prozess wird die Wärme auf den Heizkreislauf übertragen, das Kältemittel “verflüssigt” sich wieder.
- Expansionsventil: Im letzten Schritt wird der Druck des Kältemittels weiter gesenkt und der Kältekreislauf beginnt von vorne.
Funktionieren alle Wärmepumpenarten gleich?
Die Funktion einer Luft-Wasser-Wärmepumpe unterscheidet sich grundsätzlich nicht von der Funktion einer Sole-Wasser-Wärmepumpe, da der Kältekreislauf immer gleich abläuft. Lediglich die Wärmequelle ist bei jedem Wärmepumpen-Typ eine andere und muss jeweils anders erschlossen werden.
| Art der Wärmepumpe | Wärmequelle | Besonderheit bei Funktion |
|---|---|---|
| Luft-Wärmepumpe | Umgebungsluft |
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| Erdwärmepumpe | Erdwärme |
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| Wasser-Wasser-Wärmepumpe | Grundwasser |
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Wie funktioniert eine Wärmepumpe im Winter?
Auch im Winter funktioniert der Kältemittelkreislauf mittels Verdampfer, Verdichter und Kondensator im Prinzip problemlos.
- Bei Wasser-Wasser- und Erdwärmepumpen ist die Jahreszeit ohnehin unerheblich, denn die Temperaturen in Grundwasser und Erde sind ganzjährig konstant.
- Auch Luft-Wärmepumpen funktionieren bei tiefen Temperaturen dank des niedrigen Siedepunkts üblicher Kältemittel. Jedoch verschlechtert sich der Wirkungsgrad bei höherem Temperaturunterschied zwischen Wärmequelle und Heizungswasser.
- Sollte es doch einmal zu kalt für den Prozess der Wärmeerzeugung sein, springt bei Wärmepumpen ein elektrischer Heizstab ein. Das zusätzliche Heizen mit Strom ist jedoch meist erst ab -20 °C erforderlich.
Wollen Sie auf Nummer sicher gehen, ist gegebenenfalls eine Hybridheizung , beispielsweise eine Wärmepumpe kombiniert mit einer Gasheizung, für Sie interessant.
Häufig gestellte Fragen zur Funktionsweise von Wärmepumpen
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Sowohl bei Wärmepumpen als auch bei Gas- oder Ölheizungen muss das Heizwasser für den Heizkreislauf erhitzt werden. Bei einer Gas- oder Ölheizung geschieht dies, indem Gas oder Öl verbrannt werden. Die fossilen Energieträger sind jedoch nicht unendlich verfügbar, zudem kosten sie Geld und die Emissionen aus der Verbrennung belasten die Umwelt. Bei einer Wärmepumpe ist eine gewisse “Grundwärme” bereits vorhanden, sie muss lediglich unter dem Einsatz von Strom erhöht werden. Stammt der Strom aus erneuerbaren Energiequellen, ist die Wärmeerzeugung sogar CO₂-neutral.
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Egal ob Neubau oder Bestandsgebäude: Eine moderne Wärmepumpe ist die ideale Heizung für Ihr Haus, wenn es über entsprechende Dämmung verfügt. Die Wärmepumpe entzieht der Umwelt Energie und macht diese für Ihr Heizsystem nutzbar. Das Wärmeverteil- und Speichersystem transportiert die Wärme schließlich in Ihre Wohnräume. Ideal für den Betrieb mit einer Wärmepumpe sind Flächenheizkörper (Wand- oder Fußbodenheizung). Auch die Kombination mit einer Photovoltaikanlage bietet sich bei Wärmepumpen an.
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Nein, die Wärmepumpe selbst ist eine effiziente Heizanlage. Mit ihr wird das Gebäude beheizt und Warmwasser bereitet. Bei manchen Modellen ist auch eine Kühlfunktion – ähnlich einer Klimaanlage – vorhanden.