Wärmepumpen: Technik

Funktionsprinzip

Alle Wärmepumpen arbeiten nach demselben Prinzip: sie nutzen die Energie einer Wärmequelle in der Umgebung.

Der Energietransfer von der Wärmequelle in den Heizkreis erfolgt in einem geschlossenen Kreisprozess in 4 Schritten mit Hilfe eines Kältemittels. Dieses verdampft bei niedrigen Temperaturen und entzieht dabei der Umwelt die Energie:

1: im Verdampfer nimmt das kalte flüssige Kältemittel die Energie aus der Umwelt auf und verdampft.

2: im Verdichter wird das verdampfte Kältemittel unter Zuhilfenahme elektrischer Energie verdichtet, wodurch Druck und Temperatur des Kältemittels stark steigen.

3: im Verflüssiger gibt das erhitzte Kältemittel seine Energie an das Wasser im Heizsystem ab und kondensiert.

4: im Expansionsventil, dem letzten Schritt im Kreisprozess, wird das Kältemittel entspannt, wodurch Druck und Temperatur des Kältemittels wieder stark sinken, bevor im Verdampfer der Prozess von neuem beginnt.

Arten von Wärmepumpen

Grundsätzlich stehen 3 Arten von Wärmepumpen zur Verfügung:

• Luft-Wasser
• Wasser-Wasser
• Sole-Wasser

Die Bezeichnung der Wärmepumpe gibt Aufschluss über das Medium, dem die Wärme entzogen wird und das Medium, an das die Wärme übertragen wird.

Luft-Wasser Wärmepumpen entziehen die Wärme der Außenluft und übertragen die Wärme an das Wasser im Heizsystem, das die Heizkörper oder die Fussbodenheizung im Wohnbereich durchfliesst. Die Aussenluft wird über einen Ventilator angesaugt und an einem Wärmetauscher vorbeigeleitet, der die Funktion des Verdampfers übernimmt. Die Wärmepumpe und der Ventilator können im Innen- oder im Aussenbereich aufgestellt werden. Wasser-Wasser Wärmepumpen entziehen die Wärme dem Grundwasser und übertragen die Wärme an das Wasser im Heizsystem. Das Grundwasser wird aus einem Förderbrunnen der Wärmepumpe zugeführt und über einen Schluckbrunnen wieder zurückgespeist. In der Wärmepumpe wird dem Grundwasser durch einen Wärmetauscher Energie entzogen und auf das Kältemittel übertragen. Sole-Wasser Wärmepumpen entziehen die Wärme dem Erdreich und übertragen die Wärme an das Wasser im Heizsystem. Als Wärmeträgermedium kommt dabei die sogenannte Sole zum Einsatz, ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, das zur Aufnahme der Energie durch einen Kollektor im Erdreich gepumpt wird. Der Kollektor kann horizontal im Erdreich verlegt oder als Erdwärmesonde mittels Bohrung vertikal in den Boden eingebracht werden.