Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Im Prinzip funktioniert eine Wärmepumpe wie ein Kühlschrank. Während bei einem Kühlschrank dem Innenraum Wärme entzogen und an die Umwelt abgegeben wird, entzieht eine Wärmepumpe der Umwelt Wärme und leitet sie als Heizenergie in den Wohnraum.

Eine Wärmepumpen-Heizungsanlage besteht aus drei Teilen: der Wärmequellanlage, die der Umgebung die benötigte Energie entzieht; der eigentlichen Wärmepumpe, die die kostenlose, ansonsten nicht nutzbare Umweltwärme auf das benötigte Temperaturniveau bringt; sowie dem Wärmeverteil- und Speichersystem, das die Wärmeenergie im Haus verteilt oder zwischenspeichert. Der technische Prozess läuft dabei in drei Schritten ab.

Schritt 1: Gewinnung von kostenloser Umweltwärme

In der Wärmequellanlage zirkuliert eine Flüssigkeit, häufig eine Sole, d.h. Wasser, das mit einem Frostschutzmittel versetzt ist. Die Flüssigkeit nimmt die Umweltwärme, z.B. aus dem Erdreich oder dem Grundwasser, auf und transportiert diese zur Wärmepumpe. Luft-Wärmepumpen saugen dagegen über einen Ventilator die Außenluft an, die der Wärmepumpe die Umgebungswärme zuführt.

Schritt 2: Der eigentliche Wärmepumpen-Prozess

In der Wärmepumpe befindet sich ein weiterer Kreislauf, in dem ein so genanntes Kältemittel zirkuliert. In einem Wärmetauscher, dem Verdampfer, wird die Umweltenergie von dem ersten Kreislauf auf das Kältemittel übertragen, das dadurch verdampft. Der Kältedampf wird nun zu einem Verdichter/Kompressor weitergeleitet. Durch den zusätzlichen Druck steigt das Temperaturniveau des gasförmigen Kältemittels, es wird also heißer. In einem weiteren Wärmetauscher, dem so genannten Verflüssiger, wird das unter hohem Druck stehende, heiße Kältemittelgas nun kondensiert, wobei es seine Wärme wieder abgibt. Anschließend wird das verflüssigte Kältemittel zu einer Drossel geleitet, in der der Druck des Kältemittels wieder verringert wird. Das nun flüssige, entspannte Kältemittel wird schließlich zum Verdampfer zurückgeführt.

Schritt 3: Beheizung

In dem zu beheizenden Gebäude befindet sich nun das Wärmeverteil- und Speichersystem. Darin zirkuliert als Heizmedium in der Regel Wasser. Dieses Wasser nimmt die Wärme, die das Kältemittel im Verflüssiger abgibt, auf und leitet dieses entweder zu einem Verteilersystem, wie z.B. Flächenheizungen oder Heizkörpern, oder zu einem Heizungspuffer- bzw. Warmwasserspeicher.