Wärmepumpen: Funktion, Vorteile und Einsatzgebiete

Die Wärmeerzeugung mit Wärmepumpen spielt in der Energiewende im Gebäudesektor eine Schlüsselrolle. Die geringen Betriebskosten sind ein wichtiger Vorteil für Hausbesitzer. Umweltenergie ist erneuerbar und kostenlos zu jeder Zeit überall verfügbar. Lesen Sie hier, wo sich der Einsatz der alternativen Heiztechnik besonders empfiehlt!

Wärmepumpen funktionieren mit einem Kühlkreislauf

Es gibt verschiedene Arten von Wärmepumpen , die bei der Gebäudeheizung zum Einsatz kommen. Alle elektrischen Wärmepumpen funktionieren dabei nach dem gleichen Prinzip: Sie sind klassische Kältemaschinen.

In einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert ein Kältemittel. Es nimmt an der Wärmequelle Energie auf und verdampft dadurch. Ein Kompressor verdichtet es, und die Temperatur steigt. Dieser Schritt verbraucht die meiste Betriebsenergie.

Auf der Heizseite am Kondensator verflüssigt sich das Mittel und gibt die Wärmeenergie an den Wärmeträger im Heizkreislauf ab. Dabei sinkt der Druck, das flüssige Kältemittel fließt wieder zum Verdampfer und durchläuft den Kreislauf erneut.

Die meisten Wärmepumpen funktionieren durch Übertragung der Energie auf mehrere Kreisläufe. So nimmt bei Erdwärmepumpen zunächst die Sole der Erdsonde Energie auf, von dort geht sie an den Kältekreislauf und schließlich auf den Heizkreis.

Einkreisige Anlagen sind eine Ausnahme: Sie bieten Vorteile, indem sie Übertragungsverluste vermeiden, stellen allerdings auch große, praktische Herausforderungen. Ein Beispiel ist die Luft-Luft-Wärmepumpe , die vor allem im Passivhaus zum Einsatz kommt.

Inverterwärmepumpen sind in der Lage, die Leistung des Kompressors stufenlos an den Wärmebedarf anzupassen. Damit sparen sie viel Energie im Vergleich zum Geräten, die nur Aus oder Vollast kennen.

Vor allem Erdwärmepumpen bieten die Möglichkeit, ein Gebäude im Sommer auch passiv zu kühlen. Dabei läuft der Kreislauf rückwärts und transportiert Wärme praktisch ohne Energieverbrauch aus dem Gebäude in die kühlere Umgebung.

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Energiequellen für Wärmepumpen

Die aktuell eingesetzten Wärmepumpenarten sind Erdwärmepumpen , Grundwasserwärmepumpen und Luftwärmepumpen . Die Brauchwasserwärmepumpe ist eine Spezialanwendung der Luft-Wasser-Wärmepumpe . Gaswärmepumpen funktionieren nach einem alternativen Prinzip: Sie arbeiten nicht mit elektrischem Strom, sondern mit Erdgas.

Alle Wärmepumpen haben den Zweck, vorhandene Wärmeenergie räumlich zu transportieren. Ihre große Stärke ist, dass sie dafür auch Energie an Quellen nutzen können, an denen eine niedrigere Temperatur herrscht als am Zielort. Zugleich bestimmt der Unterschied zwischen Quell- und Zieltemperatur die Effizienz einer Wärmequelle: Je geringer die Differenz, auch Spreizung genannt, desto weniger Energie ist nötig, um Wärme für das Zielsystem zu sammeln.

So ergeben sich für unterschiedliche Energiequellen verschiedene, durchschnittliche Jahresarbeitszahlen.

- Erdwärmepumpe: 4 und höher

- Wasserwärmepumpe: 4,5 und höher

- Luftwärmepumpen: 3,5 und höher

- Brauchwasser-WP: meist unter 3

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