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Wärmepumpe

Bewährte Technik neu entdeckt!

Die Funktionsweise der Wärmepumpe ist im Prinzip identisch mit der eines altbekannten Alltagsgerätes: Dem Kühlschrank.

Während der Kühlschrank allerdings seinem Innenraum die Wärme entzieht und nach
draußen abgibt, entzieht die Wärmepumpe dem Außenbereich die Wärme und gibt sie als Heizenergie an das Haus ab.

Die Funktion läuft also genau umgekehrt ab.

Geniales Effizienzwunder

Eine effiziente Wärmepumpe erzeugt aus 25% zugeführter Energie 100% Heizleistung. Was zunächst wie die Quadratur des Kreises klingt, ist die Summe aus reiner Physik, einem ebenso einfachen wie genialen Funktionsprinzip und Hightech: Über Wärmetauschersysteme wird der Umwelt Wärme entzogen. Diese wird innerhalb des Gerätes in einem so genannten Kältekreislauf auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und kann dadurch für Heizzwecke genutzt werden.

Eine Wärmepumpe erzeugt aus rund 75 Prozent kostenloser Umweltwärme und 25 Prozent Antriebsenergie die Wärme, die man zum Heizen und zur Warmwasserbereitung benötigt. Sie kann aber auch sehr effektiv zum Kühlen eingesetzt werden. Als Wärmequelle nutzt sie Umweltwärme, die sie der Umgebungsluft oder dem Erdboden entzieht.

Dabei arbeitet sie im Prinzip wie ein Kühlschrank – man vertauscht sozusagen nur die Seiten: In der Wärmepumpe zirkuliert ein Kältemittel, das bereits bei sehr niedrigen Temperaturen verdampft. Dabei entzieht es dem Wärmequellenkreislauf Wärme. Das verdampfte Kältemittel wird nun mittels der Antriebsenergie im Kompressor stark verdichtet: Durch den höheren Druck steigt auch die Temperatur. Anschließend wird das Kältemittel verflüssigt, wodurch es die gespeicherte Wärme – Umweltwärme plus Antriebsenergie – an das Heizsystem abgibt.

Da eine Wärmepumpe zu einem großen Teil – je nach Effizienz bis zu 75 Prozent – kostenlose Umweltwärme nutzt, ist sie nicht nur umweltfreundlich, sondern bietet auch sehr günstige Betriebs- und Verbrauchskosten. Zudem macht eine Wärmepumpe unabhängig von fossilen Energieträgern und von Energieimporten aus dem Ausland mit unkalkulierbaren Preisschwankungen. Und da der Strom, mit dem die Wärmepumpe angetrieben wird, zu einem immer größeren Anteil aus erneuerbaren Energiequellen stammt (bis 2030 sollen es über 30 Prozent sein), wird eine Wärmepumpe sozusagen von selbst immer umweltfreundlicher.

Eine runde Sache – der Kreisprozess

Der innerhalb der Wärmepumpe ablaufende Kreisprozess wird aus 4 Komponenten gebildet: dem Verdampfer, dem Verdichter, dem Verflüssiger und dem Entspannungsventil. Träger für die Wärmeenergie ist ein Kältemittel mit einem extrem niedrigem Siedepunkt.
Im Verdampfer nimmt das Kältemittel die Wärme aus der Umwelt auf und wird dadurch gasförmig.
Im Verdichter wird das gasförmige Kältemittel durch Kompression auf ein höheres Temperaturniveau gebracht. Hierfür benötigt das Gerät die externe elektrische Energie.
Im Verflüssiger wird die Wärmeenergie an den Heizungskreislauf abgegeben.
Im Expansionsventil wird das Kältemittel entspannt, um danach den Kreislauf von Neuem zu durchlaufen.

Realisierung der Wärmepumpe:

  • Ermittlung des Wärembedarfs
  • Wahl der Wärmepumpe
  • Ermittlung der Zuschläge
  • Festlegung der Heizflächentemperatur
  • Wahl der Wärmequelle
  • Wahl der Hydrauliksystems

Die EnEV

Die Energie-Einspar-Verordnung EnEV stellt besondere Anforderungen an den heutigen Wohnungsbau: Hierbei wird eine Energiebilanzrechnung zum Ansatz gebracht, die die gesamte Kette vom Rohstoff (Primärenergie) über die Energieerzeugung (Endenergie) bis zum Verbrauch vor Ort (Nutzenergie) und alle dabei auftretenden Verluste berücksichtigt. In der EnEV werden die Grenzwerte für den Primärenergie festgelegt. Auf Grund des geringen Primärenergiebedarfs kann die Wärmepumpe erneut ihre unschlagbaren Vorteile ausspielen.
Planungsablauf
Bei einem Hightech Produkt wie der Wärmepumpe ist eine durchdachte und strukturierte Planung von entscheidender Wichtigkeit für die spätere reibungslose Funktion der Anlage. Oben aufgeführt sind die einzelnen Schritte, nach denen man bei der Planung vorgehen sollte.