Wärmepumpe: Funktion und Einsatzbereiche
Die Wärmepumpe ist eine Umweltheizung, die Wärme aus der Luft, der Erde oder dem Wasser gewinnt. Sie sorgt für wohltemperierte Räume und bringt auf Wunsch sogar das Trinkwasser auf angenehme Temperaturen. Einsetzbar ist die Technik vor allem in neuen und sanierten Gebäuden. In Altbauten lohnt sie sich hingegen in Kombination mit Gas- oder Ölbrennwertgeräten. Warum das so ist und wie eine Wärmepumpe funktioniert, erklären die folgenden Abschnitte.
Funktion der Wärmepumpe einfach erklärt
Eine Wärmepumpe arbeitet wie ein Kühlschrank: Sie nimmt Wärme aus der Umgebung auf, hebt das Temperaturniveau an und gibt die thermische Energie dann an ein anderes System ab. Während Kühlschränke Wärme aus ihrem Innenraum nach außen bringen, holen Wärmepumpen Umweltwärme in das Haus. Möglich ist das mit einem technischen Prozess, der sich in vier Schritten erklären lässt.
Schritt 1: Über einen Verdampfer (Wärmeübertrager) nimmt die Wärmepumpe Energie aus der Luft, der Erde oder dem Wasser auf. Sie überträgt die Wärme auf ein spezielles Medium, das dabei in den gasförmigen Aggregatzustand übergeht. Experten sprechen dabei vom Kältemittel.
Schritt 2: Der Kältemitteldampf strömt durch einen Verdichter, der mit dem Druck auch die Temperatur des Mediums anhebt. Das ist nötig, da Wärme nur vom höheren zum niederen Temperaturniveau strömt. Um die Energie aus dem Prozess auskoppeln und auf das Heizungswasser übertragen zu können, muss die Kältemitteltemperatur also über der Vorlauftemperatur der Heizung liegen.
Schritt 3: Hat der Kältemitteldampf die benötigte Temperatur erreicht, strömt er über den sogenannten Verflüssiger. Dabei handelt es sich um einen zweiten Wärmeübertrager, der neben dem Kältemittel auch vom Heizungswasser durchflossen wird. Letzteres nimmt die mitgeführte Wärme auf, erhitzt sich und versorgt das Haus mit Energie. Das Kältemittel kühlt sich hingegen ab und beginnt, in den flüssigen Aggregatzustand überzugehen.
Schritt 4: Im letzten Schritt strömt das Kältemittel über das Expansionsventil der Wärmepumpe. Dieses setzt den Druck des Mediums auf den Ausgangszustand herab und sorgt dafür, dass es sich komplett verflüssigt. Außerdem regelt das Ventil den Kältemittelstrom, um den Verdampfer immer optimal zu versorgen und den Kreislauf erneut beginnen zu lassen.
Wie viel Energie eine Wärmepumpe verbraucht, hängt grundsätzlich von der Differenz zwischen Quell- und Heizwassertemperatur ab. Je größer diese ist, umso mehr Strom oder Gas benötigt der Prozess und die Leistungszahl sinkt.
Alternative: Die Gas- oder Sorptionswärmepumpe
Die beschriebene Wärmepumpe arbeitet mit der Kompression des Kältemittels in einem strom- oder gasbetriebenen Verdichter. Darüber hinaus gibt es auch Gas- oder Sorptionswärmepumpen, die auf die thermische Verdichtung setzen. Dabei lagert sich das gasförmige Kältemittel an einen festen Stoff an (Adsorption) oder es wird von einem flüssigen Medium aufgenommen (Absorption). Anschließend sorgt thermische Energie, die beispielsweise von einem Gasbrenner kommt, für die benötigte Druckerhöhung. Das Kältemittel löst sich wieder und gibt Wärme an das Heizungswasser ab.
Umweltheizung: Aktives und passives Kühlen
Im Gegensatz zu allen anderen Heizgeräten am Markt können Wärmepumpen auch kühlen. Dazu leiten sie kaltes Heizungswasser durch die Flächenheizsysteme. Das Medium nimmt Raumwärme auf und führt diese über die Wärmepumpe ab. Die Kühlfunktion lässt sich dabei auf zwei Arten realisieren:
• Die aktive Kühlung funktioniert wie bei einer Klimaanlage. Hier nutzt die Heizung den Kältemittelprozess, um Wärme aus dem Haus aufzunehmen, auf ein höheres Temperaturniveau zu bringen und anschließend nach außen abzugeben. Möglich ist das mit allen Wärmepumpen-Arten.
• Die passive Kühlung funktioniert ohne Kältemittelkreislauf. Hier führt die Anlage die Wärme des Heizungswassers über die Sole oder das Grundwasser aus dem Haus ab. Die Leistung ist zwar etwas geringer. Dafür verbraucht die Lösung, die sich mit Sole- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen realisieren lässt, deutlich weniger Strom.
Um von der Kühlfunktion zu profitieren, müssen Hausbesitzer oder Sanierer eine Wärmepumpe kaufen, die diese bietet. Außerdem ist eine Flächenheizung erforderlich, um Wärme aus den Räumen aufnehmen und abführen zu können.
Luft-Wasser-Wärmepumpe
Unsere Luft-Wasser-Wärmepumpen können Sie unkompliziert einsetzen – ohne behördliche Genehmigung und mit geringem technischem Aufwand. In Verbindung mit einem passenden Speicher sorgen sie zudem für hohen Warmwasserkomfort. Auch mit einer Solaranlage von Bosch oder einer anderen Wärmequelle arbeiten sie mühelos zusammen.
Sole-Wasser-Wärmepumpe
Erdsonde, Flächenkollektor oder Brunnen? Die richtige Antwort hängt von Ihren persönlichen Bedürfnissen, den geologischen Gegebenheiten und der Größe Ihres Grundstücks ab. Bosch bietet Ihnen energieeffiziente Lösungen in hochwertiger Qualität sowie passendes Zubehör für Heizung, Warmwasser und Wohnungskühlung.
Wasser-Wasser-Wärmepumpe
Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe ist eine Wärmepumpe, bei der die Wärme aus dem Grundwasser entzogen wird. Aufgrund des Kontakts mit dem Grundwasser ist hier eine Genehmigung erforderlich. Des Weiteren ist zu beachten, dass bei fallenden Grundwasserständen die Effizienz sinkt.
Wann lohnt sich eine Wärmepumpe?
Damit die Umweltheizung effizient und günstig arbeitet, kommt es auf eine geringe Differenz zwischen der Quell- und der Heizwassertemperatur an. Da sich Erstere kaum beeinflussen lässt, sind niedrige Vorlauftemperaturen eine der wichtigsten Voraussetzungen für den sparsamen Betrieb. Erreichen lassen sich diese mit:
• einem guten Dämmstandard, da dieser die Wärmeverluste minimiert und den Wärmebedarf im Haus herabsetzt
• großen Heizflächen, da diese auch bei geringeren Vorlauftemperaturen viel Wärme an den Raum übertragen.
Besonders gut geeignet sind daher neu gebaute oder energetisch sanierte Gebäude, die über ein Flächenheizsystem (Fußboden-, Wand- oder Deckenheizung) verfügen.
Einsatzbereiche der effizienten Wärmepumpe
Neue Gebäude, die nach Energieeinsparverordnung (EnEV 2014) oder Gebäudeenergiegesetz (GEG) errichtet wurden, erfüllen die technischen Anforderungen. Genau wie Niedrigstenergiegebäude oder Passivhäuser sind Wärmepumpen hier besonders gut geeignet.
Wer mehr Energie und Kosten sparen möchte, kann die Heizung mit einer Solaranlage ergänzen. Während thermische Systeme vor allem das Trinkwasser erwärmen, decken Photovoltaikanlagen einen großen Teil des Strombedarfs der Umweltheizung.
Die gesamte Anlage erreicht dabei einen hohen Autarkiegrad, und Nutzer erlangen eine große Unabhängigkeit von Energieversorgern und schwankenden Strompreisen.
Hybridheizungen lohnen sich auch im Bestandsbau
Lohnen kann sich die Technik auch im Altbau. Zum Beispiel dann, wenn es sich um ein saniertes Gebäude handelt oder Hausbesitzer eine Fußbodenheizung nachrüsten. In unsanierten Altbauten eignen sich hingegen Hybridheizungen , welche die Wärmepumpe mit einer anderen Heizungsart verbinden. Weit verbreitet sind in diesem Zusammenhang Kombinationen aus Umweltheizung und Brennwerttechnik . Während Erstere dabei in der Übergangszeit für warme Räume und warmes Wasser sorgt, schaltet sich die Öl- oder Gasbrennwertheizung nur im Winter zu. Sie deckt die Spitzenlast ab, verbraucht selbst wenig Öl oder Gas und spart Heizkosten .
Wärmepumpe steuern und Heizkosten sparen
Für neue und bestehende Gebäude bietet der Markt zudem zahlreiche Produkte, mit denen Verbraucher ihre Heizung steuern können. Intelligente Thermostate oder smarte Heizungssteuerungen helfen dabei, die Heizung ganz einfach an die eigenen Bedürfnisse anzupassen. Das sorgt für einen höheren Komfort und sinkende Heizkosten . So verbraucht eine Wärmepumpe durch einfach wählbare Zeitprogramme nie mehr Energie als gerade nötig.
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Vor- und Nachteile der Umweltheizung
Erfüllen Gebäude die oben genannten Voraussetzungen, sorgt eine Wärmepumpe für niedrige Heizkosten. Sie kommt ohne Verbrennung aus und benötigt daher auch keinen Schornstein. Vorteilhaft ist darüber hinaus auch der wartungsarme und zuverlässige Betrieb der Technik. Die Umweltheizungen schonen außerdem fossile Ressourcen. Sie werden attraktiv gefördert und sind nicht von der CO2-Abgabe betroffen.
Nachteilig sind die vergleichsweise hohen Anschaffungskosten, die vor allem bei Sole- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen entstehen.
Passt die Anlage nicht zum Haus, können außerdem hohe Heizkosten die Folge sein.
Die folgende Übersicht zeigt, dass die Vorteile überwiegen. Passt die Anlage allerdings nicht zum Haus, drohen hohe Heizkosten und lange Amortisationszeiten. Aus diesem Grund ist die individuelle Beratung und Planung unerlässlich, bevor Sie eine Wärmepumpe kaufen.
Weitere Informationen zu den Wärmepumpen sowie eine Beratung erhalten Sie hier.
Hohe Zuschüsse zur Förderung der Wärmepumpe
Optimal ausgelegte Anlagen schonen den Geldbeutel und das Klima. Vor allem Letzteres ist ein Grund, aus dem der Staat die Technik fördert. Erhältlich sind steuerliche Vergünstigungen sowie Zuschüsse, für die jedoch hohe technische Anforderungen zu erfüllen sind.
Wie die Konditionen im Detail ausfallen und wie Sanierer die Mittel richtig beantragen, erklären wir im Beitrag Fördermittel für die neue Heizung .
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Wärmepumpe: Funktion und Einsatzbereiche
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