Wärmepumpen

Wärmepumpen sind technische Heizeinrichtungen, die einen Wärmestrom bei niedriger Temperatur aufnehmen und mittels Energiezufuhr bei höherer Temperatur wieder abgeben. Dabei entzieht die Wärmepumpe die in der Umgebung (Erdreich, Wasser, Luft) gespeicherte Wärme, aber auch Prozesswärme aus Abwasser und Abluft. Diese wird mit der Antriebsenergie in Form von Wärme an den Heiz- und Warmwasserkreislauf weitergegeben.

Gallerie

Funktionsweise
Wärmepumpen heizen thermodynamisch, d.h. vollkommen ohne Verbrennung oder Flamme. Dabei ist das physikalische Funktionsprinzip identisch mit dem eines herkömmlichen Kühlschrankes – sie unterscheiden sich im Wesentlichen nur durch das Heizen und Kühlen.

Bei der Wärmepumpe nimmt ein zirkulierendes Kältemittel mit Hilfe eines Kreisprozesses (Carnot-Prozess) Wärme aus der Umgebung auf und gibt es an das zu erwärmende Wasser ab. Dabei läuft der Vorgang wie folgt ab: Das herunter gekühlte flüssige Kältemittel wird zuerst zum Wärmetauscher, dem sogenannten Verdampfer, geführt. Dort nimmt das Kältemittel die Wärme der Umgebung auf, ändert dabei seinen Aggregatzustand von flüssig zu gasförmig und verdampft. Das nun gasförmige Kältemittel wird von dem Verdichter angesaugt und zusammengepresst. Dabei erhöht sich der Druck und die Temperatur steigt. Ein zweiter Wärmetauscher, der als Verflüssiger funktioniert, sorgt dafür, dass diese Wärme in das Heizsystem gelangt. Durch den Vorgang der Wärmeabgabe kondensiert das Kältemittel gleichzeitig und ändert folglich erneut seinen Aggregatzustand – es wird wieder flüssig. Anschließend wird der Druck im Expansionsventil abgebaut und der Kreislauf kann erneut beginnen (siehe Abb. 4)

Betriebsweise
Hier wird zwischen der monovalenten und der bivalenten Betriebsweise unterschieden. Bei der ersteren kann die Wärmepumpe ganzjährig den vollen Wärmebedarf decken. Bei der letzteren wiederum wird der anfallende Wärmebedarf nur bis zu einer bestimmten Außentemperatur gedeckt. Betrieben werden Wärmepumpen mit Strom, der auch aus erneuerbaren Energiequellen (Photovoltaik) stammen kann.

Arten
Grundsätzlich werden zwei Arten von Wärmepumpen unterschieden:

  • Kompressionswärmepumpe
  • Absorptionswärmepumpe

Die Kompressionswärmepumpe besitzt einen geschlossenen Kreislauf, in der das Kältemittel nacheinander Verdampfer, Kompressor (Verdichter), Kondensator (Verflüssiger) und ein Expansionsventil (Druckminderer) durchläuft. Vor allem bei kleineren Wärmepumpenanlagen kommt diese Art zum Einsatz.

Auch Absorptionswärmepumpen arbeiten in einem geschlossenen Kreislauf. Allerdings beruht hier die Wärmeübertragung auf einem physikalisch-chemischen Prozess in einem Lösungsmittelkreislauf. Die notwendige Energiezufuhr für die Temperatur- und Druckerhöhung erfolgt durch eine Wärmequelle, beispielsweise durch Sonnenenergie.

Abhängig von der Quelle (Erdreich = Sole, Grundwasser = Wasser, Umgebungsluft = Luft) aus der die notwendige Wärme entnommen wird und dem Heizmedium (Träger) an das sie abgegeben wird, unterscheidet man folgende Arten von Wärmepumpen:

Vorteile
Wärmepumpen nutzen zu einem großen Teil kostenlose Umweltwärme und reduzieren somit die Betriebskosten. Werden sie mit einer solarthermischen Anlage zur Erhöhung der Quellentemperatur kombiniert und/oder mit einer Photovoltaik-Anlage zur Stromerzeugung, tragen sie zur Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern bei.

Fachwissen zum Thema

Solarthermieanlage mit Röhrenkollektoren

Solarthermieanlage mit Röhrenkollektoren

Erneuerbare Energien

Erneuerbare Energien in der Gebäudetechnik

Während die Nachfrage nach Energie weltweit stetig zunimmt, gehen die Ressourcen an fossilen Energieträgern wie Erdgas, Erdöl,...

Luft/Wasser-Wärmepumpe

Luft/Wasser-Wärmepumpe

Heizung

Wärmeerzeugung

Bei der Wahl einer Heizung ist neben dem Brennstoff und der Möglichkeit seiner Lagerung vor allem der geeignete Wärmeerzeuger von...

Prinzip eines Plattenwärmetauschers

Prinzip eines Plattenwärmetauschers

Lüftung

Wärmerückgewinnung in Lüftungsanlagen

Lüftungsanlagen mit Wärmerückgewinnung (WRG) sind heute Stand der Technik. Sie nutzen die Abwärme/Kühle der verbrauchten Luft...

Objekte zum Thema

Die Elbarkaden erstrecken sich mit einer Länge von 170 Metern entlang des ehemaligen Mageburger Hafens in Hamburg

Die Elbarkaden erstrecken sich mit einer Länge von 170 Metern entlang des ehemaligen Mageburger Hafens in Hamburg

Wohnen

Elbarkaden am Magdeburger Hafen in Hamburg

Die Hamburger Hafencity zwischen der historischen Speicherstadt im Norden und der Elbe im Süden ist das flächengrößte...

Der zweigeschossige Baukörper beherbergt Wohn-, aber auch Arbeitsräume (Südansicht)

Der zweigeschossige Baukörper beherbergt Wohn-, aber auch Arbeitsräume (Südansicht)

Wohnen

Haus Meyer in Groß Munzel

Zwischen dem Steinhuder Meer und Hannover liegt inmitten des Calenberger Landes das kleine Örtchen Groß Munzel. Heterogene...

Die vier Mehrfamilienhäuser im Passivhausstandard sind über einer gemeinsamen Tiefgarage lose um eine Grünfläche herum gruppiert

Die vier Mehrfamilienhäuser im Passivhausstandard sind über einer gemeinsamen Tiefgarage lose um eine Grünfläche herum gruppiert

Wohnen

Klimaschutzsiedlung „Wohnen am Ballenlager“ in Greven

Mit dem 2009 begonnenen Projekt „100 Klimaschutzsiedlungen in NRW“ will die nordrhein-westfälische Landesregierung einen eigenen...

Die Außenbereiche sind als Terrassen, kleine Gärten oder Spielplätze ausgebildet

Die Außenbereiche sind als Terrassen, kleine Gärten oder Spielplätze ausgebildet

Wohnen

Terrassenhaussiedlung Lohrain in Nussbaumen

In einem ruhigen Wohnquartier im schweizerischen Nussbaumen entstand zwischen 2006 und 2007 die Terrassenhaussiedlung Lohrain. Auf...

Kontakt Redaktion Baunetz Wissen: wissen@baunetz.de
Baunetz Wissen Gebäudetechnik sponsored by:
Stiebel Eltron | Kontakt 0 55 31 - 702 702 | www.stiebel-eltron.de
Zum Seitenanfang

Hybridsysteme

Werden beispielsweise Wind- und Solarenergie kombiniert, lassen sich Energieschwankungen ausgleichen

Werden beispielsweise Wind- und Solarenergie kombiniert, lassen sich Energieschwankungen ausgleichen

Das Ziel einer zeitgemäßen gebäudetechnischen Planung ist es, Bauwerke mit optimiertem thermischem Komfort, minimiertem...

Biomasse

Stückholz

Stückholz

Zu den erneuerbaren Energien zählt auch die Biomasse, bei der es sich um durch Pflanzen oder Tiere anfallende/erzeugte organische...

Erneuerbare Energien in der Gebäudetechnik

Solarthermieanlage mit Röhrenkollektoren

Solarthermieanlage mit Röhrenkollektoren

Während die Nachfrage nach Energie weltweit stetig zunimmt, gehen die Ressourcen an fossilen Energieträgern wie Erdgas, Erdöl,...

Geothermie

Funktionsprinzip einer oberflächennahen Geothermie

Funktionsprinzip einer oberflächennahen Geothermie

Als Geothermie oder auch Erdwärme bezeichnet man die unterhalb der festen Erdoberfläche gespeicherte Wärmenergie. Sie kann direkt...

Klein-Windkraftanlagen

In windstarken Regionen können Klein-Windkraftanlagen zur dezentralen Stromerzeugung eingesetzt werden

In windstarken Regionen können Klein-Windkraftanlagen zur dezentralen Stromerzeugung eingesetzt werden

Ist von Windkraft oder -energie die Rede, so ist die kinetische Energie von Wind gemeint, also die bewegten Luftmassen der...

Kraft-Wärme-Kopplung

KWK und getrennte Energieerzeugung im Vergleich

KWK und getrennte Energieerzeugung im Vergleich

Die Kraft-Wärme-Kopplung gehört zwar nicht zu den erneuerbaren Energien, ist aber eine energieeffiziente Technik und wird deshalb...

Photovoltaik

Aufbau und Funktionsweise einer PV-Anlage

Aufbau und Funktionsweise einer PV-Anlage

Die Gewinnung elektrischer Energie mittels Sonnenenergie wird als Photovoltaik (PV) bezeichnet. Dabei wandeln Solarzellen...

Power-to-X Technologien

Im Power-to-Gas-Verfahren wird regenerativ erzeugte elektrische Energie in ein leichter speicherbares  Brenngas – also in chemische Energie – umgewandelt

Im Power-to-Gas-Verfahren wird regenerativ erzeugte elektrische Energie in ein leichter speicherbares Brenngas – also in chemische Energie – umgewandelt

Die Stromerzeugung durch regenerative Quellen wie Wind und Sonne unterliegt naturgemäß großen Schwankungen. Während an...

Sektorkopplung

Im Rahmen der Sektorkopplung wird überschüssiger Ökostrom nicht mehr abgeregelt, sondern zur Erzeugung von Wärme und Antriebsenergie genutzt.

Im Rahmen der Sektorkopplung wird überschüssiger Ökostrom nicht mehr abgeregelt, sondern zur Erzeugung von Wärme und Antriebsenergie genutzt.

Als Beitrag zum internationalen Klimaschutzübereinkommen von Paris will die Bundesregierung bis zum Jahr 2050 die...

Solarthermie

Funktionsprinzip einer solarthermischen Anlage

Funktionsprinzip einer solarthermischen Anlage

Grundsätzlich kann die Strahlungsenergie der Sonne auf zweierlei Arten in der Gebäudetechnik genutzt werden: Photovoltaik-Module...

Wärmepumpen

Funktionsweise einer Wärmepumpe 1. Wärmetauscher (Verdampfer) 2. Verdichter 3. Zweiter Wärmetauscher (Verflüssiger) 4. Expansionsventil

Funktionsweise einer Wärmepumpe 1. Wärmetauscher (Verdampfer) 2. Verdichter 3. Zweiter Wärmetauscher (Verflüssiger) 4. Expansionsventil

Wärmepumpen sind technische Heizeinrichtungen, die einen Wärmestrom bei niedriger Temperatur aufnehmen und mittels Energiezufuhr...

Richtig lüften

Lüftungsanlagen von Stiebel Eltron
sorgen für einen geregelten Luftaus-
tausch und übernehmen je nach Gerät
auch Heizung und Warmwasserbereitung

Partner-Anzeige