Funktion

Und so funktioniert´s

Schema

Aufgabe einer Wärmepumpe ist es, Wasser, Boden oder Luft Wärme zu entziehen. Und das muss auch dann funktionieren, wenn diese Umgebung kälter ist als der Wärmeträger der Wärmepumpe. Diese paradox klingende Arbeitsweise wird durch einen physikalischen Trick möglich: Die Konstrukteure nutzen dabei den Zusammenhang von Druck, Volumen und Temperatur eines Wärmeträgermediums. Alle drei Größen müssen in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen und Veränderungen der einen Größe haben zwangsläufig Veränderungen der anderen zur Folge. Im Detail wird dabei folgende Gesetzmäßigkeit genutzt: Entspannt sich ein unter Oberdruck stehendes Gas,"nimmt" es sich aus seiner Umgebung die für die Volumenvergrößerung benötigte Wärme. Dabei spielt es keine Rolle, ob diese Umgebung wärmer oder kälter ist. Noch die kälteste Umgebung muss ihm für diese Entspannung Wärme überlassen, wenn das Gas vorher genügend verdichtet wurde. Für die Verdichtung des Gases sorgt ein Kompressor, wie er auch in Kühlschränken eingesetzt wird. je kälter das Wasser, die Erde oder die Luft sind, mit denen eine Wärmepumpe arbeitet, umso mehr muss vorher das Gas verdichtet werden. Für den Nutzer wird das daran erkennbar, dass eine Wärmepumpe mehr Strom verbraucht, wenn die Wärmequelle abkühlt. Wann wird die Wärme nun verfügbar? Die Wärme wird im Kreislauf immer dann gewonnen, wenn das verdampfte Gas vom Kompressor wieder verflüssigt wird. Es handelt sich hierbei um jene Wärme, die sich das Gas von seiner Umgebung zum Verdampfen"gepumpt" hat und die es nun, nach dem es wieder flüssig ist, nicht mehr benötigt. Da sich die Wärmeträgerflüssigkeit zu diesem Zeitpunkt aber nicht mehr in der Umgebung (Wasser, Boden, Luft) befindet, sondern von dort weggepumpt wurde, steht die Wärme nun im Haus zur Verfügung.

Verschiedene Betriebsarten

Wärmepumpenheizungen können alleine oder in Kopplung mit anderen Heizgeräten betrieben werden. Im sogenannten monovalenten Betrieb beheizt die Wärmepumpe ein Haus allein. Dies ist gut möglich, wenn die zur Verfügung stehende Wärmequelle ganzjährig und vor allem im Winter konstante Temperaturen aufweist. Ein typisches Beispiel ist die Erdsonden Wärmepumpenheizung. Steht außer der Wärmepumpe noch eine andere Heizungsmöglichkeit zur Verfügung, spricht man von einer bivalenten Betriebsweise. In der Praxis kann dies ein Gas oder Ölkessel oder sogar ein Holzkessel sein. Wird ein elektrischer Heizstab als zusätzlicher Wärmeerzeuger genutzt, spricht man von monoenergetischer Betriebsweise. Auch mit einer Solaranlage zur Trinkwassererwärmung oder Heizungsunterstützung lassen sich Wärmepumpen gut kombinieren.