Wärmepumpe: Aufbau.
So ist eine Wärmepumpe aufgebaut
Die Wärmepumpe ist eine wichtige Säule der Heizwende. Doch wie ist eine Wärmepumpe aufgebaut und aus welchen Komponenten besteht sie? Wir erklären alles Wichtige zu Aufbau und Funktion einer Wärmepumpe – einfach, kompakt und verständlich.
Inhaltsverzeichnis
- Warum eine Wärmepumpe? Vorteile auf einen Blick
- Arten von Wärmepumpen: Welche ist die richtige für Ihr Zuhause?
- Aufbau einer Wärmepumpe: Die drei zentralen Komponenten
- Wie eine Luft-Wasser-Wärmepumpe aufgebaut ist
- So funktioniert eine Wärmepumpe: Schritt für Schritt erklärt
- Wärmepumpen im Winter: Zuverlässig auch bei tiefen Temperaturen
- Fördermöglichkeiten und Kosten: Ein Schritt zur Nachhaltigkeit
- Fragen und Antworten zur Wärmepumpe
Wärmepumpen als nachhaltige Heizlösung
Wärmepumpen sind die zukunftsweisende Alternative zu fossilen Heizsystemen und überzeugen durch Umweltfreundlichkeit, Effizienz und Vielseitigkeit. Im Neubau längst Standard, gewinnen sie auch im Altbau immer mehr an Bedeutung.
Dank ihrer Fähigkeit, erneuerbare Energie aus Luft, Erde oder Wasser zu nutzen, sorgen sie für ein behagliches Zuhause – mit Ökostrom sogar komplett klimaneutral. Ob Neu- oder Altbau, die Wärmepumpe ist der Schlüssel zu einer nachhaltigen Heizlösung.
Warum eine Wärmepumpe? Vorteile auf einen Blick
- Klimafreundlich: Mit Ökostrom oder eigenem Solarstrom betrieben, arbeitet die Wärmepumpe nahezu CO₂-neutral.
- Zukunftssicher: Die Technik erfüllt die strengen Anforderungen der Energiewende und wird politisch stark gefördert und priorisiert.
- Unabhängig von fossilen Brennstoffen: Keine Abhängigkeit von Öl- oder Gaspreisen.
- Energieeffizient: Bis zu 75 Prozent der Energie stammen aus der Umwelt, nur rund 25 Prozent werden als Strom zugeführt.
Arten von Wärmepumpen: Welche ist die richtige für Ihr Zuhause?
Wärmepumpen unterscheiden sich nach der genutzten Wärmequelle. Jede Variante hat spezifische Einsatzbereiche und Vorzüge:
- Luft-Wasser-Wärmepumpe: Einfach zu installieren beziehungsweise nachzurüsten und ideal für Gebäude mit moderatem Wärmebedarf – wird sehr häufig im Bestandsbau eingesetzt.
- Sole-Wasser-Wärmepumpe: Nutzt Erdwärme, erfordert jedoch Erdsonden oder Flächenkollektoren.
- Wasser-Wasser-Wärmepumpe: Höchste Effizienz, aber nur bei geeignetem Grundwasservorkommen.
Da jedes Objekt seine eigenen Spezifika hat, hilft eine Beratung durch Fachleute, die optimale Lösung für den jeweiligen Standort und Energiebedarf zu finden.
Aufbau einer Wärmepumpe: Die drei zentralen Komponenten
Ob Luft-Wasser-Wärmepumpe oder eine andere Variante – alle Wärmepumpen basieren auf einem ähnlichen Aufbau. Sie bestehen aus folgenden Komponenten:
- Wärmequellenanlage: Sie gewinnt Wärme aus der Umgebung, zum Beispiel aus der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser.
- Wärmepumpe: Sie verarbeitet die gewonnene Energie in einem geschlossenen Kreislauf mit Verdampfer, Verdichter und Verflüssiger und bringt sie unter Nutzung von Strom auf ein höheres Temperaturniveau, das zum Heizen benötigt wird.
- Wärmeverteil- und Speichersystem: Diese Komponente leitet die erzeugte Wärme über Fußbodenheizungen, Heizkörper oder Warmwasserspeicher ins Gebäude.
Auch wenn die verschiedene Wärmepumpen-Arten unterschiedlich aussehen, diese drei Bestandteile – Wärmequellenanlage, eigentliche Wärmepumpe, System zum Verteilen und Speichern der Wärme – enthält jede Wärmepumpe.
Wie eine Luft-Wasser-Wärmepumpe aufgebaut ist
Viele Haushalte entscheiden sich für eine Luft-Wasser-Wärmepumpe, da diese einfach zu installieren, flexibel und im Vergleich zu den anderen Arten kostengünstig ist. Luft-Wasser-Wärmepumpen sind aus einer Inneneinheit und einer Außeneinheit aufgebaut. Das Außengerät findet seinen Platz außerhalb des Gebäudes, zum Beispiel nahe der Hauswand oder im Garten. Das Innengerät der Wärmepumpe wird im Gebäudeinneren, meist im Heizungsraum, installiert. Die Wärmequellenanlage von Luft-Wasser-Wärmepumpen ist ein Ventilator, der die Umgebungsluft ansaugt. Weitere Komponenten sind die eigentliche Wärmepumpe und das Wärmeverteil- und Speichersystem, das die Wärme dahin bringt, wo sie gebraucht wird.
So funktioniert eine Wärmepumpe: Schritt für Schritt erklärt
Die Wärmepumpe arbeitet nach einem Prinzip, das dem eines umgekehrten Kühlschranks ähnelt. Während der Kühlschrank die Wärme aus seinem Inneren abzieht und nach außen in die Küche abgibt, holt die Wärmepumpe die Wärme von draußen und bringt sie ins Haus. So funktioniert die Wärmepumpe:
- 1
Wärmeaufnahme
Ein Wärmetauscher überträgt die Umgebungswärme auf ein flüssiges Kältemittel, das wegen des niedrigen Siedepunkts verdampft.
- 2
Verdichtung
Im strombetriebenen Verdichter wird das gasförmige Kältemittel zusammengepresst, wodurch es sich weiter aufheizt.
- 3
Wärmeübertragung
Der heiße Kältemitteldampf gibt seine Energie an das Heizsystem ab und kondensiert, wird also wieder flüssig.
- 4
Druckentlastung
Nach der Druckentlastung kühlt das Kältemittel weiter auf das Ursprungsniveau ab und ist bereit für den nächsten Zyklus.
Wärmepumpen im Winter: Zuverlässig auch bei tiefen Temperaturen
Viele fragen sich, ob eine Wärmepumpe bei Minusgraden überhaupt genug Wärme liefern kann. Die Antwort ist: Ja, das kann sie – und zwar zuverlässig dank neuer moderner Geräteentwicklungen. Selbst wenn es draußen sehr kalt ist, holt die Wärmepumpe noch ausreichend Energie aus der Umgebung, muss aber den Stromeinsatz erhöhen, wodurch der Wirkungsgrad sinkt.
So funktioniert das bei den unterschiedlichen Wärmepumpenarten:
- Luft-Wasser-Wärmepumpen: Auch bei minus 20 Grad Celsius Außentemperatur enthält die Luft noch genug Wärmeenergie, um das Kältemittel in der Wärmepumpe ausreichend zu erwärmen. Bei extremer Kälte sorgt ein integrierter Heizstab für zusätzliche Heizleistung und gewährleistet, dass es im Haus weiterhin gemütlich warm bleibt. Allerdings steigt dann der Stromeinsatz, denn der Heizstab benötigt zusätzlichen Strom.
- Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen: Diese Systeme sind weniger abhängig von der Außentemperatur, weil sie unterirdische Wärmequellen nutzen, die stabile Temperaturen bieten. Selbst bei Minusgraden bleiben die Temperaturen unter der Erdoberfläche im ähnlichen Plus-Bereich und Grundwasser hat das ganze Jahr über eine konstante Temperatur von etwa 8 bis 12 Grad Celsius.
Kombination mit Photovoltaik: Selbstversorgt und klimafreundlich
Die Verbindung von Wärmepumpe und Photovoltaik-Anlage ist ein echtes Dream-Team für nachhaltiges und kosteneffizientes Heizen. Da Wärmepumpen Strom benötigen, beeinflusst die Energiequelle direkt ihre Effizienz und Klimafreundlichkeit.
Die Nutzung von Ökostrom macht die Wärmepumpe schon klimafreundlich – doch mit eigenem Solarstrom vom Dach wird sie noch umweltfreundlicher und wirtschaftlicher.
Wie funktioniert die Kombination?
Die Photovoltaik-Anlage erzeugt Strom aus Sonnenlicht, der direkt für den Betrieb der Wärmepumpe genutzt wird. Dadurch wird:
- Netzstrom ersetzt: Die Wärmepumpe läuft weitgehend unabhängig vom öffentlichen Stromnetz.
- Eigenverbrauchsquote erhöht: Mehr vom selbst produzierten Solarstrom wird direkt im Haus genutzt.
Ein Batteriespeicher kann den überschüssigen Solarstrom zwischenspeichern und bei Bedarf – zum Beispiel nachts oder an bewölkten Tagen – für den Betrieb der Wärmepumpe bereitstellen. So wird die Energieversorgung noch flexibler. Wer auf diese clevere Lösung setzt, spart langfristig Geld, schont die Umwelt und macht einen großen Schritt in Richtung energieautarkes Wohnen.
Fördermöglichkeiten und Kosten: Ein Schritt zur Nachhaltigkeit
Die Anschaffungskosten für eine Wärmepumpe variieren je nach Typ und baulichen Voraussetzungen:
- Luft-Wasser-Wärmepumpen: Günstiger und einfacher zu installieren, ideal für viele Haushalte.
- Sole-Wasser-Wärmepumpen: Etwas teurer, da Erdsonden oder Flächenkollektoren verlegt werden müssen.
- Wasser-Wasser-Wärmepumpen: Höchste Effizienz, aber die Nutzung von Grundwasser erfordert eine Genehmigung und kann kostspielig sein.
Dank staatlicher Förderprogramme können die Kosten erheblich gesenkt werden. Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) und die KfW-Bank bieten attraktive Zuschüsse an. Ein Blick auf bafa.de oder kfw.de lohnt sich.
Langfristig zahlt sich die Investition aus: Die Wärmepumpe reduziert nicht nur Energiekosten, sondern macht Hausbesitzerinnen und -besitzer unabhängig von fossilen Brennstoffen und deren schwankenden Preisen.
Fragen und Antworten zur Wärmepumpe
Wie ist meine Wärmepumpe aufgebaut?
Eine Wärmepumpe besteht aus drei Komponenten: Die Wärmequellenanlage nimmt die Umgebungswärme aus der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser auf. Die eigentliche Wärmepumpe enthält unter anderem einen Verdampfer, einen Verdichter und einen Verflüssiger. Sie transformieren die Umweltwärme mit Hilfe von Strom in Heizwärme. Die dritte Komponente, das Wärmeverteil- und Speichersystem, transportiert die produzierte Wärme ins Gebäude.
Wie funktionierte meine Wärmepumpenheizung?
In einer Wärmepumpenheizung finden sich drei Bestandteile: die Wärmequellenanlage, die eigentliche Wärmepumpe und das System zum Verteilen und Speichern der Wärme. Die Wärmepumpe funktioniert dabei umgekehrt wie ein Kühlschrank. Sie nimmt die Wärme außen auf, erhöht die Temperatur und leitet die Wärme nach innen. Das geschieht innerhalb eines geschlossenen Kreislaufs. Ein Kältemittel nimmt die Wärme der Umgebung auf, verdampft, wird verdichtet und weiter erhitzt. Wenn das Kältemittel wieder verflüssigt wird, gibt es die Wärme wieder ab, sodass sie als Heizwärme zur Verfügung steht.
Wie funktioniert meine Wärmepumpe im Winter?
Auch bei sehr kalten Temperaturen funktionieren Wärmepumpen, allerdings steigt dann der Strombedarf der Wärmepumpe. Und auch wenn die Lufttemperatur bei minus 20 Grad liegt, enthält die Umgebungsluft noch genug Wärmeenergie, um das Kältemittel in der Luft-Wasser-Wärmepumpe zu erwärmen. Ein zusätzlich verbauter Heizstab schaltet sich automatisch dazu, wenn es nötig sein sollte.