Wärmepumpenheizung: Wie funktioniert das?

Doch wie funktioniert eine Wärmepumpe genau? Wie entnimmt das Heizsystem Wärme aus der Natur und wie werden selbst im Winter ausreichend hohe Vorlauftemperaturen erreicht, um ein Haus auf Wohlfühltemperatur zu heizen?

Die einfache Antwort finden Sie in Ihrer Küche. Ein Kühlschrank funktioniert nämlich nach demselben Prinzip wie eine Wärmepumpe – bloß umgekehrt. Während ein Kühlschrank seinem Innenraum Wärme entzieht und diese nach außen abgibt, entzieht eine Luft-Wasser-Wärmepumpe der Umgebungsluft Wärme und gibt diese an das Heizwasser ab. Dieses erwärmt wiederum die Räume Ihres Hauses.

Ob die Wärmeenergie aus der Luft, dem Grundwasser oder aus der Erde stammt, spielt für die grundsätzliche Funktion einer Wärmepumpe keine Rolle. Der Kreislauf innerhalb einer Wärmepumpe läuft größtenteils identisch ab, denn die Wärmeenergie aus der Umwelt dient in jedem Fall dazu, ein Kältemittel zu erwärmen. Dieses Kältemittel verdampft anschließend im Verdampfer der Wärmepumpe. Ein elektrisch betriebener Verdichter komprimiert den Dampf, um die Temperatur weiter zu erhöhen. Der nun heiße Kältemitteldampf wird dann unter Druck stehend an den Verflüssiger der Wärmepumpe abgegeben, der die Wärme wiederum mithilfe eines Wärmetauschers an das Heizwasser abgibt. Dadurch kondensiert das Kältemittel, doch es steht noch unter Druck. Bevor der Kreislauf von vorne beginnt, wird es durch ein sogenanntes Entspannungsventil geleitet, um den Druck zu reduzieren und einen erneuten Verdichtungsvorgang zu ermöglichen

Zwar gleichen sich alle gängigen Wärmepumpen in Ihrer Funktion, doch die Art der Wärmepumpe spielt sowohl bei der Anschaffung als auch im Betrieb eine Rolle für Kosten und Effizienz.

Luft-Wasser-Wärmepumpe

Den geringsten Aufwand und damit auch die geringsten Kosten, um an die benötigte Umweltenergie zu kommen, haben Sie bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe. Diese bezieht ihre Energie nämlich namensgemäß aus der Umgebungsluft. Ventilatoren saugen Außenluft an und führen diese dem Kältemittel zu. Der Kreislauf des Kältemittels beginnt und die nun abgekühlte Luft wird wieder an die Umgebung abgegeben.

Über die Installation der Luft-Wasser-Wärmepumpe selbst kommen keine weiteren Kosten oder Arbeiten auf Sie zu.

Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe benötigt zwei Brunnen, um die Wärme des Grundwassers zum Heizen zu nutzen. Ein Förderbrunnen pumpt Grundwasser zur Wärmepumpe, die daraus die benötigte Umweltenergie entzieht und das Kältemittel erwärmt. Dort beginnt der oben erklärte Kreislauf des Kältemittels in der Wärmepumpe. Das geförderte und nun abgekühlte Wasser wird anschließend an einen Schluckbrunnen abgegeben, damit es wieder im Boden versickert und so dem Grundwasser zugeführt wird.

Für die Installation einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe sind zwei Brunnenbohrungen im Abstand von mindestens 15 Metern notwendig. Darüber hinaus kann eine solche Wärmepumpe nur funktionieren, wenn das Grundwasser einerseits in ausreichender Menge und Bohrtiefen von weniger als 20 Metern vorhanden ist und andererseits eine ausreichend hohe Qualität aufweist. Die Brunnen sollten außerdem korrekt an der Fließrichtung des Grundwassers ausgerichtet sein. In Fließrichtung sollte zuerst der Förderbrunnen eingerichtet werden und anschließend der Schluckbrunnen. So vermeiden Sie, dass der Förderbrunnen das soeben abgekühlte und zurückgeführte Wasser erneut fördert. Zu guter Letzt ist eine Genehmigung der zuständigen Wasserbehörde erforderlich, um Brunnen für eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe bohren zu dürfen.

Sole-Wasser-Wärmepumpe

Eine Sole-Wasser-Wärmepumpe, auch Erdwärmepumpe genannt, nutzt die Wärme des Erdreichs zum Heizen. Dafür gibt es verschiedene Möglichkeiten – von Flachkollektoren, die sich nah unter der Erdoberfläche befinden, bis zu Erdsonden in bis zu 100 Metern Tiefe. Eine Solepumpe lässt dabei Sole durch ein unterirdisches Leitungssystem zirkulieren. Dadurch wird die Flüssigkeit erwärmt und fließt zu einem Wärmetauscher in der Wärmepumpe. Dort wird sie an das Kältemittel der Wärmepumpe abgegeben und fließt anschließend abgekühlt wieder zurück in das unterirdische Leitungssystem, um erneut erwärmt zu werden. Der Kältemittel-Kreislauf in der Wärmepumpe funktioniert dann wie anfangs gezeigt.
 
Je nachdem, welche Form der Geothermie bei Ihrem Grundstück infrage kommt, entstehen weitere und im Vergleich zu anderen Wärmepumpen sehr hohe Investitionskosten. Zusätzlich zu Gewässerschutzbestimmungen ist unter Umständen auch eine Bohrgenehmigung der Bergbehörde notwendig, wenn Sie Erdsonden verlegen lassen möchten.