Wie funktioniert eine Wärmepumpe?
Inhaltsverzeichnis
- Was ist eine Wärmepumpe?
- Wie genau funktioniert eine Wärmepumpe?
- Ob Luft-, Erd- oder Wasser-Wärmepumpe – Das Funktionsprinzip bleibt gleich
- Die Funktion einer Wärmepumpe in vier einfachen Schritten erklärt
- Wie wird die Raumtemperatur bei Nutzung einer Wärmepumpe eingestellt?
- COP – Kennzahl für die Leistungsfähigkeit der Wärmepumpe
- JAZ – So effizient ist die Wärmepumpe
- Fazit - Funktionsweise einer Wärmepumpe
- Wünschen Sie eine Beratung?
Sind Sie neugierig auf die Funktionsweise einer Wärmepumpe und fragen sich, ob sie die perfekte Lösung für den Heizbedarf Ihres Hauses sein könnte? Wärmepumpen werden in vielen Haushalten immer beliebter, da man mit ihnen energieeffizient und kostengünstig heizen kann. In diesem Wissens-Artikel erklären wir Ihnen, was eine Wärmepumpe ist und wie sie funktioniert, damit Sie die Vorteile, die sie bietet, noch besser verstehen können.
Was ist eine Wärmepumpe?
Eine Wärmepumpe ist ein umweltfreundliches und energieeffizientes Heizsystem, das sowohl für den privaten als auch den gewerblichen Bereich geeignet ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Heizsystemen, die auf fossilen Brennstoffen wie Öl oder Gas basieren, nutzt eine Wärmepumpe die natürliche Umgebungsenergie wie Luft, Wasser oder Erdwärme, um Wärme zu erzeugen. Dies macht sie zu einer nachhaltigen Alternative, die nicht nur die Umwelt schützt, sondern auch langfristig Kosten einspart. Vor allem bei der Modernisierung von Altbauten kann eine Wärmepumpe eine sinnvolle und zukunftsweisende Investition sein.
Was ist eine Inverter-Wärmepumpe?
Eine Inverter-Wärmepumpe ist eine fortschrittliche Heiztechnologie, die aufgrund ihrer Effizienz und Leistungsfähigkeit immer beliebter wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen Wärmepumpen ist eine Inverter-Wärmepumpe in der Lage, die Leistung automatisch zu regulieren, um den tatsächlichen Wärmebedarf des Hauses oder Gebäudes zu erfüllen. Das bedeutet, dass sie auch bei leichter Überdimensionierung den richtigen Leistungsbereich findet und somit weniger Einschaltungen und Abschaltungen hat. Dies verlängert wiederum die Lauf- und Lebenszeit der Inverter-Wärmepumpe. Unabhängig von der Aussentemperatur kann die Inverter-Wärmepumpe zuverlässig arbeiten und ist damit eine bequeme und kostengünstige Heizlösung.
Wie genau funktioniert eine Wärmepumpe?
Haben Sie sich auch schon gefragt, wie genau eine Wärmepumpe eigentlich funktioniert? Spätestens dann, wenn Sie Ihre alte Ölheizung oder Gasheizung durch ein neueres und effizienteres Heizsystem ersetzen möchten, wird Sie diese Frage interessieren.
Die Wärmepumpe ist in ihrer Funktion dem Kühlschrank ähnlich – es gibt aber einen wesentlichen Unterschied: Während der Kühlschrank Wärme von innen nach aussen transportiert und seinen Inhalt dadurch kühlt, schaufelt die Wärmepumpe Wärmeenergie von aussen nach innen und heizt damit den Innenbereich. Das Geheimnis der hohen Effizienz: Die Wärmepumpe nutzt frei verfügbare Umweltwärme als Energiequelle, beispielsweise aus der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser.
Ob Luft-, Erd- oder Wasser-Wärmepumpe – Das Funktionsprinzip bleibt gleich
Eine Wärmepumpe macht sich – ähnlich wie der Kühlschrank – die speziellen Eigenschaften von Kältemitteln zunutze. Das für die Wärmepumpe verwendete Kältemittel ist ein wichtiges Hilfsmittel für die Temperaturübertragung während des gesamten Heiz- und Kühlprozesses. Die stofflichen Eigenschaften des Kältemittels sorgen dafür, dass der Aggregatzustand in Abhängigkeit von Druck und Temperatur zwischen flüssig (kalt) und gasförmig (warm) wechselt und dadurch eine hervorragende Wärmeregulierung im Heizkreislauf ermöglicht.
Die Funktion einer Wärmepumpe in vier einfachen Schritten erklärt
-
Das Kältemittel im Wärmepumpen-Kreislauf hat die Eigenschaft, schon bei Minustemperaturen zu verdampfen – nicht wie Wasser erst bei hohen Temperaturen. Es nimmt Wärmeenergie aus der Umgebung auf, erwärmt sich und ändert seinen Aggregatzustand von flüssig (kalt) zu gasförmig (warm). Abgesehen von den unterschiedlichen Temperaturbereichen ist dieser Prozess also mit dem Verdampfen von Wasser vergleichbar.
-
Im nächsten Schritt verdichtet der elektrische, inverter gesteuerte Kompressor das gasförmige Kältemittel und erwärmt es mittels Kompression weiter, bis das im Heizsystem erforderliche Temperaturniveau erreicht wird.
-
Im Wärmetauscher übergibt das Kältemittel seine Wärmeenergie an das Wasser im Heizungskreislauf des Gebäudes. Auf diese Weise gelingt es, die aus der Umgebung gewonnene Energie schliesslich zum Heizen oder zur Warmwasserbereitung zu verwenden. Bei der Wärmeübertragung wird dem Kältemittel Wärme entzogen und es geht vom gasförmigen wieder in den flüssigen Zustand über – es kondensiert.
-
Bevor der Kreislauf im Verdampfer erneut beginnt, fliesst das Kältemittel durch das Expansionsventil. Dabei sinken Druck und Temperatur auf den Ausgangszustand und der Heizkreislauf beginnt wieder von vorne.
Wie wird die Raumtemperatur bei Nutzung einer Wärmepumpe eingestellt?
Auch ohne einen Temperatursensor im Raum ist die Wärmepumpe in der Lage, die Raumtemperatur konstant zu halten. Die Temperaturregelung basiert auf der sogenannten Heizkennlinie: Bei der Inbetriebnahme der Wärmepumpenheizung stellt der zuständige Heizungstechniker die Heizkennlinie ein und gibt damit vor, bei welcher Aussentemperatur welche Vorlauftemperatur in die Radiatoren oder Fussbodenheizung fliessen soll. Dadurch bleibt die Raumtemperatur unabhängig von der Aussentemperatur immer konstant.
COP – Kennzahl für die Leistungsfähigkeit der Wärmepumpe
Die massgebliche Kennzahl zur Bewertung der Leistungsfähigkeit von Wärmepumpen ist der COP (Coefficient of Performance). Der COP gibt das Verhältnis von erzeugter Wärmeenergie zu aufgewendeter elektrischer Energie an. Moderne Wärmepumpen sind in der Lage, ein Vielfaches der aufgewendeten Energie in Form von Wärme bereitzustellen.
Ein Beispiel: Ein COP von 4,0 bzw. 5,0 bedeutet: Die Wärmepumpe stellt das Vier- bzw. Fünffache der aufgebrachten elektrischen Energie in Form von Wärme zur Verfügung. Mit nur einer Kilowattstunde elektrischer Energie kann die Wärmepumpe also vier bzw. fünf Kilowattstunden Wärme erzeugen. 3/4 bzw. 4/5 der nutzbaren Wärmeenergie bezieht die Wärmepumpe aus der Umgebung, nur 1/4 bzw. 1/5 aus elektrischer Energie.
Wichtig ist: Der COP-Wert wird in einem Labor gemessen, er bezieht sich also immer auf die Effizienz der Wärmepumpe in einem bestimmten Betriebspunkt. Im folgenden Abschnitt erklären wir Ihnen, wieso die Jahresarbeitszahl (JAZ) einer Wärmepumpe für den alltäglichen Gebrauch aussagekräftiger als der COP-Wert ist.
JAZ – So effizient ist die Wärmepumpe
In der Praxis ist der JAZ-Wert vom COP-Wert abhängig. Aber wieso genau?
Die Jahresarbeitszahl (JAZ) zeigt die tatsächliche Effizienz eines Heizsystems innerhalb eines Jahres auf. Genau wie der COP-Wert setzt auch die JAZ die nutzbare Wärme ins Verhältnis zur zugeführten elektrischen Energie. Dabei berücksichtigt die JAZ aber alle Betriebszustände innerhalb eines Jahres und gibt damit über den tatsächlichen Energieverbrauch Aufschluss.
Die Jahresarbeitszahl lässt sich frühestens ein Jahr nach Inbetriebnahme der Wärmepumpe wie folgt berechnen: JAZ = abgeführte thermische Energie geteilt durch zugeführte elektrische Energie.
Der durchschnittliche JAZ-Wert von effizienten Wärmepumpen liegt im Bereich zwischen 2,5 und 4,5 und ist abhängig von der Art der Wärmequelle. Während der JAZ-Wert bei Luft/Wasser-Wärmepumpen im Bereich zwischen 2,5 und 3,5 liegt, erreichen Sole/Wasser-Wärmepumpen einen JAZ-Wert zwischen 4,0 und 4,5.
Ein JAZ-Wert von 4,0 bedeutet: Die Wärmepumpe stellt das Vierfache der aufgewandten elektrischen Energie in Form von Wärme zur Verfügung. Mit nur 5’000 Kilowattstunden elektrischer Energie können jährlich 20’000 Kilowattstunden Wärme erzeugt werden. Die Wärmepumpe gibt somit viermal mehr Energie ab, als sie kostenpflichtig aus dem Stromnetz bezieht. (Wärmebedarf / JAZ = Strombedarf)
Fazit - Funktionsweise einer Wärmepumpe
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Einbau einer Wärmepumpe in Ihr Einfamilienhaus eine hervorragende Möglichkeit ist, dessen Effizienz und Komfort zu verbessern. Dank der eingesetzten Technologien und der Auswahl aus verschiedenen Wärmepumpen-Typen und -grössen, arbeiten sie jederzeit effizient und zuverlässig. So können Sie sicher sein, dass Ihr Haus über viele Jahre hinweg hervorragend geheizt oder gekühlt wird. Ausserdem bieten moderne Wärmepumpen grosse Kosteneinsparungen gegenüber herkömmlichen Heizvarianten. Wenn Sie auf der Suche nach einer sauberen, umweltfreundlichen Energielösung für Ihr Einfamilienhaus sind, dann sind Sie bei der Wärmepumpe genau richtig.
Wünschen Sie eine Beratung?
Sie interessieren sich für eine Wärmepumpe und sind noch nicht sicher, ob dies die richtige Wahl ist? Besuchen Sie unseren kostenlosen Heizungs-Check oder lassen Sie sich von unseren Heizexperten beraten.