Wärmepumpen-Prinzip – Wärme von draußen für drinnen

Der Erdboden und das Grundwasser speichern die Energie der Sonne, sind somit das ganze Jahr hindurch sprudelnde Wärmequellen. Ab einer Tiefe von rund zehn Metern beträgt die Temperatur konstant etwa zehn Grad Celsius. Um den Naturschatz Erdwärme ins Haus zu holen, wird sie über Sonden oder Kollektoren, die mit einem frostbeständigen Arbeitsmittel gefüllt sind, aus dem Erdreich aufgenommen. Eine Wärmepumpe erhitzt sie unter Einsatz von Elektroenergie auf die benötigte Heiztemperatur. Dabei kommen etwa drei Viertel der im Gebäude verwerteten Endwärme aus der Umweltquelle, nur rund ein Viertel wird aus dem Strom generiert. Wärme lässt sich außerdem aus der Umgebungsluft oder dem Abwasser gewinnen.

Wärme aus dem Erdboden	Wärme aus dem Grundwasser	Wärme aus der Umgebungsluft

Wärmepumpen-Funktionsweise – Kühlschrank umgekehrt

Die Wärmepumpen arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie ein bewährtes Haushaltsgerät: der Kühlschrank. Dem wird im Inneren die Wärme mittels einer Kältemaschine entzogen. Das Abfallprodukt, das an der Rückseite austritt, ist warme Luft.

Geht es ums Heizen, wird die Energie vom Außenbereich abgezogen und in den Innenbereich abgegeben – also umgekehrt wie ein Kühlschrank.

Diesen Energieaustausch vollzieht die Wärmepumpe. In ihr zirkuliert ein Kältemittel, das bereits bei sehr niedrigen Temperaturen verdampft und dem Wärmequellenkreislauf dabei die Wärme entzieht. Mit Hilfe von Antriebsenergie (Elektroenergie aus dem Stromnetz) wird das verdampfte Kältemittel im Kompressor (Verdichter) stark verdichtet: Mit höherem Druck steigt auch die Temperatur. Anschließend wird das Kältemittel wieder verflüssigt, wodurch es die gespeicherte Wärme – Wärme aus der Umweltquelle plus Antriebsenergie aus dem Stromnetz – an die Heizung abgibt. Im Expansionsventil wird das Kältemittel entspannt, bevor es erneut in den Kreislauf geht.