Wärmepumpen - Funktionsweise, Varianten und Kosten im Vergleich
Die Wärmepumpe stellt im Vergleich zu konventionellen Energien wie Öl, Gas, Kohle eine umweltfreundliche sowie nachhaltige Form der Energiegewinnung dar.
Funktionsweise:
Alle Wärmepumpen, beispielsweise von Jordan Penkoff, arbeiten generell nach dem umgekehrten Kühlschrankprinzip. Grundsätzlich sind hier zwei voneinander getrennte Kreisläufe vorhanden. Im ersten, geschlossenen Kreislauf zirkuliert ein sogenanntes Kältemittel, welches dem zweiten Kreislauf Wärme entzieht und diese an die gewünschte jeweilige Umgebung abgibt. Während beim Kühlschrank das Kältemittel der Innenluft des Kühlschranks die Wärme entzieht und diese in der Regel über die Kühlschrankrückseite oder den Boden an die Außenluft abgibt, entzieht der Kältemittelkreislauf bei den Wärmepumpen einem Medium außerhalb des Hauses Wärme, entweder der Erde, dem Grundwasser oder der Luft, und gibt diese an die Raumluft im Hausinnern wieder ab. Als klima- und umweltfreundliche Kältemittel fungieren beispielsweise Kohlendioxid, Ammoniak, Kohlendioxid sowie Kohlenwasserstoffe wie Propan und Butan. Eine weitere wichtige Anforderung an ein geeignetes Kältemittel besteht darin, dass es bereits bei niedrigen Temperaturen, das heißt auch bei Temperaturen bis zu minus 20°C im Außenbereich, verdampft und die so gespeicherte Wärme beim Abkühlen wieder leicht an den zweiten Kreislauf abgeben kann. Unterstützend beim Verdampfungsprozess wirkt ein sogenannter Verdichter, der den Druck und damit die Temperatur des verdampften Kältemittels erhöht. Mit Hilfe des anschliessenden Ausdehnungsprozesses in einem Expansionsventil findet die Abkühlung des Kältemittels und die Wärmeübertragung auf den zweiten Kreislauf statt. In diesem zirkuliert Wasser, welches die gewonnene Wärme über Radiatoren oder über eine Fußbodenheizung im Haus verteilt oder an einen Pufferspeicher weiterleitet.
Mögliche Varianten der Wärmepumpen:
In Abhängigkeit von dem Medium, welchem die Wärme entzogen wird, unterscheidet man zwischen Luft-Wasser- , Wasser-Wasser- und Sole-Wasser-Wärmepumpen (Erdwärmepumpen).
Erd-bzw. Sole-Wasser-Wärmepumpen:
Bei diesem Wärmepumpen-Typ wird dem Erdreich Wärme entzogen. Hierfür werden entweder bis zu 100 m tief Erdsonden oder oberflächennah Erdkollektoren verlegt. Die durchfließende Sole, ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, transportiert die Erdwärme zur Wärmetauscher-Einheit der Wärmepumpe, wo die Wärme mit Hilfe des Kältemittels entzogen und über einen zweiten Wärmetauscher an den Heizkreislauf im Haus abgegeben wird.
Wasser-Wasser-Wärmepumpen:
In diesem Fall dient das Grundwasser als Energielieferant. Es wird über einen Saugbrunnen aus bis zu 80 bis 100 Meter Tiefe ins Haus zu der Wärmetauscher-Einheit transportiert und nach dem Wärmeentzug über einen etwa 15 Meter entferntetn Schluckbrunnen wieder dem Grundwasser-Reservoir zurückgeführt.
Luft-Wasser-Wärmepumpen:
Diese Wärmepumpen-Variante saugt mit Hilfe eines Ventilators die Außenluft an und gewinnt in analoger Weise, wie bei den anderen beiden Wärmepumpen-Typen beschrieben, die Wärmeenergie.
Kosten-Vergleich:
Als kostengünstigste Variante ist eindeutig die Luft-Wasser-Wärmepumpe zu nennen. Sie eignet sich auch für die Heizungsmodernisierung von Altbauten. Sowohl bei der Wasser-Wasser- als auch bei der Sole-Wasser-Wärmepumpe sind im Vorfeld behördliche Genehmigungen für die Bohrungen einzuholen.
