Wärmepumpe

Energetische Zauberei

Es klingt wie Zauberei: Mit 25 Prozent Energie lässt sich eine Heizleistung von 100 Prozent erreichen. Wie das geht? Mit einer Wärmepumpe. Sie arbeitet wie ein Kühlschrank – nur auf dem umgekehrten Weg. Dabei ist die Wärmepumpe auch klimafreundlich, wenn ihr Strom aus Erneuerbarer Energie kommt.

Wärmepumpe - die Funktionsweise

Kühlschrank? Er entzieht seinem Innenraum die Wärme, um Lebensmittel zu kühlen. Diese Wärme gibt er an die Umgebung ab. Eine Wärmepumpe funktioniert in der Gegenrichtung: Sie nimmt Wärme aus der Umgebung auf – und gibt sie nach innen ab, etwa um ein Haus zu heizen. Dabei kommen 75 Prozent der Energie aus der Umgebung, zum Beispiel aus der Luft oder dem Boden. Und die übrigen 25 Prozent sind elektrische Energie, die zum Betreiben der Wärmepumpe nötig sind. Dabei lässt sich das Prinzip einer Wärmepumpe in vier Schritten erklären, die einen Kreisprozess darstellen:

  • Verdampfer: Als Träger für die Wärmeenergie kommt ein Kältemittel zum Einsatz, das einen extrem niedrigen Siedepunkt hat. Im Verdampfer nimmt dieses Kältemittel die Wärme aus der Umgebung auf – und geht in die Gasphase über.
  • Verdichter: Das gasförmige Kühlmittel gelangt in den Verdichter, wo es durch Kompression erhitzt wird. Dazu ist elektrischer Strom nötig, der von außen kommen muss – und 25 Prozent des gesamten Energieaufwands ausmacht.
  • Verflüssiger: Das erhitzte Gas gibt seine Wärme an den Heizkreislauf ab, wobei es wieder flüssig wird.
  • Expansionsventil: Das Kältemittel wird entspannt – und erneut dem Kreislauf der Wärmepumpe zugeführt.

Weniger Emissionen durch Wärmepumpen

Der „Bundesverband Wärmepumpe“ (bwp) vergleicht diese Technologie mit anderen Methoden, ein Haus zu heizen: „Ein Vergleich mit den Emissionswerten anderer Heizungstechnologien untermauert eindrucksvoll den Vorsprung der Wärmepumpe. So fallen z. B. im Vergleich zur Gasheizung 38%, im Vergleich zur Ölheizung sogar 57% weniger CO2-Emissionen an. Zudem arbeitet das Gerät vor Ort zu 100% emissionsfrei.“ Auch bei den Kosten hat die Wärmepumpe deutliche Vorteile: Die Verbrauchskosten pro Quadratmeter fallen 52 Prozent geringer aus als bei einer Gasheizung – und liegen 43 Prozent unter den Kosten einer Ölheizung. „So hat sich die Investition in Rekordzeit amortisiert“, schreibt der bwp.

Und woher kommt die Umgebungswärme? Drei Wege sind denkbar: Eine Erdsonde wird im Boden versenkt, um die hohe Wärmeleistung des Erdreichs zu nutzen. Die Temperatur liegt bei konstant 10 Grad, ab einer Tiefe von zehn Metern. Wie tief man bohrt, hängt vom Wärmebedarf und der Wärmeleitfähigkeit des Bodens ab. Für ein neues Einfamilienhaus beträgt die Bohrtiefe im Durchschnitt 100 Meter. Alternative: Erdkollektoren, die als großflächiges Rohrsystem waagrecht verlegt werden (1 – 1,5 Meter Tiefe). Ihr Flächenbedarf liegt zwischen 200 und 250 Quadratmetern.

Die nächste Möglichkeit besteht darin, die Wärmepumpe aus Grundwasser mit Wärme zu versorgen: Dazu wird ein Förderbrunnen genutzt; die Wärmepumpe entzieht dem Wasser die Wärme – und über einen Schluckbrunnen gelangt es zurück in die Erde. Es kann sehr kalt sein … und trotzdem liegt die Temperatur des Grundwassers bei rund 10 Grad. Letzte Möglichkeit: Die Wärme stammt aus der Luft. Dieser Weg lässt sich leicht erschließen, Bohrungen sind nicht notwendig. Eine solche Wärmepumpe ist aber weniger effizient, weil gerade in der Heizperiode die Lufttemperatur niedrig ist. Allerdings ist der Investitionsbedarf nicht so hoch wie bei den anderen Systemen – bei dieser Art von Wärmepumpe lassen sich durchschnittlich 3.000 Euro sparen.

Ein Beitrag von Ingo Leipner

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