So funktioniert die Wärmepumpe

Die einfache Erklärung

Eigentlich ist der oft gemachte Vergleich mit einem Kühlschrank gar nicht so falsch. Bei einem Kühlschrank kühlen wir nämlich nicht, sondern entziehen ihm Wärme und geben diese zusammen mit der Wärme, die durch den Antrieb entsteht, an die Rückwand ab.

Solange wir nun kühlen, könnten wir also bereits mit dem Haushaltskühlschrank ein wenig die Umgebung beheizen. Bei unseren Wärmepumpen geben wir die Wärme aber nicht an die Luft ab, sondern mithilfe eines Wärmetauschers an das Heizungswasser. Nun brauchen wir noch das Innere eines Kühlschranks. Einen Ort, wo wir „kühlen“ resp. Wärme entziehen können und dies solange wir heizen wollen. In unserer Natur kommen drei solche Energie-Quellen vor: in der Luft, im Erdreich und natürlich im Grundwasser.

Falls Sie sich jetzt Fragen, wie das den bei Minustemperaturen im Winter mit der Luft funktionieren soll, sind Sie nicht alleine. Denken Sie am besten an ihr Gefrierfach, hier funktioniert es schliesslich auch. Die Natur kennt keine Minustemperaturen, nur warm und weniger warm.
 

Die etwas technischere Erklärung

In der Ausgangsposition befindet sich das Kältemittel in einem gasförmigen Zustand bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur. Es fliesst durch den Verdampfer, wo es Wärmeenergie aus der Umgebung (z.B. Aussenluft, Erdreich oder Grundwasser) aufnimmt. Durch diese Wärmeaufnahme verdampft das Kältemittel und wird zu einem Gas. 
Dieses gasförmige Kältemittel wird dann zum Kompressor geleitet, wo es unter hohem Druck komprimiert wird. Durch die Kompression erhöht sich die Temperatur des Kältemittels deutlich über die Aussentemperatur. 
In diesem hochenergetischen Zustand fliesst das Kältemittel durch den Kondensator. Im Kondensator gibt das heisse Kältemittel seine Wärme an das Heizsystem (z.B. Fussbodenheizung oder Heizkörper) ab. Während dieses Prozesses kondensiert das Kältemittel und wechselt zurück in den flüssigen Zustand.
Das nun flüssige Kältemittel, das immer noch unter hohem Druck steht, gelangt anschliessend in ein Expansionsventil. Im Ventil wird der Druck des Kältemittels reduziert, was zu einer Abkühlung führt. Das abgekühlte, flüssige Kältemittel zirkuliert zurück zum Verdampfer, um den Zyklus erneut zu beginnen.


Die Effizienz einer Wärmepumpe 

wird durch die Leistungszahl (COP) und die Jahresarbeitszahl (JAZ) bewertet. Diese Kennzahlen geben an, wie effektiv die Wärmepumpe unter verschiedenen Betriebsbedingungen Wärmeenergie im Ver-gleich zur aufgewendeten elektrischen Energie transportiert.

Beispiel:
Elektrische Energie: 2 kW
Umweltenergienergie: 6 kW
Heizungsenergie: 8 kW

In diesem Beispiel wäre die JAZ/COP eine 4, 
die  Heizungsenergie (8 kW) difidiert durch die elektrische Energie (2 kW). 

Bei der Differenz zwischen der Heizungsenergie (8 kW) und der elektrische Energie (2 kW), handelt es sich um die Energie, welche aus der Umwelt gewonnen wird (6 kW).