Funktion

Kühlschrank Wärmepumpe? Wärme aus der Natur!

Wärmepumpen sind keine Erfindung der Neuzeit. Ganz im Gegenteil. Wärmepumpen gibt es schon seit mehr als 150 Jahren. Die erste Wärmepumpe kam in der Saline in Ebensee zum Einsatz. Oberösterreich gilt daher als das Mutterland der Wärmepumpe. Weil es die Wärmepumpen-Hersteller seit jeher verstanden haben die Technologie laufend weiterzuentwickeln, sind heute hoch effiziente und technisch ausgereifte Wärmepumpenanlagen am Markt, die wenig Strom zum Antrieb benötigen und über Jahrzehnte zuverlässig arbeiten.

Durch ihre besondere Funktionsweise gehört die Wärmepumpe zu den umweltschonendsten Methoden der Heizung und Warmwasserbereitung. Sie reduziert klimaschädliche CO2-Emissionen und den Energieverbrauch. Darüber hinaus benötigt sie kaum Wartung und stellt bei richtiger Planung und optimalem Betrieb ein Vielfaches der eingesetzten elektrischen Antriebsleistung an Wärmeenergie zur Verfügung.


Geschichtliches

Peter v. Rittingers Wärmepumpensystem (Rekonstruktion von Robert Winkler, 1995): Peter Ritter von Rittinger, Bergbauingenieur aus Schemnitz (Mähren), hat die geniale Idee: Er baut eine Dampfkompressionsmaschine zur Wiederverwendung der Abdampfwärme. 1857 geht in der Saline Ebensee der Prototyp der neuen „Dampfpumpe“ in Betrieb. Dies ist der weltweit erste Einsatz des Prinzips „Wärmepumpe“.

Umgekehrtes Prinzip

Wärmepumpen funktionieren wie Kühlschränke – nur wird das Prinzip genau umgekehrt genutzt: Während der Kältemittelkreislauf des Kühlschranks seinem Inneren Wärme entzieht und diese an die Umgebung abgibt, entzieht der Kältemittelkreislauf einer Wärmepumpe der Umgebung Wärme. Diese wird innerhalb des Gerätes auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und kann dann zum Heizen oder zum Erwärmen von Brauchwasser genutzt werden. Eine effiziente Wärmepumpe kann so mit 75 % kostenloser Umweltenergie 100 % Wärmeleistung erzeugen.

Die Hauptenergiequelle der Wärmepumpe ist die Umgebungswärme, also die in der Luft, im Boden oder im Grundwasser gespeicherte Sonnenenergie. Um diese Umgebungswärme von einem relativ niedrigen auf das für Heizung und Warmwasser erforderliche Temperaturniveau zu bringen, nutzt die Wärmepumpe ein Kältemittel. Dieses verdampft aufgrund seines niedrigen Siedepunktes schon bei vergleichsweise kalten Temperaturen der Wärmequelle. Durch Antriebsenergie in Form von Strom oder Gas wird das dampfförmige Kältemittel verdichtet, dadurch steigt die Temperatur auf das benötigte Niveau. In einem Kondensator wird das Kältemittel anschließend wieder verflüssigt, wobei es sowohl die zugeführte Antriebsenergie als auch die aufgenommene Umweltwärme auf einem höheren Temperaturniveau an das Heizmedium abgibt.

Wie effizient eine Wärmepumpe als Heizquelle arbeitet, zeigt das Verhältnis der eingesetzten zur erzeugten Energie. Um verschiedene Bauarten und Modelle vergleichen zu können, wird unter Normbedingungen im Labor der so genannte COP-Wert (Coefficient of Performance oder Leistungszahl) ermittelt. Dieser Wert gibt an, wie hoch der Energiegewinn im Vergleich zum Energieeinsatz ist. Moderne Wärmepumpen erreichen dabei unter den genormten Prüfbedingungen COP-Werte von 4 bis 5. Einfacher ausgedrückt: Das 4- bis 5-Fache der eingesetzten Energie wird wieder als Wärme erzeugt.


Arbeitskreislauf

Arbeitskreislauf einer WP
Verdampfen, verdichten, verflüssigen, entspannen. Das sind die vier Eckpunkte im immer wiederkehrenden Arbeitskreislauf einer Wärmepumpe.

Wärmepumpen kühlen auch

Wärmepumpen können darüber hinaus auch zur Kühlung eingesetzt werden. Da die Temperatur im Erdreich im Sommer geringer ist als die Raumtemperatur, können Erd- oder Grundwasser-Wärmepumpen die Kühle des Erdreiches direkt nutzen. Dafür wird nur ein sehr geringer Energieaufwand benötigt, was diese Art der der Kühlung sehr energieeffizient macht. Bei einem höheren Kühlbedarf kann zudem der Wärmepumpen-Kreislauf umgekehrt und zur aktiven Kühlung eingesetzt werden.

Heizen und Kühlen mit Erdwärme