Neben anderen umweltfreundlichen Heizungsarten wie Holz-, Hackschnitzel- oder Pelletheizungen werden auch zunehmend mehr Wärmepumpen installiert. Gerade bei Neuerrichtung von Ein- oder Mehrfamilienhäuser ist dies eine beliebte Heizungsart. Doch auch bei energetischen Sanierungen ersetzen Wärmepumpen häufig konventionelle Öl- oder Gasheizungen.
Aber wie genau funktioniert eine Wärmepumpe? Um dieser Frage auf den Grund zu gehen, kann man sich auf einen kleinen Exkurs zur Funktionsweise des Kühlschranks begeben. Dieser bringt mittels technischer Arbeit in Form von elektrischer Energie Wärme von einem niedrigeren Energieniveau (Kühlschrankraum) auf ein höheres Energieniveau (Raumtemperatur). Das gleiche geschieht bei der Wärmepumpe, die von einem Energiereservoir, das sich auf einem niedrigeren Energieniveau befindet, Wärme zur Warmwassererzeugung „herauszieht“.
Wie das Ganze im Detail aussieht, kann die Umkehrung des Wärme-Kraft-Prozesses genauer erläutern. So wird ein Kältemittel bzw. Medium bei geringem Druck und geringer Temperatur verdampft und im Anschluss verdichtet. Dabei verdampfen in Wärmepumpen von beispielsweise Mühlenbruch Sanitär und Heizung eingesetzte Kältemittel unter atmosphärischen Druck meist bei 25°C bis 40 °C. Die für den Verdichtungsprozess erforderliche Arbeit wird über elektrische Energie zur Verfügung gestellt.
Der verdichtete Dampf kann im Anschluss unter Wärmeabgabe kondensieren. Diese Wärme wird innerhalb eines Wärmetauschers auf das Heizmedium, also Warmwasser für Heizung und Brauchwasser, abgegeben.
Als Energiereservoir zur Kältemittelverdampfung dient in der Praxis entweder die Umgebungsluft, die Erdwärme oder das Grundwasser – je nach gewählter Wärmepumpenart. Davon hängen auch die spätere Installation und der Umfang der vorbereitenden Maßnahmen ab.
So wird bei sogenannten Sole-Wasser-Wärmepumpen die Erdwärme, also die thermische Energie des Erdreiches genutzt. So beträgt beispielsweise die europäische Durchschnittstemperatur der Erdkruste ab einer Tiefe von rund 20 Metern konstant rund 10 °C. Genau diese Tatsache macht man sich bei der Sole-Wasser-Wärmepumpe zum Vorteil. Hierbei wird je nach Grundstücksaufteilung und Bodenbeschaffenheit entweder eine Erdsonde oder ein Erdkollektor verwendet. Für den Erdkollektor, der in rund 1,50 Metern Tiefe verlegt wird, ist dabei deutlich mehr Fläche erforderlich. Die Erdsonde dagegen wird mit einer Tiefenbohrung rund 100 Meter in die Erde versenkt. Bei beiden Varianten dient eine Soleflüssigkeit, welche mit Frostschutzmittel versetzt ist, als Wärmeträger. Diese Art der Wärmepumpe eignet sich vor allem aufgrund ihrer hohen Vorlauftemperatur hervorragend für Sanierungen.
Ähnlich funktioniert das Prinzip der Wasser-Wasser-Wärmepumpe. Hierbei wird ein Schluck- bzw. Saugbrunnen in den Boden gebohrt. Auch hier bedient man sich der konstanten Temperatur des Grundwassers. Auch diese Wärmepumpenart ist sehr effizient und kann beispielsweise im Sommer zur Passivkühlung eingesetzt werden.
Gerade bei Einfamilienhäusern finden sich die Luft-Wasser-Wärmepumpen wieder, da hier der Installationsaufwand deutlich geringer ausfällt. Hier muss nur ein passender Platz für die Außeneinheit der Wärmepumpe gefunden werden. Hierin findet der Energieaustausch zwischen Kältemittel und Umgebungsluft statt. Geräte dieser Bauform funktionieren noch bis Umgebungstemperaturen von bis zu -20 °C und sind zudem ohne Probleme erweiterbar. So können zum Beispiel Solarkollektoren oder eine Gas-Brennwerttechnik integriert werden.