Die Wärmepumpe nimmt Energie aus der Umgebung auf und verdichtet sie zu Wärmeenergie. Die Umgebung kann die Luft, Abluft aus Systemen des Hauses (Abwasser, Lüftungsanlage, andere Heizungen wie ein Solarkollektor), industrielle Abwärme, das Grundwasser in ~10 m Tiefe, Tiefenwasser und/oder auch eine oberflächennahe Erdschicht sein. Es muss in der Umgebung nicht warm sein: Selbst bei Minusgraden in der Umgebung ist noch die Erzeugung einer höheren Temperatur im Haus möglich.


Einsatz einer Wärmepumpe

Der Einsatz erfolgt vorrangig zu Heizzwecken in Gebäuden, doch auch das Trinkwasser lässt sich so erwärmen. Unternehmen verwenden die Technologie zur Erzeugung von Prozesswärme, Wäschetrockner lassen sich ebenfalls damit betreiben. Das physikalische Prinzip der Komprimierung und Dekomprimierung eines Kühlmittels, das dabei thermische Energie aufnimmt und abgibt, funktioniert auch umgekehrt und lässt sich daher zum Kühlen verwenden. Es kommt prinzipiell auch im Kühlschrank und in der Klimaanlage zum Einsatz. Die technologische Umsetzung unterscheidet sich je nach Anwendungsfall. Wenn das System auf reine Kompression und Dekompression setzt, stammt die eigentliche Energie für die Temperaturveränderung aus der mechanischen Antriebsleistung des Kompressors, der seinerseits elektrisch betrieben wird. Beim Prinzip der Absorption hingegen dient Hochtemperaturwärme als Antriebsleistung, bei der Adsorption und Desorption erfolgt der Energieaustausch an den Oberflächen von bestimmten Stoffen wie Zeolith oder Aktivkohle, die Wärme aufnehmen und abgeben können. Besonders effizient funktioniert die Technologie, wenn die Anlagen in der Nähe von Industriebetrieben installiert werden, die sehr viel Prozesswärme abgeben. Diese lässt sich ausgezeichnet verwerten. Selbst Abwasser bietet ein gewisses Wärmereservoir. Diesbezügliche Überlegungen sind für den wirtschaftlichen Betrieb sehr wichtig. Prinzipiell lässt sich zwar per Verdampfungsenthalpie (Energiegewinnung durch den Wechsel des Aggregatzustandes von flüssig zu gasförmig und umgekehrt) immer Wärme gewinnen, doch bei einer sehr kalten Außentemperatur ist der energetische Aufwand hierfür sehr hoch. Wenn der dafür benötigte elektrische Strom aus konventionellen Energieträgern stammt, verpufft auch der ökologische Effekt. Daher ist es immer gut, wenn die Wärme einer ansonsten ungenutzten Wärmequelle wie der industriellen Abwärme entnommen werden kann.


Verschiedene Arten von Wärmepumpen

Bei der Entscheidung für die Installation werden Gebäudebesitzer von der beauftragten Fachfirma immer zuerst gefragt, welche Variante sie eigentlich nutzen möchten. Diese Frage bezieht sich auf das Medium, dem die Wärmeenergie entzogen wird. Es kann wie schon erwähnt Grund-, Oberflächen- oder Abwasser, die über eine Sonde erfasste Erdwärme, thermisch genutzte Solarenergie, Luft, die Fassadenwärme, industrielle Abwärme, ein wasserführendes Heizsysteme oder auch Abwärme der Klimaanlage sein. Welches System sich lohnt, hängt von der Bauart des Gebäudes, der Nähe zu Abwärme und (bei Erdkollektoren) auch der Größe des Grundstücks ab. Die Kosten spielen dabei eine bedeutende Rolle. So kann eine Wärmepumpe mit Tiefenwasser sehr effizient arbeiten, doch die Förderung verlangt zunächst eine Bohrung von 60 bis 80 m Tiefe, die sehr teuer ist. Erdkollektoren lassen sich deutlich preiswerter verlegen, verlangen aber ein großes Grundstück. Die Entnahme von Energie aus der Außenluft lässt sich technisch am einfachsten realisieren, doch im Winter braucht diese Anlage enorm viel elektrische Energie. 

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