Die ganze Welt spricht von Wärmepumpen. Doch was ist das genau, und wie funktionieren sie? Das beleuchten wir in diesem Artikel.
Geschichte
Im 19. Jahrhundert wurden die Grundlagen der Thermodynamik erforscht, diese legten den Grundstein für die Entwicklung von Wärmepumpen als Heizsystem. Die ersten Systeme waren in der Industrie zu finden. Für den häuslichen Gebrauch startete die Entwicklung erst im 20. Jahrhundert. Die Technologie ist also noch jung, entwickelt sich ständig weiter und wird effizienter. Einem Kühlschrank liegt dasselbe physikalische Prinzip wie einer Wärmepumpe zu Grunde.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe
Eine Wärmepumpe nutzt die Wärme aus Wasser, Luft oder Erde. Natürlich kann auch gezielt Abwärme aus industriellen Prozessen oder Abwasser genutzt werden. Selbst in Luft mit Minusgraden funktioniert dieses Prinzip. Die Wärme wird entzogen, und die noch kältere Luft wird ausgeblasen. In der Wärmepumpe wird ein Kühlmittel verwendet, das bei Erwärmung schnell gasförmig wird und sich bei Abkühlung schnell wieder verflüssigt. Je nach Art der Wärmepumpe kommen verschiedene Kältemittel zum Einsatz. Früher wurden oft sehr umweltschädliche Mittel wie Chlorfluorkohlenwasserstoff verwendet, die als stark Ozonschicht schädigend gelten. Heute sind diese Mittel nicht mehr zugelassen.
Jede Wärmepumpe besteht aus den vier Komponenten Verdichter, Kondensator, Verflüssiger und Verdampfer. Die Funktionsweise lässt sich am besten anhand dieser Grafik erklären.
Vorteile
Wärmepumpen werden als sehr umweltfreundlich angepriesen. Im Betrieb benötigen sie Strom für Steuerung, Wärmeverteilung, Verdichter und Pumpe/Ventilator, die das Energiequellmedium wie Wasser oder Luft bewegen. Die Anlage gewinnt mehr Wärmeenergie als Energie in Form von Strom gebraucht wird. Ausgedrückt wird das mit dem COP-Wert (Coefficient of Performance). Berechnet wird dieser, indem man die abgegebene Wärmeleistung in Kilowatt (kW) durch die aufgenommen Energieleistung in Kilowattstunden (kWh) teilt. Je nach Energiequelle und Anlage kann dieser Wert zwischen 2.5 und 6 liegen. Die Erdwärme ist dabei die effizienteste Methode, kann aber nicht überall eingesetzt werden. Wird eine Wärmepumpe mit einer eigenen Photovoltaik-Anlage kombiniert, ist das Gebäude schon recht energieautark. Wärmepumpen können in verschiedenen Grössen gebaut werden, das Prinzip bleibt dabei dasselbe.
Nachteile
Wo es Vorteile gibt, sind die Nachteile nicht weit. Je nach Umgebung oder politischem Umfeld können Wärmepumpen nicht wie gewünscht eingesetzt werden. Erdwärmebohrungen sind nicht nur teuer, auch können sie manchmal auf Grund gesetzlicher Bestimmungen nicht umgesetzt werden.
Wer Strom nicht selber produzieren kann, ist davon abhängig, wie dieser gewonnen wird. Möglicherweise bin ich dann nicht mehr so grün unterwegs, wie ich mir gedacht habe.
Bei Luft-Wärmepumpen ist ein Rückkühler in der Regel ausserhalb des Gebäudes nötig. Das sieht optisch nicht gerade schön aus, und die Strömungsgeräusche der Luft werden auch nicht immer nur positiv aufgenommen.
Trotz einiger Nachtteile ist eine Wärmepumpe als Heizung auf jeden Fall zu prüfen.
Nachfrage Ausblick
Die Nachfrage an Wärmepumpen wird in den nächsten Jahren hoch sein, da Heizungen mit fossilen Energieträgern ersetzt werden müssen. Der Strombedarf wird deshalb weiter zunehmen, auch wenn die Geräte effizienter werden.