Alleskönner Wärmepumpe

Wärmeenergie

In Zeiten von Klimakrise, Gasknappheit und astronomischen Energiepreisen sind Alternativen gefragt. Immer öfter wird da die Wärmepumpe ins Spiel gebracht, die unter Ausnutzung grundlegender physikalischer Eigenschaften die Wärmeenergie aus einer Kilowattstunde Strom vervielfachen kann.

Von Dirk Seybold

Bei Wärmepumpen wird die Wärmeenergie nicht von einem Brennstoff wie Öl, Gas oder Holz zur Verfügung gestellt, sondern aus der Umgebung gewonnen. Das Funktionsprinzip einer Wärmepumpe ist dasselbe wie bei einem Kühlschrank, nur umgekehrt. Dabei macht man sich das physikalische Prinzip zunutze, dass der Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand Energie benötigt, im umgekehrten Fall aber auch wieder abgegeben wird. Eine Wärmepumpe nimmt dabei über das im geschlossenen Kreislauf zirkulierende Kältemittel die Abwärme der Umgebung, das kann Luft, Wasser oder Erdwärme sein, über einen Wärmetauscher auf, wodurch es sich erwärmt und verdampft. Dann wird das gasförmige Kältemittel durch einen Kompressor verdichtet und erwärmt sich so weiter. Schließlich erreicht das gasförmige Kältemittel einen weiteren Wärmetauscher, wo es die Wärme an das Warmwasser des Heizungssystems abgibt und sich dadurch wieder verflüssigt. Dabei dehnt es sich wieder aus, wodurch es weiter abkühlt.

Effizienz wird großgeschrieben

Dieses System funktioniert in beide Richtungen, man kann daher mit einer Wärmepumpe sowohl heizen als auch kühlen. Je niedriger der Temperaturunterschied ist, der überwunden werden muss, desto effizienter arbeitet die Wärmepumpe. Ideal ist daher eine Kombination dieses Systems mit Fußboden- oder Wandheizungen. Gemessen wird die Effizienz einer Wärmepumpe mit der sogenannten Jahresarbeitszahl. Diese besagt, wie viel Kilowattstunden Wärmeenergie im Verhältnis zur aufgewendeten elektrischen Energie gewonnen werden kann. Ist die Zahl größer als drei, wird also aus einer Kilowattstunde Strom mehr als drei Kilowattstunden Energie, arbeitet eine Wärmepumpe effizient. Sehr gute Modelle schaffen eine Zahl zwischen vier und sechs. Diese Effizienz ist auch der Grund, warum Wärmepumpen in modernen Wäschetrocknern oder als Heizung bei E- Autos immer öfter eingesetzt werden. Luft, Wasser, Erde – die Qual der Wahl? Das Medium Luft stellt dabei die einfachste und auch kostengünstigste Alternative dar, da es für eine Luftwärmepumpe nur ein Außengerät benötigt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Umgebungswärme über eine Erdsonde oder einen Erdkollektor aufzunehmen. Die aufwendigste, aber zugleich effizienteste Art der Wärmeenergiegewinnung ist die aus (Grund-)Wasser. Dafür benötigt man aber einen Brunnen für die Entnahme und Wiedereinleitung des Wassers, aus dem die Energie gewonnen wird. Diese Art der Energiegewinnung ist deswegen so effizient, da das Wasser im Untergrund während des gesamten Jahres eine gleichbleibende Temperatur aufweist. Dem steht aber der erhebliche Aufwand des Brunnenbaus entgegen. Denn neben dem baulichen und finanziellen Aufwand ist auch eine wasserrechtliche Genehmigung dafür notwendig.

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Foto: istock.com/Creativebird

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