Hybridsolar-Homesystem

Wärmepumpen haben die Aufgabe, das Temperaturniveau – entsprechend dem Wärmebedarf – zum Heizen und für die Bereitstellung von Warmwasser anzuheben. Herkömmliche Wärmepumpen beziehen die dafür erforderliche thermische Energie (Wärme zum Heizen) kostenlos aus der Umwelt, wie aus der Luft, dem Erdreich (Geothermie), dem Grundwasser oder durch solare Einstrahlung.

Wärmepumpen werden mit Strom betrieben. Ein entscheidendes Kriterium für die Effizienz einer Wärmepumpe ist daher die JAZ (Jahresarbeitszahl). Je höher die JAZ, desto effizienter läuft eine Wärmepumpe oder anders gesagt: je weniger kWh Strom zum Betrieb der Wärmepumpe benötigt werden und je mehr kWh Wärmeenergie genutzt werden kann, umso höher ist die Effizienz der Wärmepumpe. Eine Wärmepumpe, welche mit Erneuerbarer Energie betrieben wird, meist sogar mit eigenem Solarstrom, spart enorme Kosten und CO2.

Funktion einer Wärmepumpe

Eine Wärmepumpen-Heizungsanlage besteht aus drei Teilen: der Wärmequellenanlage, die der Umgebung die benötigte Energie entzieht; der eigentlichen Wärmepumpe, die die gewonnene Umweltwärme nutzbar macht; sowie dem Wärmeverteil- und Speichersystem, das die Wärmeenergie im Haus verteilt oder zwischenspeichert. Der technische Prozess läuft dabei in drei Schritten ab.

Schritt 1: Gewinnung

In der Wärmequellenanlage zirkuliert eine Flüssigkeit, häufig eine Sole, d.h. Wasser, das mit Frostschutzmittel versetzt ist. Die Flüssigkeit nimmt die Umweltwärme, z.B. aus dem Erdreich oder dem Grundwasser, auf und transportiert diese zur Wärmepumpe. Eine Ausnahme bilden Luft-Wärmepumpen. Diese saugen über einen Ventilator die Außenluft an, die der Wärmepumpe die Umgebungswärme zuführt.

Schritt 2: Nutzbarmachung

In der Wärmepumpe befindet sich ein weiterer Kreislauf, in dem ein sogenanntes Kältemittel zirkuliert. In einem Wärmetauscher, dem Verdampfer, wird die Umweltenergie von dem ersten Kreislauf auf das Kältemittel übertragen, das dadurch verdampft. Bei Luftwärmepumpen erhitzt die Außenluft das Kältemittel. Der Kältemitteldampf wird nun zu einem Verdichter/Kompressor weitergeleitet. Dadurch hebt sich das Temperaturniveau des gasförmigen Kältemittels, es wird also heißer. In einem weiteren Wärmetauscher, dem sogenannten Verflüssiger, wird das unter hohem Druck stehende, heiße Kältemittelgas nun kondensiert, wobei es seine Wärme wieder abgibt. Anschließend wird das verflüssigte Kältemittel zu einer Drossel, in der der Druck des Kältemittels wieder verringert wird, geleitet. Das nun flüssige, entspannte Kältemittel wird schließlich zum Verdampfer zurückgeführt.

Schritt 3: Beheizung

In dem zu beheizenden Gebäude befindet sich nun das Wärmeverteil- und Speichersystem. Darin zirkuliert als Heizmedium in der Regel Wasser. Dieses Wasser nimmt die Wärme, die das Kältemittel im Verflüssiger abgibt, auf und leitet dieses entweder zu einem Verteilersystem, wie z.B. Flächenheizungen oder Heizkörpern, oder zu einem Heizungspuffer- bzw. Warmwasserspeicher.