Wärmepumpe-Arten erklärt: So funktionieren sie

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Wärmepumpen heizen besonders umweltschonend. Die verschiedenen Wärmepumpenarten unterscheiden sich aufgrund ihrer Wärmegewinnung und der Funktionsweise.

Allgemein funktioniert eine Wärmepumpe, indem sie Energie aus der Umwelt nutzt, um zu heizen. Auch, wenn es draußen nicht wärmer als im Haus ist, kann die in der Umgebung gespeicherte Wärmeenergie genutzt werden. Dadurch erhitzt die Wärmepumpe das Wasser im Heizkreislauf. 

Im Gegensatz zu herkömmlichen Heizungen gibt es bei Wärmepumpen keine Verbrennung. Diese ermöglicht normalerweise die sehr hohen Temperaturen, die zum Heizen benötigt werden. Eine Wärmepumpe ist daher am effizientesten, wenn die Außentemperaturen hoch sind und ein großflächiges Heizsystem verwendet wird. Sind die Heizkörper groß, müssen sie nicht so stark erhitzt werden, um ein Haus zu heizen.

Unabhängig von der Heizungsart gibt es viele Möglichkeiten, wie du Heizkosten sparen kannst.

Gut zu wissen: Einige Ökostromanbieter haben einen extra Wärmepumpenstromtarif, der oft sogar etwas günstiger ist.

Wie unterscheiden sich Arten von Wärmepumpen?

Wasser-Wasser-Wärmepumpen beziehen die Wärme aus dem Grundwasser.
Wasser-Wasser-Wärmepumpen beziehen die Wärme aus dem Grundwasser.
(Foto: CC0 / Pixabay / WikimediaImages)

Es gibt verschiedene Weisen, wie du Arten von Wärmepumpen unterscheiden kannst. Zu den ersten beiden geben wir dir in diesem Artikel Details:

  1. Welche Form von Umgebungswärme nutzt die Pumpe? Wärmepumpen können Energie nutzen, die in Luft, Boden oder Grundwasser gespeichert ist. 
  2. Ist die Wärmeenergie aus der Umgebung erst einmal in die Wärmepumpe eingespeist, muss diese noch nutzbar gemacht werden. Dafür muss die Wärmepumpe die Wärme konzentrieren, um eine Heizwirkung zu erzielen. Für diesen Schritt gibt es drei Möglichkeiten, um Umgebungswärme in Heizenergie umzuwandeln: die Kompressionswärmepumpe, die Adsorptionswärmepumpe und die Absorptionswärmepumpe.
  3. Du könntest Arten von Wärmepumpen auch danach unterscheiden, womit sie betrieben sind. Auf dem Markt gibt es nämlich neben den üblicheren strombetriebenen auch gasbetriebene Modelle.
  4. Ein weiteres Kriterium könnte sein, was die Wärmepumpen erhitzen. Es gibt beispielsweise Arten von Wärmepumpen, die den Trinkwasserspeicher erwärmen

4 Arten von Wärmepumpen: Anhand der Form von Umgebungswärme

Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe nutzt die Wärmeenergie der Luft.
Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe nutzt die Wärmeenergie der Luft.
(Foto: CC0 / Pixabay / HarmvdB)

Grundsätzlich werden Wärmepumpen meist darin unterschieden, dass sie verschiedene Formen von Umgebungswärme nutzen. Diesem Kriterium nach gibt es vier Arten von Wärmepumpen.

Unter den Begriff der Luft-Wärmepumpe fallen die beiden ersten aufgelisteten Arten, weil beide Wärme aus der Luft ziehen. 

1. Luft-Wasser-Wärmepumpe

Diese nimmt die benötigte Energie direkt aus der Luft auf. Dafür beinhaltet sie ein spezielles Kältemittel, das bereits bei geringen Temperaturen verdampft. Der sogenannte Verdampfer setzt dieses Kältemittel der Umgebungsluft aus, es erwärmt sich und verdampft dabei. Dies ist der erste wichtige Schritt in jedem Wärmepumpenkreislauf.

Vorteile:

  • unkomplizierte und kostengünstigere Anschaffung
  • für sehr viele Häuser, auch für viele Altbauten geeignet
  • keine nötige Genehmigung von Bohrungen und damit verbundene Kosten

Nachteile:

  • Heizleistung vergleichsweise gering, kommt bei schlecht gedämmten Häusern an ihre Grenzen; eher nur für sehr gut gedämmte Niedrigenergiehäuser geeignet
  • jährlicher Stromverbrauch höher als bei den anderen Wärmepumpenarten
  • Pumpe kann sehr laut sein

2. Luft-Luft-Wärmepumpen

Sie nutzt die Wärme der Abluft einer Lüftungsanlage oder verbrauchte Raumluft als Wärmequelle statt der Außenluft. Die Wärme wird dann über die Luft, in etwa von einem Raum in den anderen übertragen. Daher nennt man sie auch „Lüftungswärmesysteme“. Weil daraus nur sehr begrenzt Wärme entsteht, kann sie nur für Gebäude genutzt werden, die sehr wenig geheizt werden müssen. Diese Gebäude verfügen dann meist über keine Heizkörper.

Vorteile:

  • einige können nicht nur heizen, sondern auch kühlen
  • besonders gut einsetzbar in gut gedämmten Häusern, weil die Wärmerückgewinnung effizient funktionieren kann

Nachteile:

  • eignen sich vor allem nur für Passiv- oder Niedrigenergiehäuser
  • Einsatz im Altbau daher erst nach umfassenden Sanierungen sinnvoll
  • Luft ist ein weniger effizienter Wärmeträger als Wasser

3. Sole-Wasser-Wärmepumpe / Erdwärme-Pumpe

Diese nutzt die Wärmeenergie aus dem Erdreich und wird deshalb auch als Erdwärme-Pumpe bezeichnet. Dafür wird ein Solekreislauf eingerichtet. Das ist ein Netz von Rohren, in denen unterirdisch Wasser fließt und die umgebende Wärmeenergie aufnimmt. Dieses kann entweder durch eine Erdsonde in tiefe Erdschichten reichen und dafür eine geringe Fläche beanspruchen oder durch Erdkollektoren in geringer Tiefe eine große Fläche abdecken. Aus dem Solekreislauf wird die Wärme dann wieder auf ein Kältemittel übertragen.

Vorteile:

  • Flexibilität in Bezug auf die Konstruktion, da verschiedene Arten zur Auswahl stehen
  • besonders hohe Fördergelder
  • weitgehend unabhängig von der Außentemperatur, kann im Sommer das Haus auch kühlen
  • niedrigerer Stromverbrauch als bei der Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Nachteil:

  • nötige Genehmigung der Bohrung
  • höhere Kosten als bei der Wasser-Wasser-Wärmepumpe

4. Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Diese nutzt die Wärme im Grundwasser. Der sogenannte Förderbrunnen leitet es zur Wärmepumpe, wo es seine Wärmeenergie an ein Kältemittel abgibt. Anschließend pumpt der sogenannte Schluckbrunnen das Grundwasser zurück ins Erdreich. Die beiden Brunnen müssen dabei einen Mindestabstand haben, damit das kalte, bereits verwendete Wasser nicht erneut genutzt wird.

Vorteile:

  • Geringe Wartungs- und Stromkosten
  • Benötigt wenig Platz
  • Fördermöglichkeiten durch das BAFA und die KfW

Nachteile:

  • nötige Genehmigung der Bohrung
  • bei hohem Wärmebedarf nicht gut geeignet
  • hohe Investitionskosten

Arten von Wärmepumpen: Die Energie nutzbar machen

Mit einer Wärmepumpe kannst du umweltfreundlich heizen.
Mit einer Wärmepumpe kannst du umweltfreundlich heizen.
(Foto: CC0 / Pixabay / TBIT)

Um die Umgebungswärme in Heizenergie umzuwandeln, gibt es drei Arten von Wärmepumpen:

  • Die am meisten verbreitete Variante der Wärmepumpe ist die Kompressionswärmepumpe. Das durch die entsprechende Wärmegewinnung verdampfte Kältemittel wird hier zu einem Verdichter geleitet. Dieser ist ein elektrisch betriebener Kompressor, der den Kältemitteldampf zusammenpresst. Durch den steigenden Druck steigt auch die Temperatur. Der nun sehr warme Dampf gibt dann seine Energie an das Heizwasser ab. Anschließend wird der abgekühlte Dampf durch Absenken des Drucks wieder flüssig und in dieser Form wieder zur Energiegewinnung am Anfang des Kreislaufs geschickt.
  • Alternativ gibt es einerseits die Adsorptionswärmepumpe. Bei dieser lagert sich der Dampf an ein poröses, festes Material wie Zeolith an. Anschließend wird er durch Erhitzen ausgetrieben und gibt seine Energie an das Heizwasser ab. Dabei verflüssigt sich das Kältemittel wieder.
  • Die dritte Variante, die Energie nutzbar zu machen, ist die Absorptionswärmepumpe. Diese funktioniert wie die Adsorptionswärmepumpe. Anstelle des festen Materials nutzt sie allerdings eine Flüssigkeit.

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