Wärmepumpenheizung - wie funktioniert das?

Geschichte mit Höhen und Tiefen

Die noch junge Geschichte der Wärmepumpen ist ein Geschichte mit ausgeprägten Höhen und Tiefen. Nach der Energiekrise in den späten 70er Jahren waren die Bauherren für alles zu begeistern, was niedrigere Energiekosten versprach. Mit sinkendem Ölpreisen ließ dann aber auch rasch die Nachfrage wieder nach. Heute sind es vor allem Aspekte des Umweltschutzes, die die Wärmepumpe als sparsame Alternative zu herkömmlichen Heizungs- und Warmwassersystemen so beliebt macht.

Skepsis überwiegt zu Unrecht

Die meisten Leute reagieren allerdings erst einmal skeptisch, wenn sie vom Funktionsprinzip der Wärmepumpen hören, demzufolge ja scheinbar Kälte in Wärme umgewandelt wird. Dabei ist das Prinzip gar nicht so ungewöhnlich und wird heute in praktisch jedem Haushalt gerne genutzt: Eine Kühltruhe oder ein Kühlschrank funktionieren beispielsweise genauso. Beim Kühlschrank nämlich wird Wärme aus dem kühlen Innerern des Gerätes heraus in den Raum "transportiert". Aus dem Temperaturunterschied zwischen - um beim Beispiel zu bleiben - den Lebensmitteln im Kühlfach wird die Wärme entzogen, die die Kühlrippen des Kühlschranks an die Raumluft abgeben. Nichts anderes passiert auch in einer Wärmepumpenheizung.

Der Kompressor in meinem Haus

Das Erdreich als Wärmequelle

Ein Kältemittel (eine Flüssigkeit mit einem sehr viel niedrigeren Siedepunkt als Wasser) zirkuliert durch den geschlossenen Kreislauf der Wärmepumpe und entzieht einer Wärmequelle in einem sogenannten "Verdampfer" die "überschüssige" Wärmeenergie. dass beim Verdampfen eines chemischen Stoffs wirklich Energie (sprich Wärme) eingesetzt werden muss, hat auch schon jeder erfahren: Tropfen Sie doch etwas Aftershave oder Parfum auf die Hand. Sie werden feststellen, dass die Flüssigkeit rasch verdampft und gleichzeitig die Haut kalt wird, weil sie Wärme abgegeben hat. Das um ein paar Grad erwärmte, dampfförmige Kältemittel wird nun in einen Kompressor geleitet, wo es verdichtet wird. Dadurch erhöht sich die Temperatur stark. Auch dieses "Phänomen" hat wohl jeder schon erlebt: Wenn man Luft in einen Fahrradreifen pumpt, wird die Luft verdichtet und die Pumpe wird warm.

Wärme aus der Luft

Kältemittel-Kreislauf

In einem Kondensator schließlich gibt das heiße, dampfförmige, komprimierte Kältemittel die Wärme an ein Heizsystem ab und wird prompt wieder flüssig. Nach dem Durchfließen eines Expansionsventils hat es seinen ursprünglichen niedrigen Druck und Temperatur-Werte wieder - und ist auch schon wieder am Ausgangspunkt seiner "Reise", dem Verdampfer, angekommen.

Welche Wärmequelle nutzen?

Grundwasser liefert Wärme

Stellt sich die Frage, welche Wärmequelle für eine Wärmepumpen­heizung in Frage kommt. Geeignet sind in erster Linie Grundwasser, Boden oder die Außenluft, die ganzjährig die Aufgaben als Solarkollektor und Solarspeicher übernehmen können. Die beiden ersten Wärmequellen haben dabei den Nachteil, dass sie zumindest bei einem schon fertigen Haus nur noch mit relativ großem Aufwand (jede Menge Erdarbeiten) realisiert werden können. Außerdem gilt es, die notwendigen wasserrechtlichen Genehmigungen der Behörden einzuholen. Andererseits ist speziell das Grundwasser eine ideale Wärmequelle, denn auch im tiefsten Winter bleibt die Temperatur mit etwa neun Grad konstant. Das gleiche gilt auch für das Erdreich, einmal abgesehen davon, dass man eine relativ große Grundstücksfläche benötigt, um der Erde mit Rohrschlangen die Wärme abzuzapfen.

Die Nachteile von Luft

Am einfachsten ist also die Verwendung von Luft als Wärmequelle, aber auch hier gibt es einen gravierenden Nachteil: Da die Temperatur der Atemluft nicht gerade konstant ist und im Winter selbst in unseren gemäßigten Breiten schon einmal deutlich unter die O-Grad-Celsius-Marke sinken kann, sinkt der Wirkungsgrad der Wärmepumpe. Das kann man zwar durch eine kleine zusätzliche elektrische Heizanlage ausgleichen, dabei steckt man ja zusätzliche Energie in das System, obwohl man ja eigentlich Verbrauch senken wollte.

Ökologisch wertvoll

In jedem Fall ist es bei einer Wärmepumpe, anders als beispielsweise bei einer Ölheizung, nicht damit getan, dass Gerät in den Keller zu stellen und anzuschließen. Teure Erdarbeiten müssen ebenfalls einkalkuliert werden - ebenso wie Zuschüsse, die sowohl die Bundesregierung, als auch verschiedene Energieerzeuger (z.B. das RWE) gewähren. Auf der anderen Seite steht die ökologische Bewertung der Systeme, wobei die Emission von Kohlendioxid in die Atmosphäre natürlich der entscheidende Wert ist. Dabei schneiden moderne, von seriösen Herstellern exakt an ein Haus angepaßte Wärmepumpenheizungen normalerweise deutlich besser ab, als Öl- bzw. Gasheizungen. Sogar die vielgepriesene Brennwerttechnik kommt da nicht mehr mit. Die Zeiten, in denen ineffiziente Wärmepumpenheizungen zum Groschengrab wurden, sind jedenfalls vorbei.