Was ist eine Wärmepumpe?

Eine Wärmepumpe ist eine Maschine, die ein Gebäude sowohl heizen als auch kühlen kann. Dabei hebt sie die Umweltwärme von einem tiefen Temperaturlevel auf ein höheres an oder andersherum. Wird die Wärmepumpe als Heizung verwendet, läuft der Prozess im Prinzip umgekehrt wie die Kühlung eines Kühlschranks ab: Beim Kühlschrank wird durch den Wärme-Kraft-Prozess dem Inneren die Wärme entzogen und nach außen abgeleitet, die Wärmepumpe hingegen entzieht der Umwelt die thermische Energie und wandelt sie in Nutzwärme um. Diese Wärme wird für die Raumheizung im Niedertemperaturbereich (Niedertemperaturheizung) und für die Warmwassererzeugung eingesetzt. Wärmequelle für den Prozess können zum Beispiel Außenluft, Abluft, Grundwasser, Abwasser, Erdreich, Abwärme von industriellen Anlagen und Eisspeicher sein.

Die Einteilung von Wärmepumpen kann nach unterschiedlichen Kriterien erfolgen, die gängigsten sind nach Art der Energiequelle und nach Art des Verfahrens.

Wärmepumpen unterschieden nach Energiequelle:

• Luft-Wasser-Wärmepumpe: Sie gewinnt Wärme aus der Außenluft (Luftwärmepumpe) oder der Abluft (Abluftwärmepumpe) und überträgt diese per Heizwasserkreislauf auf die Räume.
• Sole-Wasser-Wärmepumpe: Sie gewinnt Wärme aus dem Erdreich, wird deshalb auch Erdwärmepumpe genannt, und überträgt diese per Heizwasserkreislauf auf die Räume.
• Wasser-Wasser-Wärmepumpe: Sie gewinnt Wärme aus dem Grundwasser (Grundwasserwärmepumpe) oder einem Oberflächengewässer wie Meer, See oder Fluss und überträgt diese per Heizwasserkreislauf auf die Räume.
• Luft-Luft-Wärmepumpe: Sie gewinnt Wärme aus der näheren Umgebungsluft und überträgt diese über Luft auf die Räume. 

Wärmepumpen unterschieden nach Verfahrensart:

• Kompressionswärmepumpe (ihre Funktionsweise wird im weiteren Verlauf des Artikels erklärt)
• Absorptionswärmepumpe
• Adsorptionswärmepumpe

Wärmepumpen können nach ihrer Betriebsweise unterschieden werden:

• Monovalent betriebene Wärmepumpe: Die Wärmepumpe übernimmt das ganze Jahr und bei jeder Außentemperatur den vollen Wärmebedarf für Heizung und Warmwasser.
• Bivalente betriebene Wärmepumpe: Die Wärmepumpe übernimmt den anfallenden Wärmebedarf nur bis zu einer bestimmten Außentemperatur. Die Spitzenlasten werden von einem anderen Wärmeerzeuger übernommen; zum Beispiel von einem Gas-Brennwertkessel.

Die Kompressionswärmepumpe ist die am weitesten verbreitete Wärmepumpenart und nutzt den Effekt der Verdampfungswärme. Dabei durchläuft ein Kältemittel einen geschlossenen Kreislauf und nimmt verschiedene Temperaturen und Formen an: Zunächst ist es flüssig, wird dann im Verdampfer durch die gewonnene Umweltwärme erwärmt und verdampft. Der Kältemitteldampf wird anschließend im Kompressor verdichtet, wodurch seine Temperatur noch mehr steigt. Als nächstes kommt er in den Kondensator, wo er die Wärmeenergie an das Heizungswasser abgibt, kondensiert und sich somit wieder verflüssigt. Das flüssige Kältemittel fließt schließlich wieder über ein Entspannungsventil (Druckminderer) zur Wärmepumpe zurück. Der Kompressor wir in der Regel elektrisch betrieben. Wärmequelle ist die Wärmeenergie aus der Umwelt.

• Die Anschaffungskosten von Wärmepumpen sind im Vergleich zu herkömmlichen Gas- oder Ölheizungen relativ hoch – wie hoch, hängt von der Art der Wärmepumpe ab.
• Heizkörper sind nicht ganz so gut geeignet für Wärmepumpen wie Flächenheizungen. Es muss mit Abstrichen bei der Energieeffizienz gerechnet werden.
• Die Installation von Wärmepumpen ist abhängig von den Gegebenheiten vor Ort. Für eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe muss zum Beispiel ein hoher Grundwasserstand in guter Qualität gegeben sein und für die einwandfreie Funktion einer Sole-Wasser-Wärmepumpe ist die Bodenbeschaffenheit ausschlaggebend.
• Für Wasser-Wasser- und Sole-Wasser-Wärmepumpen können Genehmigungen notwendig werden.
• Der Platzbedarf für Wasser-Wasser- und Sole-Wasser-Wärmepumpen ist relativ hoch.
• Für Luft-Wasser- und Luft-Luft-Wärmepumpen ist keine Genehmigung und kein hoher Platzaufwand notwendig, dafür muss die Gebäudehülle luftdicht abschließen und es ist ein spezielles Lüftungssystem zu installieren.
• Wärmepumpen sind erst ab einer Jahresarbeitszahl (JAZ) von mindestens 3 bis 4 effizient.

Die hier aufgezählten Nachteile sind nicht als abschließend zu betrachten. Es hängt immer von den Gegebenheiten vor Ort, von der geplanten Art der Wärmepumpe, dem Gebäude und der Nutzung des Gebäudes ab, welche Nachteile sich ergeben.

• Die Betriebskosten können günstiger ausfallen als die einer Öl- oder Gasheizung.
• Wärmepumpen können eine umweltfreundliche Alternative zum Heizen sein, wenn auf gewisse Punkte wie das richtige Kältemittel, eine geringe Lärmemission und der Einsatz von regenerativ erzeugtem Strom geachtet wird.
• Nur ein Viertel der Energie, die benötigt wird, um Heizenergie und Warmwasser zu erzeugen, kommt durch Strom.
• Eine Wärmepumpe kann auch zum Kühlen verwendet werden.
• Eine Wärmepumpe muss kaum gewartet werden und hält lange.
• Eine Wärmepumpe kann den Wert einer Immobilie steigern.

Die hier aufgezählten Vorteile sind nicht als abschließend zu betrachten. Es hängt immer von den Gegebenheiten vor Ort, von der geplanten Art der Wärmepumpe, dem Gebäude und der Nutzung des Gebäudes ab, welche Vorteile sich ergeben.

Theoretisch ist es möglich, eine alte Gasheizung oder auch Ölheizung durch eine Wärmepumpe zu ersetzen. Es macht jedoch nicht in jedem Fall Sinn. In Altbauten zum Beispiel sind häufig noch alte Heizkörper verbaut, die so hohe Vorlauftemperaturen benötigen, dass eine Wärmepumpe ineffizient wäre. Eine Lösung kann dann sein, die alten Heizkörper gegen Niedertemperaturheizkörper oder Flächenheizsysteme wie Fußbodenheizung oder Wandheizung auszutauschen. Außerdem helfen eine verbesserte Dämmung von Fassade und Dach sowie ein Austausch alter Fenster, um den Wärmebedarf zu senken und somit eine Wärmepumpe effizient arbeiten zu lassen.