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Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Unsere Welt ist voller Energie. Diese Energie ist in der Luft, im Boden und im Grundwasser gespeichert.

Eine Wärmepumpe ist eine meist elektrisch angetriebene Arbeitsmaschine, die diese Energie nutzbar macht. Hierfür verwendet die Wärmepumpe ein Kältemittel (Arbeitsmedium), das der Luft, dem Boden oder dem Grundwasser Energie entzieht (Temperatur sinkt) und gleichzeitig das Trink-/Heizungswasser aufheizt. Das Kältemittel (Arbeitsmedium) wird dabei nicht verbraucht, sondern verändert lediglich seinen Zustand, indem es verdampft und sich verflüssigt.

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Legende: 1 – Außenmodul der Wärmepumpe I 2 – Innenmodul der Wärmepumpe I 3 – Fußbodenheizung I 4 – Warmwasserversorgung I 5 – Heizkörper

Eine Wärmepumpe versorgt das gesamte Gebäude mit Wärme und / oder Warmwasser. Dieser Vorgang ist vergleichbar mit dem Erwärmen von Wasser im Kochtopf auf dem Herd. Hier verdampft das Wasser bei 100 °C und schlägt sich anschließend an der Dunstabzugshaube über dem Herd nieder. Im Unterschied zum Wasser im Kochtopf muss das Kältemittel der Wärmepumpen nicht auf 100 °C erhitzt werden, sondern es verdampft bereits bei viel geringeren Temperaturen. Diese können sogar weit unter 0 °C liegen.

Durch das Verdampfen wird Wärme aufgenommen und durch das Verflüssigen wird die Wärme wieder abgegeben. Damit dieser Vorgang nicht zum Stillstand kommt, ist ein elektrischer Verdichter Bestandteil einer Wärmepumpe. Er erfüllt zwei Aufgaben:

  • Transport der aufgenommenen Wärme in das Gebäude
  • Erhitzen des Kältemittels durch Kompression

Die Kompression ist vergleichbar mit dem Aufpumpen eines Fahrradreifens. Auch hier wird die Luft durch kräftiges Zusammendrücken spürbar erwärmt.

Wie der Vorgang funktioniert, zeigen wir anhand der Darstellung der Arbeitsweise einer Luft/Wasser-Wärmepumpe:

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O. Rautenberg