Die Wärmepumpe

Erdwärme, Luft-Wasser-Wärmepumpe oder auch Erdkollektoren sind alles nur unterschiedliche Quellen für das gleiche Funktionsprinzip.

Der Kreislauf beginnt links.

Luft (oder eine andere Wärmequelle) wird durch den Wärmetauscher geführt. Der Siedepunkt des Kältemittels ist tiefer als die Temperatur der Quelle. Somit verdampft das Kältemittel und nimmt dabei Energie auf.

Oben, mittig sieht man den Verdichter. Hier wird der Druck erhöht. Durch höheren Druck steigt die Temperatur des Kältemittels.

Rechts wird die Wärme über den Verflüssiger an das Heizsystem oder den Warmwasserspeicher abgegeben. Das Kältemittel taut, wird also wieder flüssig.

Unten, mittig dargestellt ist das Expansionsventil. Hier wird der Druck wieder abgelassen. Der Kreislauf beginnt von neuem.

Die früher verwendeten FKW-Kältemittel (FKW=Fluor-Kohlen-Wasserstoffe) waren stark umweltschädlich. So hat das meistverbreitete Kältemittel R410a einen so genannten GWP (Global Warming Potential) von 2000. Wobei ein GWP von 1 bedeutet, dass es einem kG CO² entspricht. Dies muss man aber direkt etwas relativieren, da eine Wärmepumpe meist mit nur ca 1-1,5kG Kältemittel gefüllt wird und im Idealfall innerhalb ihrer Lebensdauer möglichst keine Kältemittel verlieren sollte.

Dennoch haben sich heute alternative Kältemittel durchgesetzt. Üblicherweise R32 (Difluormethan) oder R290 (Propan). Diese haben ein erheblich geringeres Treibhauspotential und werden als Low-GWP-Kältemittel bezeichnet.

Wir arbeiten regulär mit R32 geführten Maschinen. Dies hat aus unserer Sicht den großen Vorteil der größeren Leistungsbreite. Es kann sowohl in hohen Temperaturen effizient arbeiten als auch in niedrigen Temperaturen zum Kühlen verwendet werden.

Durch die neuen Kältemittel können Wärmepumpen heute erheblich effizienter Arbeiten als noch vor einigen Jahren. Auch in Verbindung mit Heizkörpern können bei einer sauber eingestellten Hydraulik und passenden Heizkörpern heute Jahresarbeitszahlen (Wirkungsgrad der Wärmepumpe) von über 4 erreicht werden. Das bedeutet, dass im Jahresschnitt aus einer Kilowattstunde Strom vier Kilowattstunden Wärme erzeugt werden. Somit liegt ein Wirkungsgrad von 400% vor.

Der wichtigste und gefährlichste Stolperstein einer Wärmepumpe ist ein bedingungslos sauberes einregulieren der Hydraulik. Ein Grad gesparte Vorlauftemperatur erhöht den Wirkungsgrad bereits um circa 6%. Das liegt vor Allem darin, dass der elektrische Verbraucher in diesem System der Verdichter ist.

Und hier kommen wir auch direkt zum allerwichtigsten Punkt, warum das hydraulische Einregulieren wichtig ist! Der Verdichter erzeugt Druck, je höher die Temperatur sein muss, desto mehr Druck wird benötigt. Da der Verdichter ein mechanisches Bauteil ist, bedeutet höherer Druck einen höheren Verschleiß. Muss das Gerät also das ganze Jahr über höhere Temperaturen erzeugen als das Gebäude eigentlich benötigen würde, ist der Verschleiß am Gerät erheblich höher als er sein müsste. Die Lebensdauer sinkt. Vergleichen Sie es einfach mit einem Auto, welches immer mit Vollgas über die Autobahn gefahren wird. Auch da wird der Motor nicht so lange leben, wie bei einem Auto das durchgehend mit 120km/h über die Autobahn fährt.

Derzeit wird der Einbau einer Wärmepumpe von der BAFA im Zuge der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG EM) gefördert.