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Wie funktioniert eigentlich eine Wärmepumpe?
Im Grundsatz funktioniert eine Wärmepumpe wie ein Kühlschrank, nur umgekehrt.
Ein Kühlschrank entzieht dem Innenraum Wärme, die er an die Umgebungsluft abgibt; von innen nach aussen.
Eine Wärmepumpe hingegen entzieht ihrer Wärmequelle (Luft, Erde, Wasser) Wärme und gibt diese über einen Wärmetauscher als Heizwärme an das Haus ab; von aussen nach innen.
Die Luft/Wasser-Wärmepumpe zum Beispiel versucht, die Umgebungstemperatur abzukühlen. Die Sonne erwärmt die Umgebung aber ständig, daher ist Luft als Energiequelle eine endlos verfügbare Ressource.
Kältekreislauf
Jede Wärmepumpe, und damit auch jede andere Kälteanlage, besteht aus mindestens drei Hauptkomponenten.
Verdampfer
Der Verdampfer entzieht der Wärmequelle (Luft, Erde, Wasser) Energie. Das geschieht entweder über einen luftgekühlten Verdampfer im Garten (Luft/Wasser-Wärmepumpen) oder einen direkt in der Wärmepumpe eingebauten flüssigkeitsgekühlten Plattenverdampfer (Sole/Wasser- und Wasser/Wasser-Wärmepumpen).
Im Kältekreislauf zirkuliert sogenanntes Kältemittel. Je nachdem, wo im Kreislauf es sich befindet, ist es gasförmig, flüssig, heiss oder kalt. Das Kältemittel dient primär dazu, Wärmeenergie vom Verdampfer zum Verdichter und wieder zurück zu transportieren.
Verdichter
Wie der Name schon sagt, wird das Kältemittel im Verdichter verdichtet. Dadurch generiert es Hitze.
Der Verdichter befördert die im Verdampfer entzogene Wärmeenergie auf ein höheres Druck-/Temperatur-Niveau. Dieser Effekt macht es möglich, -10°C kalte Luft in +65°C heisses Wasser umzuwandeln.
Verflüssiger
Über den Verflüssiger wird die im Verdichter entstandene Wärme an das Heizwasser abgegeben. Abhängig davon, ob die Wärmepumpe gerade im Heiz- oder Warmwasserbetrieb ist, wird das Kältemittel im Verdichter auf ein höheres oder tieferes Druck-/Temperatur-Niveau verdichtet.
Wie beim Auto gilt auch hier der Grundsatz, je schneller der Motor dreht, desto mehr verbraucht er. Darum ist eine Wärmepumpe am effizientesten, wenn sie mit Niedertemperaturheizungen, wie z.B. Bodenheizungen, betrieben wird.
Was wir heute tun, Entscheidet darüber, wie die Welt morgen aussieht.
Wärmequellen
Aus der Luft
Luft/Wasser-Wärmepumpen
Die Sonne liefert Unmengen Energie. Nicht alles davon wird in der Erdkruste gespeichert, sondern ein Teil davon gleich wieder Richtung Weltraum reflektiert. Das dort in der Atmosphäre gespeicherte CO2 strahlt die Wärme zurück zur Erde (Treibhauseffekt).
Luft/Wasser-Wärmepumpen gewinnen Energie aus genau dieser Wärme der Umgebungsluft. Bereits ab einer Umgebungstemperatur von 2°C kann man eine Luft/Wasser-Wärmepumpe als effizient bezeichnen. Das heisst, sie erwärmt die Innenräume des Gebäudes in möglichst kurzer Zeit mit möglichst wenig Ressourcen.
Es gibt zwei Arten von Luft/Wasser-Wärmepumpen:
Aussenaufgestellte Wärmepumpen sind in Gärten oder z.B. auf Flachdächern aufgestellt. Sie sind direkt der Umgebungstemperatur ausgesetzt.
Innenaufgestellte Wärmepumpen befinden sich im Gebäude. Über Luftkanäle sind sie mit der Aussenluft «verbunden».
Wärmequellen Aus
dem Boden
Sole/Wasser-Wärmepumpen
Ein Teil der Energie aus der Sonne wird als Wärme in der Erdkruste gespeichert. Doch das ist nicht die einzige Wärmequelle im Boden. Im Innersten unseres Planeten befindet sich der Erdkern. Dieser ist beinahe 6000°C heiss.
Sole/Wasser-Wärmepumpen machen sich diese Wärme im Erdinnern zu Nutze. Über im Erdboden versenkte Erdsonden gelangt die Energie aus dem Erdinnern zur Wärmepumpe. Die Bohrungen sind bis zu 300 m tief, denn in diesem Bereich herrschen ganzjährig dieselben Bedingungen.
Grosse Leistung ohne Kompromisse:
- Leise im Betrieb
- Leistungsgeregelte A++ Umwälzpumpen
- Kompakt und platzsparend
Wärmequellen
Aus dem Grundwasser
Wasser/Wasser Wärmepumpen
Wasser/Wasser-Wärmepumpen zapfen die Gewässer unter der Erde als Energiequelle an.
Hierfür werden mittels Grundwasserbohrungen in etwa 10 bis 25 Metern Tiefe zwei Brunnen installiert; ein Zapf- und ein Schluckbrunnen. Der Zapfbrunnen bezieht warmes Grundwasser, eine Pumpe befördert es zur Wärmepumpe, diese kühlt es ab und gibt es über den Schluckbrunnen ans Erdreich zurück.
Die Brunnen müssen in einem bestimmten Mindestabstand zueinander stehen, damit sich das Wasser nicht mischt. Bei der Planung sind die Verfügbarkeit von Grundwasser sowie Gewässerschutzvorschriften oder andere kantonale Richtlinien zu berücksichtigen.
Die Grundwassertemperaturen betragen konstant 10 bis 12 Grad Celsius. Durch diese hohen Ausgangstemperaturen starten Wasser/Wasser-Wärmepumpen auf einem höheren Temperaturniveau.
Dadurch benötigen sie weniger Energie, um die gewünschte Endtemperatur zu erreichen. Das spart deutlich Kosten und Ressourcen.
Wärmepumpenboiler
Ein Wärmepumpenboiler ist im Prinzip eine kleine Luft/Wasser-Wärmepumpe, die Brauchwarmwasser produziert.
Auf den ersten Blick sieht ein Wärmepumpenboiler wie ein handelsüblicher Elektroboiler aus – mit dem entscheidenden Vorteil aber, dass Wärmepumpenboiler ihre Energie zu 3/4 aus der Umgebungsluft beziehen. Dadurch verbrauchen sie wesentlich weniger Strom als Elektroboiler.
Ab einem Raumvolumen von 20 m3 kann man Wärmepumpenboiler direkt in einem unbeheizten Raum aufstellen. Alternativ lässt sich ein WP-Boiler über Kanäle mit der Aussenluft «verbinden».
Wärmepumpenboiler eignen sich vor allem bei Sanierungen als Ergänzung zu einer fossilen Heizung oder für die Nutzung einer bestehenden Erdsonde. Zudem entfeuchtet ein WP-Boiler den Raum, in dem er aufgestellt ist.
- Viel geringerer Stromverbrauch als Elektroboiler
- Höherer Wärmegewinn